Тунел във водата. Как са подредени подводните тунели (снимка). Кой метод е по-добър

Английски канал

В продължение на два века „Проектът на века“ беше изграждането на тунел, свързващ Англия с европейския континент. В този шедьовър на инженерното изкуство са участвали над 15 000 души от Франция и Англия. С общи усилия и с цената на девет човешки живота е построен най-дългият подводен тунел в света, който французите наричат ​​Ламанша, а британците Ламанша. Още в началото на 19-ти век, през 1802 г., минният инженер Алберт Матийо-Фавие крои планове за изграждане на подводен тунел, осветен от лампи и с издигащи се над водата тръби. Но по това време планът беше технически невъзможен.

Пробно строителство

Известно време по-късно, през 1856 г., друг френски инженер, Томе дьо Гамон, предлага собствен проект за железопътен тунел, но британците се страхуват да предприемат тази стъпка. Това не обезсърчи де Гамон през 1872 г. и след като привлече подкрепата на съмишленици в лицето на британския минен инженер Уилям Лоу и сър Джон Хоукшоу, той организира събирането на пари за изграждането на подводен скок.

Опити за строителство

През 1880 г. полковник Бумон проектира пробивни машини, които започват контраработа от френския Sangat и британския Shakespeare Cliff. На 18 март 1883 г. строителството е спряно от британското правителство поради риск от военна инвазия. Следващият опит за продължаване на работата беше изграждането на 130-метров пробен тунел близо до Фолкстоун (Англия) през 20-те години на 20 век. Още веднъж страхът от инвазия накара британците да спрат работата. През 70-те години строителството на подводния тунел е възобновено отново, но отново е спряно поради поредния отказ на британското правителство.

Накрая през 1986 г. беше подписано и след това ратифицирано споразумение между Франция и Англия за изграждането на тунел, което направи възможно възобновяването на работата.

Проект на века

Няма съмнение, че епохалният „Проект на века” се превърна в „Проект на века”, провокирайки множество финансови междудържавни проблеми. Сателитните обсерватории помогнаха да се изчисли точната насрещна траектория, така че нямаше проблеми с техническото изпълнение на проекта - тунелите не се сближаваха само с няколко сантиметра.

Тунелът под Ламанша, който е дълъг почти 51 километра, е на второ място след тунела Seikan, който е дълъг 53,9 километра между японските острови Хокайдо и Хоншу, но несъмнено е най-големият подводен тунел, превъзхождащ известния Seikan в подводната му част с около 14 метра.

Общият им брой е 1190 водоема в цялата страна, а броят на туристите, които искат да видят поне един от тях, е милиони годишно.

Но гигантските заливи създават много проблеми, свързани с движението из страната. Вместо да шофират от точка А до точка Б, местните жители трябва да прекарват часове в обикаляне по криволичещите пътища, които заобикалят фиордите. Такива закъснения са особено забележими през зимата, когато пътищата са покрити с лед и времето за пътуване се увеличава още повече.

Ситуацията обаче може да се промени с реализацията на амбициозен инженерен проект за изграждане на плаващ тунел под най-големия фиорд в Европа - Sognefjord, чиито размери са наистина невероятни: 204 километра дължина и повече от 1300 метра дълбочина. Проектът с приблизителна стойност от 25 милиарда долара е уникален в света и изпълнението му ще помогне да се намали времето за пътуване в Норвегия от 21 на 11 часа.

Подобно на други фиорди в Норвегия, Sognefjord представлява сериозна пречка за пътуване из страната. Местното население, живеещо в провинциални райони, е принудено да използва фериботи или да пътува много часове, само за да стигне до другата страна на фиорда. Плаващ подводен тунел може да спести буквално един ден, за да измине това разстояние.

Идеята за внедряване на решение за пресичане на Sognefjord беше обявена за първи път през 2011 г. от Норвежката администрация за обществени пътища. Оттогава са разработени много варианти за проектиране на инфраструктурата, която е най-подходяща за Sognefjord: в допълнение към плаващ тунел бяха разгледани варианти за плаващ и висящ мост. може да се намери по целия свят, но по-скъпият плаващ тунел има важни предимства: той е практически непроницаем за екстремни климатични условия, позволява на корабите да се движат безпрепятствено и, което е важно, не разваля естествената красота на фиорда.

