Перед основанной в 1848 году железнодорожной компанией «Трой и Гринфилд» была поставлена важная цель — соединить железнодорожным сообщением американские города Вермонт и Трой. Оптимальный маршрут проходил через горный массив на северо-западе штата Массачусетс, в том числе через гору под названием Хусак.

Железнодорожные пути нельзя строить со слишком резкими подъемами, спусками, крутыми поворотами, что, конечно, удлиняет дорогу. Поэтому путешествия на поезде по горной местности обычно занимают гораздо больше времени, чем по равнине. Нередко лучшей альтернативой горному серпантину является именно строительство туннелей. Идея проложить туннель под горой Хусак давно витала в воздухе, и железнодорожная компания решила пойти на этот шаг.

Геологи заверили авторов проекта, что порода горы, в которой предстояло прорубить туннель, однородная, предсказуемая в разработке и что туннелю не угрожает затопление грунтовыми водами. Преисполненные оптимизма инженеры энергично взялись за дело. Предполагалось построить однопутный туннель длиной чуть более 7 километров, около 6 метров в ширину и 6,5 метра в высоту. Вполне логично, что для большей устойчивости в поперечном сечении он должен был иметь форму арки. По расчетам главного инженера, строительство должно было занять четыре с половиной года, а то и меньше, если прорубать туннель уступами и привлечь к работе больше строителей.

tunnel-husak

Первые два года ушли на изучение строения горы. После того как был создан подробный геологический профиль участка, инженеры определили места порталов туннеля и наметили его маршрут. Порталы, или входы, находились примерно на одном уровне, туннель же предстояло слегка приподнять в центральной части, чтобы обеспечить необходимый водоотток на случай, если рабочие заденут водоносный слой. Небольшой горизонтальный подъем также служил своеобразной страховкой во избежание расхождения, подобного тому, что произошел на острове Самос. Инженер, проектировавший туннель Хусак, решил не испытывать судьбу: S-образный изгиб, может, и годился для водопровода, но в данном случае грозил сходом железнодорожного состава с рельс, а заодно и разрушением путей.

Рабочие начали пробивать туннель одновременно с двух сторон. С западной стороны работы в забое — так называется разрабатываемая поверхность скалы или породы — начали сверху, от свода будущего туннеля. По мере продвижения вглубь, если скала оказывалась недостаточно прочной, свод подпирали тяжелыми деревянными балками — крепью. Вслед за первой шла вторая группа рабочих. Они разрабатывали второй двухметровый уровень забоя прямо под верхним. Такой метод называется «проходка уступами». Последним пробивали третий, нижний двухметровый уступ, на уровне пола туннеля. С восточной стороны подрядчик, наоборот, решил начать работу не с верхнего, а с нижнего уступа. Одна команда рабочих углубляла туннель в нижнем забое, вторая удаляла слой грунта, находившийся в середине, а третья разрабатывала верхний уровень.

Туннель Хусак 2

Как и большинство туннелей, проложенных в скальном грунте, туннель Хусак пробивали буровзрывным методом. Он предполагал такую последовательность действий. Сначала в скале бурили 8-10 отверстий глубиной до 1 метра. Это делал либо один рабочий с буром и молотом, либо команда, в которой один рабочий держит бур, а остальные по очереди бьют молотом.

Просверленные отверстия заполняли порохом. Затем все отходили на безопасное расстояние — все, за исключением одного человека, которому поручали поджечь запал (обычно это был либо самый шустрый из рабочих, либо новичок в отряде). После взрыва, когда рассеется дым, рабочие возвращались и начинали разрабатывать породу и расчищать туннель от так называемого отвального грунта — этот процесс называют выемкой грунта. Эту трудоемкую и опасную работу повторяли снова и снова до тех пор, пока не заканчивали строительство туннеля.

Туннель Хусак 3

Благодаря некоторым важным новшествам Хусак был самым «передовым» туннелем своего времени (среди туннелей, пробитых в твердых породах). Незадолго до начала его строительства на смену ручным бурам пришли пневматические. Их крепили на тележки, которые можно было подкатить к стене забоя. Сжатый воздух, приводивший в действие буры, нагнетался компрессорами, которые работали от паровых двигателей. Теперь за то же время строители бурили отверстия в три, а то и в четыре раза глубже. Порох уступил место новому изобретению — нитроглицерину. Это было гораздо более мощное и опасное вещество; к месту работ его приходилось доставлять в замороженном состоянии, чтобы оно, чего доброго, не взорвалось по дороге. К тому же в это время строители начали использовать электрическую систему взрывания, и был разработан так называемый метод центрального сечения — чередование бурения и взрывов по направлению от центра забоя в стороны. В новых условиях рабочие начали специализироваться на отдельных операциях, а не заниматься всем понемногу.

