> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Туннели

Туннели

Туннели. Т,—подземная галлерея, прокладываемая для путей сообщения, каналов, водостоков, водопроводов и прочие.

1. Сооружение подземных ходоп было новеет, по людям еще в глубокой древности для добычиполезных ископаемых, водопроводов, подземных храмов и усыпальниц, а также для дорог-Остатки таких подземных сооружений, построенных более 3.000 лет тому назад, можно найти в Египте близ Фив и Мемфиса и в других мостах. В Вавилоне царем Навуходоносором был построен Т. от его дворца к храму Ваала с проходом под р. Евфратом (смотрите XLI, ч. 5, 80). В древней Элладе также прокладывались Т. В истории упоминается об инженере Кротосе» проложившем при Александре Великом большой Т. для водопровода из озера Копаис в Беотии. До этих пор еще сохранились вентиляционные шахты вгого Т. Геродот говорит о постройке дорожного Т. на о. Самосе. Последние раскопки в Греции обнаружили Т. ороло Мины, относящийся к эпохе около 4.000 лет тому назад. Особенное развитие в древности тун. цельное дело получило у римлян. Как народ практический,римляне обращали большое внимание на соединение хорошими дорргами разных частей своей огромной империи и не за

думывались перед сооружением больших Т. для своих дорог. Т. римской постройки, хорошо сохранившиеся, встречаются о Италии франции, Швейцарии, Испании, Португалии и даже около Константинополя. Близ Неаполя римлянами был построен около 2.000 лет тому назад Т. для дороги длиной в 1.300 м., высотой 10 м. и шириной в 8 м. Интересны способы сооружения этих Т., пробивавшихся исключительно в скалистых грунтах. Взрывчатые вещества тогда были неизвестны, неизвестно было также применение бурильных машин. Для работ имелись только кирки, ломы ц клинья с молотками. При этом для раскалывания скалы римляне часто накаливали ее кострами до очень высокой температуры и затем быстро охлаждали ее холодной водой-Тысячи жертв гибли у римлнп на туннельных работах, и они посылали туда провинившихся рабов и военнопленных.

С падением Римской империи строительство Т. совершенно заглохло на много столетий. К концу средневековья изобретение пороха, нашедшее себе применение при осаде крепостей»

дало толчеи для устройства подкопов-Т. под стены осаждаемых крепостей. Такие подкопы в виде длинных подземпых галлорей были известны даже и русскому военному искусству. При осаде Казани Иоанном Грозным был проложен царским инженером (или «розмыслом», как тогда называли в Москве инженеров) Зе-

Рио. 2. С.-Готардскин Т.

лантием длинный Т. от царской ставки до стен Казани, взрыв которых через Т. и помог взять город. Подземные ходы имелись в ту же эпоху и в самой Москве.

В 1613 г. немецкий инженер Мартин Вейгель впервые стал применять норох для разработкилист 1.1 х грунтах, и только изобретение бурильных м ангин (перфораторов) и новых взрывчатых веществ двинуло его сильно вперед.

В 1857 г. французскими инженерами было приступлено к прокладке Т. длиной 12,8 км. в Альпах, между францией и Италией, под горой Мон-Оени (смотрите), для двухпутной железной дороги (рис .1). Грандиозная по тому времени длина Т. казалась необычайным дерзновением со стороны строителей. Взоры всего цивилизованного мира были прикованы к этим работам. Постройку предполагалось вести 25 лет. Работы начали с обоих порталов Т. в ручную. Порода состояла на 3/< из известковых сланцев, в остальной части из крепких; известняков и немного из кварцитов большой твердости. Работа в таких грунтах продвигалась медленно, при средней успешности 60 см. по длине Т. в сутки. Мысль инженеров не мирилаоь с таким темпом и работала над усилением его. Со всей очевидностью выявлялась необходимость применения взрывчатых веществ (тогда был известел только норох) и вместе о тем механического бурения (ом. бурение). Незадолго перед тем француз Пекер (1848) американцы,.«Кауч (1849), и Фаул (1851), а так же немец Шуман (1851), предложили типы бурильных машин, которые, однако, успеха не имели и применения нигде но нашли. Строитель Т. инж. Соммелье изобрел и применил для работ свой тип перфоратора. Успешпость продвижения после некоторого периода нащупывания и испытания новых машин повысилась до 1,5 м. и даже до 2,0 м“ и к копцу работ достигла 2,3 м. в сутки. Задача была решена, Г. вместо 25 лет был закон-

Рисунок 3. Симплонский Т.