След завършване проектът ще се състои от две тръби, свързващи Sognefjord от различни брегове. Поредица от понтони на повърхността на водата ще могат да поддържат тръбите в плаващо състояние, а набор от свързващи греди ще укрепват цялата конструкция.

Според главния инженер на Администрацията за публични пътища Ариана Минорети, изживяването при шофиране от преминаването през плаващия тунел няма да се различава от шофирането през обикновен пътен тунел. Въпреки че конструкцията ще бъде плаваща, тя няма да изглежда като „гумено пате насред ураган“.

Въпреки факта, че подводният тунел е един от най-добрите варианти за осъществяване на движение през Sognefjord, окончателното решение за изграждането му ще бъде взето през следващите години, след окончателното изчисляване на всички разходи за изпълнение и за поддържане на функционалността на тунела. тунел в бъдещето.

Въз основа на материали:

Релефът на земната повърхност не е идеално равен, но почти винаги е сложен, така че при полагане на пътища е почти невъзможно да се направи без тунели. Прототипите на тунелите в древни времена са мините, с помощта на тази военна хитрост човек може да се промъкне зад гърба на врага незабелязано и да падне на раменете му. Днешните тунели в по-голямата си част служат за напълно различни цели. Има различни тунели, различни по дължина, местоположение и структура. Кой в момента е най-дългият тунел в света?

10. Тунел Laerdal, Норвегия (24 510 m)

В този случай говорим за пътен тунел, който съкращава маршрута от община Laerdal до друга община Aurland (и двете в окръг Sogn og Fjordane, Западна Норвегия). Тунелът е част от европейската магистрала E16, свързваща Осло с Берген. Строителството на този тунел започва през 1995 г. и е завършено през 2000 г. По това време той се превърна в най-дългия пътен тунел в света, надминавайки известния пътен тунел Готард с цели 8 км. Над тунела има планини със средна височина около 1600 метра.
Тунелът Lärdal има уникална характеристика - в него са избрани три изкуствени пещери с голям обем на еднакво разстояние един от друг. Тези пещери разделят самия тунел на 4 приблизително равни секции. Това не е прищявка на архитектите, но целта на пещерите е да облекчат умората от шофьорите, които шофират дълго време в напълно монотонни тунелни условия, и тук те могат да спрат и да си починат.

Всяка култура има свой собствен начин на живот, традиции и деликатеси, в частност. Това, което изглежда обикновено за някои хора, се възприема като...

9. Ивате-Ичинохе, Япония (25 810 м)

Японският тунел, свързващ столицата с град Аомори, по време на откриването си през 2002 г. беше най-дългият японски железопътен тунел, докато не беше изпреварен от тунела Lötschberg. Този тунел се намира на 545 километра от Токио, по средата между Хачинохе и Мориока, и експресните влакове Чохоку минават през него. За изграждането му започнахме да мислим през 1988 г., а през 1991 г. започнахме. Структурата е готова за експлоатация през 2000 г., но линията започва да работи едва през 2002 г. Тунелът се спуска максимум 200 метра.

8. Хакода, Япония (26 455 м)

Железопътният тунел Хакода е само малко по-дълъг от предишния. Той беше един вид пионер - преди него в света не е имало дълги тунели, през които влаковете да се движат едновременно в различни посоки.

7. Тайхангшан, Китай (27 848 м)

През 2007 г. в Китай беше пуснат в експлоатация нов тунел Тайхангшан, минаващ през дебелината на едноименната планинска верига. Преди изграждането на New Guan Jiao, това беше най-дългият китайски тунел. Той стана елемент от високоскоростната железопътна линия, която свързваше столицата на източната провинция Хъбей, Шъдзяч-Джуанг, със столицата на съседната провинция Шанси от запад, град Тайюан. Ако преди това отнемаше 6 часа, за да стигнете от един град до друг, сега един час е достатъчен.

