778

возник ряд непредвиденных технических трудностей. В результате инженерФаврпотерпел большой убыток, потерял свое состояние и

Рис. 4.4. Строительство Сен-Готардского тоннеля

умер, не окончив работ. Строительство тоннеля, продолжавшееся в общей сложности 9,5лет, было закончено без него с опозданием на1,5 года.Скаждогоконцатоннеляработалиодновременнонеменее 400 рабочих. Для транспортировки горной породы, доставки инструмента,обделочногокамняидругихматериаловиспользовали пневматические локомотивы. Сжатый воздух к локомотивамибурильныммашинамподавалсявтоннельмощныминасосами, для приводакоторыхиспользовали энергию местныхрек. Отработанный в пневматическихлокомотивахи бурильныхмашинахсжатыйвоздухпоступалвтоннель,пополняятакимобразомдефициткислорода.Настроительствебыливпервыеприменены такжегидравлическиебурильныемашины вращательного действия немецкого инженера А. Брандта.

В марте 1880 г. Сен-Готардский тоннель был пробит. По случаю этого знаменательного события четырем тысячам рабочих,принимавшихучастиевсооружениитоннеля,быливручены специальные медали.ОфициальноСенГотардский тоннель открыли для движения железнодорожныхпоездовв1881г.

Опыт строитель- стваМон-Сенийско- го и Сен-Готардско- го (рис. 4.5) тонне-

лейбылиспользован

Рис. 4.5. Сен-Готардский тоннель

61

присооруженииугорногоперевалаСимплонвШвейцарии(стык Пеннинских и Лепонтинских Альп) Симплонского тоннеля протяженностью19 732м.Ондолжен былсоединитьместечко Изелле (Италия) и город Бриг (Швейцария) и таким образом установитьпрямоежелезнодорожноесообщениемеждугородами Миланом и Берном.

СтроительствоСимплонского тоннеляначалосьв1898г.под руководством А. Брандта. ПрипрокладкеСимплонского тоннеляинженеры поставилизадачуизбежатькрутыхуклоновподходящей к тоннелю железнодорожной линии с целью увеличить составы поездов. Для этого тоннель решили строить у самой подошвыгорнойцепиМонте-Леоне.Отметим,чтовсепредыду- щиетоннеличерезАльпыначиналисьнасравнительнобольшой высоте (не менее 1100 м над уровнем моря), в связи с чем подходившиекнимжелезнодорожныесоставывынужденыбыли подниматься набольшую высоту, преодолевая при этом крутые уклоны.

В отличие от Мон-Сенийского и Сен-Готардского тоннелей, авторыпроектанашлиболеевыгоднымстроитьнеодиндвухпутный тоннель, а два однопутных, шириной 5 м и высотой 5,5 м каждый, проложенныхпараллельно нарасстоянии 17 м один от другого.

Вначале построили целиком один тоннель. Второй намечалосьзавершитьпозже,когдавозрастетдвижениепоездов.Поэтомувовторомтоннелепробилилишьузкуюгалерею,используяее длястроительствапервоготоннеля.Галереячерезопределенные промежутки имелаходы сообщенияспервым тоннелем. По ней подвозили инструменты, динамит и строительные материалы. Онаслужилатакжедлявентиляциииотводагрунтовойводы.По первомутоннелю вывозили горную породу. Быстрая прокладка тоннелявзначительной мереобеспечиваласьхорошо организованнойработойжелезнодорожноготранспорта.Дляоткаткигорной породы и доставки к местуработ строительныхматериалов использовали до 30 пар грузовых поездов в день. Поезда обслуживалисьобыкновеннымипаровозамиипневматическимилокомобилями.

Условия работы при строительстве Симплонского тоннеля были крайне сложными и тяжелыми. Приходилось бороться с

62

грунтовыми водами, недостатком воздуха. Внутри тоннелямес- тамитемпературавоздухадоходиладо56–57°С.Толькоблагода- рявведению мощной системы вентиляции и водяного охлаждения удалось завершить сооружение тоннеля. За 6,5 года, в течение которых строился тоннель, произошло8470несчастныхслучаев,из них44сосмертельным исходом.

2 апреля 1905 г. Симплонский тоннель был открыт, и через неговэтотденьпрошлидвапервыхпоезда:одинотБрига,другой отИзелле. Перваямироваявойназадержалаработы позавершениюстроительствавтороготоннеля,движениепоездовпокоторомуначалось в декабре 1921 г.

Вслед за Симплонским тоннелем в 1906 г. в Швейцарии при-

ступиликстроительствуЛечбергскоготоннелядлиной14 605 м,

законченного в 1911 г. Тоннель был проложен под Бернскими Альпами на высоте 1244 м между местечками Копенштейн и Кандерштег. Через тоннель прошла двухпутная электрическая железная дорога Берн — Шпицберг.