рудников, но для настоящих Т. порох еще долгое время пе применялся.

Постройка Т. после средневекового упадка началась только к копцу XVII столетия, когда во франции был пробит в скалистом грунте Т. для Лангедокского капала. В XVHIct. было построено еще несколько Т. для судоходных каналов во франции и Англии. С началом XIX ст. строительство Т. в связи с необходимостью прокладки дорог и каналов распространилось по всей Европе, гл. обр. во франции, и порекппулось в Америку. Однако, до половины XIX от. развитие туннельного дела тормозилось трудностями проходки в скачен в 14 и обошелся в 75 миллионов франков или 6.13“) франк. (2.300 руб.) на 1 погоны, метр.

Новым этапом в развитии туннельного дела было применение для работ динамита. Еще в 1847 г. итальянским профессором СобрерО было открыто в Париже новое взрывчатое вещество-нитроглицерин. Это взрывчатое вещество, опасное в чистом виде, было применено шведским инженером Нобелем в виде динамита для взрывных работ, и после этого черный норох уступил свое место в туннельных работах динамитам разного сорта. Мон-Сенис-ский Т. был последним, где норох имел широкое применение.

Едва успели закончить Мон-Сен пески и Т.,как в Швейцарии в Альпах приступили в 1872 г. к пробивке Сен-Готарнекого Т., тоже двухпутного, длиной почти 15 км. {рис. 2). Весь опыт Мон-Сенисского Т. здесь был широко использовал, и, несмотря на ряд затруднений, разоривших контрагента,Т. был благополучно закончен в 1882 г., то есть через 10 лет. Стоимость его определялась в 67 млн. франков, и ш 4.400 фр. <1.650 руб.) на погопп. метр. Здесь вилен успех туннельной техпики по сравнению с Мон-Сен и: при равных условиях работы произведены и дешевле и скорее.

Самым большим по длине Т. (не считая небольшого по сечению и неглубокого Катскиль-окого Т. для ныо-иоркского водопровода) долометре обнаружилось такое давление, что железные крепи из двухтавровых балок высотой и 40 см. перегибались пополам, и для работ там был примепен дорогой итальянский способ. Тем не менее, Т. был закончен в семь лот (1898-1905), то есть с большей успешностью, чем Сеп-Готардскпй. Симплонский Т. был проложен под один путь, а через 10 лет был пробит параллельно и другой Т. под второй путь.

Из других больших мировых Т. для железных дорог следует отметить: Лечбергокий в Швейцарии, длиной 15 км. (1906-1911), знаменитый но катастрофе, случившейся в 19г8 г., когда протекавшая сверху горная река, несмотря на большой слой земли над Т., ворвалась в Т. и затопила 26 человек, работавших в иом; за-

Рисунок 4. Ровский Т.

<5их пор остается Симплонский {рас. 3), проложенный в тех же Альпах между Швейцарией и Италией на длину почти 20 км. {см. II, 876). Здесь встретились еще небывалые затруднения. Прежде всего пришлось бороться с необычайно высокой температурой, доходившей до 55° при обильном притоке горячей воды, что, несмотря на усиленную вентиляцию и принятые меры для охлаждения Т., совершенно изнуряло работавших в этой банной атмосфере. Затем, местами каменистая порода, находившаяся под большим давлением (глубина заложения Т. доходила до 2.000 м.), при обнажении ее вТ. с страшным треском, как взрыв, отскакивала отдельными плитками и ранила рабочих. Наконец, с южной стороны на 5-м киконченный в 1929 г. Т. через Каскадные горы в Соединенных Штатах, длиной 12,5 км., замечательный по своей организации работ и созданию в пустынном месте целого городка для рабочих и служащих со всеми культурными удобствами и развлечениями; Арльбергский Т. в Австрии, длиной 10 км. (1880-1883); Моф фатокий Т. в Соединенных Штатах, недавно законченный, длиной 10 км.; Ряккелский Т. в Швейцарии, длиной 9 км. (1904-1910); Грен, хенбергский Т. в Швейцарии, длиной 9 км. (191P-1917J; Тауэрнский Т. в Австрии, длиной 9 км. (1901-1909); Т. Ронко в Италии, длиной 8 км. (1880-1888); Т. Колле-ди-Тепда в Италии, известный по трудностям, встретившимся при его разработке, вследствие сильного горногодавления; базисный Гауэнштейиский Т. в Швейцарии, длиной 8 км. (1912-1915); Каравчн-кенский Т. в Австрии, длиной 8 км. (1902-1906); недавно законченный Сомпортский Т. в Пиренеях, между францией и Испанией, длиной 8 км. и, наконец, открытый теперь, в 1930 г., в Италии самый большой Т. в мире после Симплонского—Апеннинский Т., «Direttissima», между Болоньей и Флоренцией, длиной 18,5 км.