6. Гуадарама, Испания (28 377 м)

През същата 2007 г., но в Испания, е открит най-дългият тунел в страната Гуадарама, който свързва столицата на страната Мадрид с Валядолид. Започва да се строи през 2002 г., така че е очевидно, че това е направено с доста бързи темпове. Това е доста сложна техническа структура, която също съдържа два отделни тунела. Благодарение на това влаковете се движат по него едновременно в различни посоки. Особено заслужава да се отбележи, че тук се използват високоскоростни влакове от системата AVE. След пускането на тунела стана възможно да се стигне от един град до друг само за няколко минути. Това беше особено харесано от туристите, които започнаха да посещават Валядолид от столицата по-често.

Големите кораби не винаги могат да преминат през традиционните канали и шлюзове. Например в планински райони може да има много голям спад, където просто...

5. New Guan Jiao, Китай (32 645 м)

Това е най-дългият железопътен тунел в Китай. В същото време, като се намира, както подобава на подземен тунел, той се намира на много прилична височина над морското равнище (от 3324 метра до 3381 метра). И всичко това, защото е част от втората линия на железопътната линия Цинхай-Тибет, положена в планината Гуан Дзяо на китайската провинция Цинхай. Всъщност тук има два отделни еднопосочни тунела. Изграждането на този тунел отне 7 години и беше пуснат в експлоатация в самия край на 2014 г. Влаковете могат да се движат през тези тунели със скорост от 160 км/ч.

4. Льотшберг, Швейцария (34 577 м)

Железопътният тунел Lötschberg се намира на едноименната линия, минаваща през Алпите, и се намира на 400 метра по-дълбоко от пътния тунел Lötschberg. Пътнически и товарни влакове пътуват през този един от най-дългите сухопътни тунели в света. Минава под градове като Берн, Фрутиген, Вале и Рарон. Това е сравнително нов тунел, тъй като е завършен едва през 2006 г., а през юни следващата година беше официално открит. При изкопаването му са използвани най-модерните сондажни технологии, така че е възможно да се пробие за по-малко от две години. Сега над 20 хиляди швейцарци го използват всяка седмица, опитвайки се бързо да стигнат до термалните курорти във Вале.
Пристигането на Lötschberg значително намали задръстванията в района, тъй като преди това камионите и камионите трябваше да заобикалят Швейцария, правейки голям кръг, за да пътуват само от Вале до Берн. Любопитно е, че в тунела има източник на гореща подземна вода, която швейцарците също не пилеят, а я използват за отопление на оранжерията, в която благодарение на това растат тропически плодове.

Всички отдавна сме свикнали със спортове като футбол, хокей или бокс. И мнозина сами участват в състезания по подобни спортове. Но има и...

3. Евротунел, Франция/Великобритания (50 450 м)

Този тунел под Ламанша е двурелсов железопътен тунел, който минава на 39 километра под Ламанша. Благодарение на него остров Великобритания е свързан с континента чрез железопътен транспорт. Оттогава е възможно да се качите на влак в Париж и да сте в Лондон след два часа и четвърт. В самия тунел влакът престоява 20-35 минути.
Тържественото откриване на тунела се състоя на 6 май 1994 г. На него присъстваха лидерите на две държави - френският президент Франсоа Митеран и кралицата на Великобритания Елизабет II. Евротунелът държи рекорда за подводни тунели и също така е най-дългият международен тунел. Работата му се управлява от компанията Eurostar. Американското дружество на строителните инженери беше пълно с комплименти и дори сравни Евротунела с едно от седемте съвременни чудеса на света.

2. Сейкан, Япония (53 850 м)

Този невероятно дълъг японски железопътен тунел има и подводен участък с дължина 23,3 километра. Той отива на 240 метра под земята, което води до 100 метра под морското дъно. Тунелът минава под протока Сангар и свързва префектура Аомори (остров Хоншу) и остров Хокайдо. Той е част от Kaikyo и Hokkaido Shinkansen на местната железопътна компания.
По дължина отстъпва само на Готардския тунел, а по разположение под морското дъно е първенец в света. Името на тунела съдържа първите йероглифи на имената на градовете, които свързва - Амори и Хакодате, просто се произнасят по различен начин на японски. Тунелът Сейкан стана вторият подводен железопътен тунел след тунела Каммон в Япония и свързва островите Кюшу и Хоншу под протока Каммон.