В1920-х — начале 1930-хгг. построен БольшойАпеннинс-

кий двухпутный железнодорожный тоннель на линии Фло-

ренция—Болонья(Италия)длиной18,5 км,всерединекоторого размещенаподземнаяобгоннаястанция.

ПервыежелезнодорожныетоннеливРоссиибылипостроены

в1859–1862 гг. на бывшей Петербугско-Варшавской железной дороге:двухпутныйКовенский(Каунасский)тоннельдлиной 1280 м и Виленский тоннель длиной 427 м. После них было сооружено множество тоннелей на железных дорогах Урала, Кавказа и Крыма.

В1886–1890 гг. построен двухпутный тоннель под Сурамским перевалом на Кавказе протяженностью 3998 м. Его строительство осложнялось тяжелыми геологическими условиями. Какгеодезические,такипроходческиеработывелись наисключительно высоком длятого времени техническом уровне.

Сурамскийтоннельпроходитчерезслабыегрунты.Впроцессе работы в уязвимых местах устанавливали деревянные крепи, состоящие из боковых стоек и потолочных балок, на которые укладывали доски по всей ширине потолка. Учитывая ненадежность грунта, тоннель на всем протяжении выложили камнем. Расчетнапрочностьиустойчивостькаменногосводатоннелякак

63

упругойаркивпервыевнашейстранесделализвестныйрусский ученый Л.Ф. Николаи.

12октября1888г.обечаститоннелябылисоединенысвесьма большой точностью: оси направляющих штолен разошлись в горизонтальнойплоскости всеголишьна12,8см,аввертикаль- ной—на4,3см.Присооружениитоннелябыловынуто335 тыс. м3 грунта,чтообъясняетсязначительнойширинойтоннеля,рассчитанного надвухпутноежелезнодорожноесообщение.

Сурамскийтоннельбылнаиболеедлиннымиз всехтоннелей, существовавшихвдореволюционнойРоссии.Егопостройкаслужила образцом для отечественного тоннелестроения. Методы работ и конструкции, принятые при его сооружении, широко использовали при строительстве многих других тоннелей на Кавказе,вЦентральнойРоссии,наКругобайкальской,КитайскоВосточной, Дальневосточной и ряде другихжелезныхдорог.

Крупнейшим по протяженности в центральной части России был Северо-Донецкий тоннель длиной 2058 м. Он строился в течение1913–1915гг.дляоднопутной железнодорожнойлинии на Северо-Донецкой железной дороге и был открыт в 1916 г.

Ранее,в1897–1904 гг.,набывшейКитайско-Восточнойжелез-

нойдорогебылосооруженодевятьдвухпутныхтоннелей,общая протяженность которыхсоставила4310 м, исреди нихХинган-

ский тоннель длиной 3078 м.

Выдающейсястраницейвотечественном тоннелестроении являетсясооружение Транссибирской магистрали (1891– 1916гг.).ВэтигодынаДальнемВостоке и в Сибири развернулось строительство железнодорожных тоннелей (рис. 4.6). Местные условия (в том числе и вечная мерзлота) создавали большие трудности каквпериодпостройки,такиприэксплуатации тоннелей.

СамымизвестнымместомТранссибас Рис. 4.6. Тоннель на

точки зрения тоннелей является Круго-

Транссибирской магистрали

байкальская железная дорога (1902–1904 гг.), где на сравни-

тельнонебольшомучасткебылопроложенонесколькодесятков двухпутных тоннелей общим протяжением 7296 м (почти 1/10

64

ныйтоннельимелдлину778 м,анаиболеекороткий25м.Сооружение тоннелей на Кругобайкальской железной дороге и на некоторых других участках Великой Сибирской магистрали велосьподруководствомпрофессораА.В. Ливеровского.

ных мысов и утесов, высоких скал, живописных долин и устьев рек.Такимогромнымколичествоминженерныхобъектов,какна КБЖД,необладаетниоднажелезнаядорогамира.ВначалеXX в. КБЖДносилакрасивоеназвание:«Золотаяпряжкастального пояса России» (рис. 4.8).

65

раивали многочисленные галереи и подпорные стенки. Для укрепленияподножья железной дороги возвели почти 10 км берегоукрепительныхстен.Сложностейдобавлялисуровыйсибирский климат, отличающийся жарким летом и затяжной очень холоднойзимой.

