Как устроены подводные тоннели (фото)

Один из недостроенных киевских тоннелей.

Вряд ли удастся хоть когда-нибудь установить, кто первый стал ломать голову над проектом подводного тоннеля. Достоверно говорить можно лишь одно: изобретателям пришлось немало помучиться над решением этой проблемы.

Дело в том, что грунт под водоемом, как правило, неустойчив. Поэтому строить подводный тоннель намного труднее и опаснее, чем сделать такое же сооружение в плотной почве. Ведь в любой момент перенасыщенная влагой порода может рухнуть в выработку.

Впрочем, надо отметить: попытки строительства тоннелей под водными преградами предпринимались с завидной настойчивостью. А существенного успеха впервые удалось достичь немецким инженерам. Произошло это около сотни лет назад, когда в Гамбурге завершилось строительство тоннеля под Эльбой.

ПОЧЕМУ ПОД ЗЕМЛЕЙ? Строить мосты намного легче и дешевле, чем тоннели. Действительно, в большинстве случаев закапываться под землю нет смысла, только если путепровод не нужно проложить в районе интенсивного судоходства. Ведь иногда мосты должны пропускать под собой океанские лайнеры, а для этого их нужно поднимать на 70 метров над уровнем воды. Вот в таких случаях и выручают подводные тоннели.

СЕКЦИОННЫЙ СПОСОБ

Понтонные краны, которые используются для транспортировки тоннельных сегментов, способны работать с грузами весом в десятки тысяч тонн. Правда, это возможно только, если груз частично погружен в воду — так используется Архимедова сила, без помощи которой транспортировка стометровых секций была бы невыполнимой задачей. К слову, называть эти гигантские механизмы подъемными кранами не совсем верно: их назначение — зафиксировать спущенный на воду сегмент, доставить его к месту монтажа и плавно опустить в заданную точку.

Тоннельные секции, или сегменты, представляют собой гигантские бетонные коробы, отлитые в специальных доках по форме будущего тоннеля. Изготовление одной секции длится несколько месяцев. Когда сегмент готов, он еще около месяца "выстаивается" на берегу, а после спускается на воду и доставляется к месту строительства с помощью понтонного крана.

Способов сооружения тоннеля под толщей воды разработано очень много. Каждая новая стройка предъявляет инженерам и строителям свои особые условия; нередко для них приходится разрабатывать уникальное оборудование и изменять привычные технологии. Впрочем, все разнообразие используемых приемов можно свести к двум основным: секционному и щитовому. Это два принципиально различных метода работы: секционный предусматривает сборку тоннеля из готовых элементов на дне водоема, а щитовой — прокладку магистрали в толще породы глубоко под ним.

ЩИТОВОЙ СПОСОБ

Тоннельная буровая машина (ТБМ), она же проходческий щит, — основной игрок в команде строителей, выбравших для сооружения тоннеля щитовой способ. ТБМ заменяет собой чуть ли не фабрику, способную производить тоннели со скоростью до 80 метров в день. Ее размеры впечатляют: 15 метров в диаметре (высота стандартной пятиэтажки) и 120 в длину. Это чудо техники буквально пожирает грунт с помощью твердосплавных резаков, установленных на дисковом буре, а образовавшийся тоннель тут же облицовывается тюбинговыми блоками. В современных тоннельных машинах большинство процессов автоматизированно, а за точность перемещения агрегата в грунте отвечают компьютеры. Как правило, при строительстве тоннеля используют две машины, которые движутся навстречу друг другу.

КАКОЙ МЕТОД ЛУЧШЕ

У каждого метода строительства тоннелей есть свои сильные и слабые стороны. Секционный можно применять на относительно небольших глубинах, причем чем длиннее возводимый тоннель, тем хуже — связано это с необходимостью перемещать огромные сегменты строящейся магистрали. Щитовой способ выгоден тем, что совершенно не привязан ни к глубине залегания тоннеля, ни к его длине — но размер поперечного сечения путепровода и его профиль определяются конструкцией бура тоннельной буровой машины, которую используют при строительстве. А вот секционный метод позволяет возводить сооружения практически любого размера и формы.

ПРАКТИЧЕСКИ ВЕЧНЫЕ

В отличие от мостовых сооружений, тоннельные магистрали очень мало подвержены разрушительному влиянию времени. Толстостенные конструкции из высокопрочного бетона надежно изолированы от любых внешних воздействий. Стены тоннеля очень трудно разрушить даже с помощью взрывчатки, и единственная серьезная угроза для них — землетрясение. Впрочем, эта проблема может быть частично решена при строительстве секционных тоннелей, когда секции соединяются гибкими прокладками.

КИЕВ: СТАЛИНСКА СТРОЙКА

В середине 30-х годов прошлого века был разработан проект строительства тоннелей под Днепром. Подземными переходами планировалось соединить берега реки в районе нынешних Оболони и Осокорков. Тоннели должны были стать частью киевского укрепрайона. Их предполагали использовать только в военных целях — для переброски через Днепр воинских подразделений и боеприпасов, если мосты будут разрушены противником.

Жуков остров. Вход в затопленную галерею.

Строительство начали в 1936 году. При этом применялась уникальная технология: начальный сегмент тоннеля возводили на поверхности, в нем собирался т. н. проходческий щит. После этого сегмент изолировали кирпичными перегородками и, закачивая под его основание воду, вымывали грунт. Так формировался котлован, в который вся конструкция опускалась под действием собственного веса. Затем изолирующие перегородки ломали, и за работу принимался щит.

На стройке работали около 12 000 человек, и велась она пять лет, вплоть до начала войны. За это время соорудили 300 метров тоннеля со стороны Жукова острова. На Осокорках построили наземный участок тоннельного перехода длиной почти в километр и успели углубить первую секцию тоннеля с проходческим щитом. А вот со стороны Оболони тоннель строить так и не начали. Возвели только титульную секцию, которая стоит на месте стройки до сих пор — массивное бетонное сооружение теперь привлекает туристов и любителей граффити.

С началом войны строительство прекратили полностью. Готовые участки тоннеля на Жуковом острове были затоплены (причем, говорят, со всей строительной техникой внутри). Построенные наземные секции на Осокорках не успели уничтожить (сейчас к ним даже водят экскурсии), а горловину подземного сегмента залили бетоном.

Осокорки. Строй пленных на фоне брошенной стройки.

Оболонь. Здесь до сих пор сохранился первый сегмент тоннеля, который не успели опустить в грунт.