Совершенно особое место занимает Ровский Т., построенный для судоходного канала меж

ду Марселем и Роной во франции, протяжением более 7 км. По своему поперечному се. чепию это самый большой Т. в мире. Его ширина в свету 22 м. и высота более 15 м. (рисунок 4). Он может пропускать морские суда с осадкой до 4 м. Объем выломки этого Т. вдвое больше объёма выломки обоих Симплонских Т. Начатый еще до войны, этот Т. был закопчен в 1927 г.

Нет возможности перечислить все Т., длиной менее 8 км., сооруженные вс франции; Италии, Швейцарии, Австрии, Германии, Соединенных Штатах, Японии и в других странах всех частей света.

Наш Союз, при преобладающем равнинном характере страны, не богат Т., и туннельная техника развита у нас сравнительно слабо. Самый большой Т.—Сурамокий {рис. 5) на Закавказской железной дороге, под два пути {18;6 — 1890), имеет длину около 4 км. Стоимость его—5.225.000 руб., или 1.306 руб. па пог. м. Из других Т. и СССР следует отметить два Новороссийских под два пути, построенные б-Владикавказской железной дорогой (1884—1888); многочисленные, но небольшие Т. Кругобайкальской жел. дороги (1900 — 1907); одпопутпые Т. Северо-Донецкой линии (1912 — 1916), проложенные в равнинной местности и частью в мягких, неустойчивых грунтах; Т. Амурской жел. дороги и б. Казань-Екатерипбургской липни, б. Черноморской ж. д. (эти Т. закапчивались в трудных условиях гражданской войны); после революции был закопчен близ Днепропетровска Т. для Мерефа-Херсонской линии, проложенный сплошь в мягких грунтах. Наконец, в последнее время прокладываются советской властью Т. для деривациопных и напорных каналов гидротехнических станций на Аджарис-

Цхалн, Рпопгэое {рис. 0) и Дзорагэсе и даже один в Малой Кабарде, проложенный в сухих зыбучих песках для мелиоративного капала. Т. для судоходпых каналов в СССР пока не имеется. Намечается сооружение большого Т., длиной около 24 км. (что будет рекордом), через Кавказский хребет для перевальной железной дороги; там же проектируется Т. для перевальной шоссейной дороги и, кроме того, в связи с общим планом железнодорожного строительства и постройки новых гидротехнических стапцнй, предполагается к сооружению целый ряд небольших Т.

2. При прокладке Т. особое внимание строителей приковывается к правильности разбивки его оси. Т. обычно пробиваются с двух сторон, и при малейших неточностях в разбивке штольни, идущие навстречу друг другу, могут не сойтись. На деле, несмотря на тревоги руководителей работ, таких ошибок не бывает, и в туннельных разбивках добиваются такой точности, что расхождение в плане и профиле при встрече многокилометровых Т. бывает всего порядка нескольких сантиметров.

Если возможно, разбивки производятся сначала сверху по дневной поверхности от портала к порталу, и провешенная линия прочно закрепляется особыми знаками. При благоприятном рельефе местности иногда является возможность пробить сверху шахту, где-нибудь по длине будущего Т., и тогда это является большим подспорьем для проверки правильности разбивки. Все съемки и разбивки производятся несколькими лицами независимо друг от друга и по многу раз. Только при таких условиях можно добиться необходимой точности и избежать ошибок.

Помимо геодезических работ, прокладке Т. предшествуют геологические обследования.