1. Тунел Готард, Швейцария (57 091 м)

Този железопътен тунел, изкопан в швейцарските Алпи, като добави собствената си дължина към дължината на пешеходните и обслужващи проходи, ще се простира на 153,4 километра. В северния край се излиза при село Ерстфелд, а южният изход се намира при село Бодьо. Източната част е завършена през октомври 2010 г., а западната през март 2011 г., след което се превръща в най-дългия железопътен тунел в света.
Благодарение на изграждането му стана възможен трансалпийският железопътен транспорт и северозападна Италия успя да премине от по-замърсяващ автомобилен транспорт към по-чист и по-евтин железопътен транспорт. Времето за пътуване от Цюрих до Милано е намалено с почти час. Тунелът беше открит през юни 2016 г. Компанията, която контролира строителството му, Alp Transit Gotthard, го предава на Швейцарските федерални железници в напълно работно състояние през декември същата година, а на 11 декември започва търговската му експлоатация.

С увеличаването на дълбочината и ширината на водните бариери, разходите за изграждане на подводни тунели рязко нарастват и възникват проблеми, свързани със спускането и подводното свързване на тунелните участъци. В тази връзка редица държави работят върху различни концептуални и технологични решения за изграждане на „плаващи” тунели.

Разположени изцяло във водата, плитко от повърхността (в зависимост от навигационните условия до 30-35 m), такива тунели се държат от система от вертикални или наклонени кабели, фиксирани към дъното на водната преграда или фиксирани към понтони ( виж Фиг. 1.1, d, e).

В същото време дължината на тунелния проход е значително намалена, не е необходимо да се отварят подводни ями и участъци от засипване, връзката на подводната част с крайбрежните участъци е опростена и цената на строителството е намалена. Такива тунели могат да бъдат построени с дължина до 30 km при дълбочина на водата до 500 m или повече.

В допълнение към обичайните постоянни и временни натоварвания, структурите на „плаващите“ тунели са подложени на натоварвания, причинени от колебания в температурата на водата, течения, приливи и отливи, промени в плътността на водата, компресионни вълни от преминаващи кораби, вероятността от сблъсък между кораби над тунела, загуба на плаваемост, повреда на системата за закрепване и др.

Норвегия разработи програма за изграждане на „плаващи“ тунели през дълбоки фиорди (дълбочина на водата до 600 м). Отделни стоманобетонни участъци с дължина от 300 до 500 m се държат на повърхността чрез разтягащи въжета, прикрепени към конструкцията на тунела и в анкерни групи в дъното на фиорда.

Пример е проектът за изграждане на „плаващ” тунел близо до град Ставангер на дълбочина 25 m от повърхността на водата във фиорд с дълбочина 155 m (фиг. 5.22 и 5.23).

Ориз. 5.22.

От различните варианти на „плаващи“ тунели - поддържани на крайбрежни опори (с малка дължина), на междинни опори, закотвени в дъното на пролива (фиг. 5.24, а) или окачени на понтони (фиг. 5.24, б) - Беше избрана стоманена конструкция, разработена от Kvaerner, състояща се от спускащи секции, закрепени с кабели към цилиндрични понтони. Той може да бъде сглобен извън маршрута на тунела и след това доставен до него на вода.

Предвижда се изграждането на тунел през Hogsfjord на югозападния бряг на страната. Ширината на фиорда в пресечната точка е 1400, дълбочината - 150 м. Изграждането на мост или тунел, заровен в дъното на това място, е изпълнено със значителни трудности. Тунелни участъци с кръгло напречно сечение от предварително напрегнат стоманобетон с диаметър 9,5 m ще бъдат потопени на дълбочина 15-20 m под нивото на водата и закотвени с кабелни кабели към дъното (фиг. 5.25).