Но вернемся к нашему туннелю. В его восточном забое скальный грунт, как и обещали геологи, оказался очень прочным — настолько прочным, что пришлось задействовать целых две буровые машины на паровом двигателе, чтобы не отстать от графика работ. К сожалению, и они не справились с поставленной задачей.

Иная картина наблюдалась с западной стороны. Здесь рабочие почти сразу наткнулись на рыхлую породу. Выработанная полость мгновенно заполнялась мягким грунтом и водой. После шести лет борьбы со своенравной горой строительство, существенно отстав от первоначального графика, далеко перевалило за рамки бюджета. В результате власти вынуждены были сменить подрядчика и нанять новых инженеров. В надежде спасти хоть часть своих инвестиций администрация штата Массачусетс в срочном порядке взяла на себя руководство проектом.

Твердо решив сдвинуть строительство туннеля с мертвой точки, новый инженер пошел на рискованный шаг — вернул западный и восточный забои на одну линию (до этого они пробивались с небольшим подъемом к центру). Для этого потребовалось провести повторное геодезическое, а точнее, маркшейдерское исследование, расширив исследуемую зону до склонов холмов по обеим сторонам от каждого входа. В работе использовали теодолит — прибор для измерения углов рельефа местности. Зрительная труба теодолита может поворачиваться на 360° по вертикали и по горизонтали, позволяя максимально точно определить угол на земной поверхности. Компас под зрительной трубой теодолита (его еще называют «буссоль») указывает направление, а несколько измерительных инструментов — уровней помогают поддерживать теодолит в строго горизонтальном положении.

В процессе маркшейдерских измерений на горе Хусак и рядом с ней, на ключевых позициях маршрута туннеля, была установлена система из восьми геодезических знаков. С ее помощью и определили исходные точки центральной оси туннеля. Конечно, проложить туннель ско- возь недра горы по воображаемой линии, которая соединяет две точки, отмеренные с помощью теодолита на склонах горы, — непростая задача. Решили ее следующим образом.

Находясь перед входом в туннель и глядя в теодолит, геодезист точно определял ось туннеля, используя в качестве ориентира один геодезический знак, находящийся непосредственно перед ним, около входа, и второй, расположенный на возвышенности напротив входа и связанный со знаками на другой стороне горы. Стоя спиной к порталу и глядя на геодезический знак напротив входа, он совмещал два знака, выверяя нужный угол. Затем он поворачивал зрительную трубу на 180° по вертикали и выстраивал ось туннеля.

В это время рабочий внутри туннеля держал отвес (остроконечный грузик) на тонкой веревке, а его помощник — фонарь, чтобы геодезист хорошо видел отвес. Там, где наконечник отвеса точно совпадал с лучом визирования, рабочие прикрепляли веревку с отвесом к своду туннеля. Через 15 метров закрепляли следующий знак — его тоже подвешивали таким образом, чтобы наконечник оказался на одной линии с наконечником предыдущего. По мере того как туннель углублялся в толщу горы, увеличивалось и число отвесов.

Кроме того, чтобы туннель не отклонялся от намеченной линии, с поверхности горы к нему пробили две вертикальные шахты. Первую — к востоку от разлома, затормозившего работу возле западного входа, вторую, глубиной более 300 метров, около вершины горы над центром туннеля.

Так как туннель постоянно затапливало, через центральную шахту пришлось откачивать воду и сливать ее в небольшое ущелье неподалеку. В ней также установили лифт: он перевозил рабочих и оборудование и поднимал отработанную породу.

Когда проходческие работы были закончены, в туннеле потребовалось выложить еще около 2,5 километра кирпичной обделки. Особенно много рядов кирпича пришлось укладывать с западной стороны. Обделка имела разную толщину — от пяти до восьми рядов. Их выкладывали поверх деревянного кружала. Там, где грунт был недостаточно прочным, криволинейные стены обделки опирались на лоток туннеля — по сути, обратный свод — в его основании. Здесь он использовался еще и в качестве обычного ленточного фундамента. По обе стороны под обделкой в скале были прорублены дренажные канавы.

Последним штрихом, завершающим проект, стало строительство каменных арочных порталов, оформлявших входы. Выглядят они очень внушительно, но все равно не дают полного представления о том, насколько трудным был путь между ними.

Строительство Хусака превратилось в настоящую битву людей и природы, растянувшуюся на 21 год, из которых более 15 лет заняли непосредственно строительные работы. Туннель стоил жизни двум сотням человек, а затраты на его строительство более чем в пять раз превысили первоначальные расчеты!

И хотя Хусак не был подводным туннелем, его создателей часто преследовало чувство, что они работают под водой. К слову сказать, первым подводным туннелем — туннелем под Темзой — к тому времени пользовались уже 35 лет.

Дэвид Маколи. Как это построено: от мостов до небоскребов.
Иллюстрированная энциклопедия

Похожие Материалы

Поиск