Правильный геологический прогноз решает вопрос о возможности прокладки Т., о наиболее выгодной трассировке его, дает характеристику породы, в которой будет пробит Т., указывает на режим подземпых вод, на возможное давление породы на Т. На основании данных этого прогноза вырабатываются типы Т. и способы его разработки. К сожалению, геология далеко не точная наука, и в истории туннельного дела известны случаи, когда лучшие геологи жестоким образом ошибались в своих предуказаниях. При прокладке Симплонского Т. в тех местах, где гоологи предсказывали сильное горное давление, оказывалось возможным пройти даже без крепей, а там, где ожидалась твердая порода без давления, пришлось встретиться о таким давлением, которого не выдерживали сильнейшие железные крепи. Ошиблись геологи и в предсказании температуры в Симплонском Т.: она в действительности оказалась много выше и сильно осложнила производство работ. Роковые последствия имели ошибки геологов при прокладке Леч-бергского Т. Лучшие геологи Европы, созванные для консультации перед пробивкой этого Т., почти единогласно утверждали, что при проходе Т. под р. Каидер пад Т. останется слон плотных известняков не менее 100 м. толщиной и что всякая опасность с этой стороны исключена; на деле же Т. встретился с водоносными аллюяиями этой реки, и она вся прорвалась в Т. У нас при постройке Т. па Северо-Донецкой липии один из лучших авторитетов предсказывал, что Т. пройдет всюду в устойчивых грунтах, па деле же пришлось встретиться с мягким разжиженным грунтом-плывуном. Но как бы ни были велики в некоторых случаях ошибки геологов, прокладывать Т. без освещения его трассы геологическими исследованиями совершенно недопустимо и немыслимо для производителя работ.

По характеру затруднений при прокладке Т., последние могут быть разделены на горные, юродские и подводные. В горных Т. (к которым можно отнести Т., прокладываемые через перевалы равнинной местности) затруднения заключаются в тех или иных свойствах грунтов, в давлении, оказываемом ими, и в большей или меньшей степени водоносности их. В город, них X. к этим естественным затруднениям прибавляются—и часто доминируют над ними— затруднения, вытекающие из чисто городских условий, как наличие большого уличного движения, которого нельзя прерывать, близкое соседство больших зданий и густая сеть других подземных сооружений, осложняющие прокладку Т. При прокладке подводных Т. затруднения состоят, главным образом, в наличии над Т. воды, что и обусловливает совершенно особые способы работ.

3. Характер работ при прокладке горных Т. меняется в зависимости от грунтов. В мягких грунтах, всегда оказывающих более или менее сильное давление, приходится все время крепить деревянными крепями потолок и бока разработки, самая же разработка ведется обычным землекопным инструментом, а Т. прикрывается окончательно каменной или другой обделкой, сдерживающей напор земляных масс. В твердых грунтах часто можно вести туннельные работы, но крайней мере на некоторое время, совсем без креплений. Т. в таких грунтах иногда может оставаться без обделки или иметь легкую обделку только для предохранения обнаженной камепной породы от выветривания или от выпада отдельных камней, потревоженных взрывами. Большое горное давление возможно, однако, и в скалистых грунтах, и тогда приходится также прибегать к сильным креплениям и назначать обделку в соответствии с обнаруженным давлением. Но главные трудности при пробивке Т. в скалистых грунтах заключаются в выломке породы (ор. горное дело). Поэтому не случайно развитие туннельного дела совпало с открытием новых сильных взрывч. веществ и моханич. бурения.

Новейшие способы разработки горных Т. известны, главным образом, по разным национальным наименованиям, в зависимости от возникновения или преимущественного рас пространепня их в той или иной стране.

При английском способе (рисунок 7) разработках, ведется сразу на весь профиль его поперечного сечения. На небольшом сравнительно протяжении друг от друга разрабатывается сначала верхняя часть на всю ширину Т., затем средняя и, наконец, нижняя. Каменная кладка следует за разработкой. Сначала кладут стенки Т., и затем выкладывается на них свод. Способ этот возник в Англии в самом начале XIX в и с успехом применяется при работах в скалистых породах без давления. При мягких породах и при сильном горном давлении применение его затруднительно, так как раскрытие профиля на всэ поперечное сечение Т.

Английские/

бельгийский

А бспгрииский

Способ потолочного разреза

ЦМфРАМП ПОКАЗАНА ПОСЛ£АОвА TfAAHOCTa РАЗРАБОТКИ & УК в А МИ ПОСПСДОйАТ. в ОЗЯБ А£НИУ4 ПАН£ННОИ НА ЛАК И

Рисунок 7. Способы разработки.