Ориз. 5.23. Варианти на напречното сечение и закрепване на „плаващия” тунел край Ставангер в Норвегия: 1 - тунел; 2 - нивото на водата в залива; 3 - дъното на залива; 4 - кабелни стойки

Въз основа на шест години цялостно проектиране и изследователска работа, беше предложено и изграждането на „плаващ“ тунел под Eidfjord. Ширината на фиорда е 1270 м, дълбочината на водата е 400-500 м. Тунелът от предварително напрегнати стоманобетонни профили с диаметър 9,5 м е проектиран на дълбочина 15 м от водната повърхност и е обезопасен с кабели. към дъното и хоризонтални скоби към устройствата за бреговите котви. Разработен е вариант за закрепване на тунела с плаващи сдвоени понтони, закотвени към дъното. Всеки понтон е прикрепен към 24 гравитационни котви с помощта на двойни стоманени кабели с диаметър 44 mm, прекарани през изходящи отвори в горната част на котвите.

За фиорда Ейден е проектиран трисекционен „плаващ” тунел с ширина 1240 м и дълбочина 450 м.

Най-големият „плаващ” тунел (модел на „Архимедовия мост”) за преминаване на комбиниран автомобилен и железопътен трафик между континента и остров Сицилия е проектиран в Италия през Месинския пролив. Предложени са няколко варианта на тунел, различаващи се по размери, начин на закотвяне и др.

Ориз. 5.24. Варианти (а, б) на плаващи тунели: 1 - тунел; 2 - котва; 3 - понтони

Според един от вариантите тунел с обща дължина 3,25 км включва спускащи секции от предварително напрегнат стоманобетон, изпълнени под формата на три съединени кръгли тунела с външен диаметър 12,3 м. Страничните тунели са предназначени за две лентово пътно движение, а централната за двурелсово железопътно движение (фиг. 5.26 ).

При дълбочина на пролива от 100-130 м, „плаващият” тунел се предвижда да бъде разположен на дълбочина 40 м от повърхността на водата с цел безпрепятствено преминаване на кораби. Положението на участъците на тунела, които имат положителна плаваемост, е строго фиксирано чрез система от сдвоени кабели, закотвени в стоманобетонни масиви, положени по дъното на пролива.

На подводния участък с дължина 2,05 км се предвижда да бъдат монтирани три участъка от предварително напрегнат стоманобетон. Секциите са оборудвани с обтекатели отстрани за намаляване на силовото въздействие на водния поток. Системата с разтегателни въжета е проектирана за повдигаща сила на тунела от 96 хиляди kN (300 kN на 1 m дължина на тунела) и за хоризонтални налягания на морското течение.

Ориз. 5.25. Схеми (a, b) на „плаващи“ подводни тунели под Hogsfjord в Норвегия (проект): 1 - участъци от тунела; 2 - понтон; 3 - анкерна плоча; 4 - кабелни стойки

Основните кабели са закрепени към конструкцията на тунела на всеки 10 m и анкерирани в стоманобетонни масиви под ъгъл 60° спрямо хоризонталата. Друга група кабели за възприемане на хоризонтален натиск са прикрепени към тунела под ъгъл 45°. Силата на опън на всеки кабел е 1260 kN, теглото на анкерната бетонна маса е около 300 тона.

Дизайнът на „плаващия“ тунел включва аварийни отделения, които предотвратяват издигането на тунела, като ги пълнят с вода (клапите се активират автоматично) в случай на скъсване на един от кабелите.

Ориз. 5.26. Напречно сечение на „плаващия” тунел под Месинския пролив (проект): 1 - отделение за автомобили; 2 - баластно тегло; 3 - отделение за железопътни влакове; 4 - кабелни стойки; 5 - котви; 6 - обтекатели; 7 - ниво на водата; 8 - дъното на пролива

Според друг вариант на проекта са предвидени три отделни тунела: един за двурелсово железопътно движение с дължина 5,4 км и два за двулентово пътно движение с дължина 6 и диаметър 15,5 км. Тунелите ще бъдат обезопасени на дълбочина 47,75 м от водната повърхност с разтягащи се въжета.