Большинство тоннелейсразуделались двухпутнымии кругового очертания (часть — параболического типа). Сооружение производилось ручным способом, поэтомуна некоторых сложных и крупных объектах привлекалось до 3–5 тыс. человек. Сводыипорталытоннелейвыкладывалиськамнемнацементном растворе. Зимой кладку выполняли в специально устроенных теплякахспредварительнымотогревомстройматериалов.Благодаря высокой организации производства «постройка тоннелей не сопровождалась какими-либо особенными случайностями и катастрофами».

Какправило,тоннелипроектировалисьисооружалисьвком- плексесподпорно-улавливающимистенками(нарис.4.10пред- ставлена одна из самых протяженных вместе с тоннелем № 18- бис).Хабартуйскиетоннелипредставляютсобойкомплекс-связ- ку, гдепочти вплотнуюрасположились дватоннеля(№ 35и 36), галерея № 12 и галерея-пристройка, видимые на рис. 4.11.

66

Рис. 4.10. Хабартуйские тоннели Рис. 4.11. Галереи

В60-егоды XXв. натерритории СоветскогоСоюзанаиболее значимые тоннели построены на железнодорожной линии Абакан — Тайшет, названной «трассой мужества», так как она проходитпосамымсложнымучасткамСаян.Всеготамсооружено пять однопутных тоннелей общей длиной 8 640 м. В настоя-

неля при помощи ТПК LOVAT, а на рис. 4.13 — действующий порталсамогодлинноготоннелянаэтойтрассе—Нанчхульско- го тоннеля (2,4 км) и его новый портал.

Качественноновыйпериодразвитияотечественного тоннелестроения связан со строительством Байкало-

Амурской магистрали

(1974–2001гг.) (рис. 4.14).

На Западном участке БАМа построены четыре

Мысовыхтоннеляобщей

Рис. 4.13. Порталы Нанчхульского тоннеля длиной 5,4км(рис.4.15) и

67

Рис. 4.14. Общая схема тоннелей БАМа

68

Рис. 4.17. Общая схема Северомуйского тоннеля

Климат района резко континентальный, перепад температур составляетсвыше90°С(от+35до–56°С). Расчетнаясейсмика9 баллов по шкалеРихтера. Глубина заложениятоннеляот 300до 1800м.Основнойжелезнодорожныйтоннельдвускатный,почти навсемпротяженииподковообразногоочертаниясечением60 м2. Обделка монолитная бетонная и железобетонная. На входных портальныхучасткахи в зонахразлома тоннель имеет круговое очертаниедиаметромдо9,5 мсобделкойизчугунныхтюбингов. Параллельно тоннелю на расстоянии 15 м расположена транс- портно-дренажная штольня сечением 18 м2 с монолитной или сборнойобделкой.

Горный массив, в котором размещается тоннель, рассечен тектоническими зонами разлома шириной до 900 м с участками действия термальных вод с температурой от +2 до +45 °С. Преодолениеэтихразломовсопровождалосьсерьезнымипроблемами: самопроизвольными прорывами в забой нескольких тысяч кубических метров водопесчаной массы («Ангараканская депрессия»); водопритоками в разломахдо несколькихсотен кубических метров в час в виде сплошных струй с выбросом мелкодисперсного и обломочного материала под гидростатическим давлением до 5 МПа.

Совместными усилиями тоннелестроителей, проектировщиков и ученых при сооружении Северомуйского тоннеля было разработанои примененомного новыхинженерно-технических решений:

69

Рис. 4.18. Северомуйский тоннель

•комплексноеводопонижениегоризонтальнымиивертикальными скважинами глубиной до 300 м;

•использование химического закрепления грунта из забоя тоннеля на большой длине;

•освоение методов преодоленияразломов, в частности, способом «экран из труб»и т.д.

В последниегоды наибольшее число железнодорожныхтоннелейпостроеновКитае(более20тоннелейдлинойсвыше5км каждый и 3 тоннеля длиной более10кмкаждый). С1998 г.строитсясдвоенныйжелезнодорожныйтоннельКвинлингдлиной18,5 кмивнутренним диаметром 7,7 м на глубине 1,7 км с помощью

ТПК«WIRT». ВЯпониине-

давно закончено строительствожелезнодорожноготон-

неляИватедлиной25,8кми

Рис. 4.19. Тоннель Ивате в Японии

диаметром 10м (рис. 4.19).

В Германии, начинаяс 1999г., навысокоскоростныхжелезнодорожных линиях ведется строительство и проектирование более сотни тоннелей общей протяженностью почти 200 км с примернымобъемомподземнойвыработки24млнм3.НастроящейсявысокоскоростнойжелезнойдорогеотМадридадограницысФранциейбудетпостроено17тоннелейобщейпротяженно-

70