В Япония са разработени проекти за изграждане на „плаващи“ тунели между островите Хоншу и Хокайдо, под залива Учиура, както и между летищата Касан и Кобе през залива в Осака. Най-голям интерес представлява проектът за двустепенен подводен тунел между островите Хоншу и Хокайдо през залива Фука. Горният етаж е предназначен за двулентово движение, а долният е за двурелсово железопътно движение. В подводна зона на дълб

„Плаващият” тунел се държи на 20 м от водната повърхност с разтягащи се въжета. За противодействие на вибрациите на конструкцията на тунела по време на движение на влакове и автомобили, както и от морски вълни, допълнително са предвидени стабилизатори тип перки.

В Швейцария са разработени три варианта за изграждане на транспортно преминаване на езерото от север на юг: мост, тунел, изграден по затворен метод, и „плаващ“ тунел. Последното се оказа за предпочитане. Десет тунелни участъка, състоящи се от две коаксиално разположени стоманени тръби с дължина 100, външен диаметър 12 и вътрешен диаметър 11 m с бетонов пълнеж между тях, ще се държат на дълбочина 14 m от водната повърхност от система от кабели, разположени на всеки 50 m под ъгъл 45° спрямо хоризонта.

Има и проектни предложения за изграждане на „плаващи” тунели през Гибралтарския пролив и Ламанша, под Големите езера в САЩ и Канада.

Норвегия е страна на фиорди - тесни, криволичещи морски заливи със скалисти брегове, врязани дълбоко в сушата. Дължината им е няколко пъти по-голяма от ширината им, а бреговете са оформени от скали с височина до 1 км.

Въпреки необикновената красота на природата, това усложнява транспорта. Конвенционалните тунели по морското дъно са практически невъзможни на много места поради дълбочината на фиордите, а мостовете са трудни за изграждане поради грапавата брегова линия и стръмните скали.

Тогава възниква идеята да се създадат автомобилни тунели, плаващи във водния стълб. Първите пресичания може да се появят между градовете Кристиансанд и Трондхайм до 2035 г. Ако проектът бъде реализиран, пътят по морето ще отнема на шофьорите 10 часа вместо 21 часа заради изоставянето на фериботните преходи.

Проектът е хибрид от тунел и мост, окачен под повърхността на водата, но високо над дъното, което може да бъде много дълбоко (Sognefjord достига 1,3 km).

На дълбочина около 30 метра ще бъдат разположени два тунела - по един във всяка посока. Всяка от тях ще представлява твърда тръба с дължина 26 км. Те ще бъдат свързани помежду си с проходи на всеки 250 метра в случай на евакуация.

Наклонът на тунелите не трябва да надвишава 5%. Тръбите ще бъдат сглобени на сушата, след което ще бъдат потопени в морето. Водата ще се излива в няколко баластни контейнера, така че да потънат до желаната дълбочина. Силата на въздуха вътре в тръбите и повдигането им нагоре ще бъде равна на теглото на контейнерите с баласт, спускащи тръбите надолу. Поради това ще се избегне плаваемостта.

Тръбите ще се държат отгоре с кабели, прикрепени към горната част на понтоните, а тежки котви ще бъдат прикрепени към дъното. По този начин специалистите ще постигнат пълна неподвижност на тунелите, осигуряваща безопасно шофиране.

За шофьорите обаче тунелите ще продължат да бъдат класифицирани като обекти с повишена опасност. Всеки инцидент, който би се счел за незначителен на обикновен път дори може да доведе до катастрофав тунел, разположен във вътрешността на планината. А в норвежките тунели ще има 30 хиляди литра вода над всеки квадратен метър път.

Дълбочината на тунела - 30 метра - е избрана така, че да не пречи на навигацията.

Въпреки такова нетрадиционно решение, шофирането в подводна тръба няма да се различава от шофирането през обикновен тунел. В Норвегия са построени 1150 транспортни тунела, 35 от които са под вода, така че няма да е необичайно за жителите на тази страна да се движат по плаващи подводни преходи. Например през 2013 г. там беше открит най-дългият подводен тунел Кармей. Дължината му е почти 9 км.