Тоннель под Ла-Маншем: Строительство самого длинного в мире подводного тоннеля

Тоннель под Ла-Маншем, также известный как Евротоннель или Чуннель, является самым длинным в мире подводным железнодорожным тоннелем, построенным для соединения Великобритании с Европой через Францию. Путешествие по туннелю возможно либо на обычном железнодорожном вагоне, либо на собственном транспорте пассажиров, который загружается в специальные вагоны.

Проект Chunnel состоит из двух основных транспортных тоннелей диаметром 7,6 м, расположенных на расстоянии 30 м друг от друга, и одного служебного тоннеля диаметром 4,8 м. Основные транспортные тоннели и служебный тоннель соединены проходами диаметром 3,3 м по соображениям функциональности и безопасности в поперечном направлении с интервалом 375 м по всему тоннелю.

Кроме того, между основными туннелями через каждые 250 м проложены каналы диаметром 2 м. Эти каналы действуют как каналы сброса давления воздуха для рассеивания давления воздуха перед поездом, тем самым уменьшая аэродинамическое сопротивление движущегося поезда. Общая длина тоннеля под Ла-Маншем составляет 50 км, из которых 38 км находится под морским дном.

Схема подводного туннеля канала. Модель, представляющая соединение главного и служебного тоннеля

Кроме того, на расстоянии 27 км и 45 км по всей длине тоннеля были построены две большие подземные перекрестные камеры. Эти камеры позволяют поездам легко переключаться между путями, проходящими в туннелях, например, во время ремонтных работ, проводимых на определенном участке туннеля.

Модель подводного туннеля канала Тоннель под Ла-Маншем между Великобританией и Францией

  • 3. Проезд по тоннелю со стороны Великобритании
  • 4. Проезд по туннелю со стороны Франции
  • 5. Строительство перекрестных камер
    • 5.1 Переходная камера со стороны Великобритании
    • 5.2 Переходная камера со стороны Франции
  • Вопросы и ответы
  • 1. Геология тоннеля под Ла-Маншем

    Ниже описана геология места строительства тоннеля под Ла-Маншем:

  • Туннель под Ла-Маншем был построен в Дуврском проливе, который включает в себя антиклинальные складки.
  • Морское дно протяженностью 38 км состоит из меловой породы и глины. Толщина мелового слоя и глины представлена следующим образом: (a) Верхний мел: 90 м, мягкий белый мел с кремнями. (b) Средний мел: 70 м, твердый белый мел с небольшим количеством кремней или без них. (c) Нижний мел: 68 м, присутствовала комбинация белого, серого и желтого мела. (d) Глинистый слой: 15 м, присутствовали известковая глина и аргиллит.
  • Прочность на сжатие мела составляет около 50 МПа, в то время как у глины она составляет всего около 5 МПа. Поэтому меловой мергель считался идеальной средой для прокладки тоннеля.
  • Тоннель под Ла-Маншем был прорыт в нижней части мелового слоя, который имел достаточную прочность на сжатие, чтобы выступать в качестве несущей среды.
  • Перед началом строительства было пробурено около 120 морских и 70 наземных скважин вдоль уровня трассы тоннеля. Было проведено около 4000 пог. км морских геофизических исследований.
  • Меловой мергель в основном классифицировался как блочный. Показатели качества породы (RQD) мелового мергеля составили около 90%, что считается пригодным для строительства. Индекс качества мелового мергеля находился в категории от удовлетворительного до хорошего.
  • Описание пород туннеля канала Геология тоннеля под Ла-Маншем

    2. Строительство тоннеля

    Строительство тоннеля длиной 50 км на глубине 50 м под водой было сложной задачей. Она стала испытанием воображения и навыков лучших умов британской и французской строительной индустрии. Работы по строительству туннеля под Ла-Маншем начались в 1987 году, и большая часть работ по прокладке туннеля была завершена к 1991 году. Ниже рассматриваются различные механизмы и передовые технологии, использованные при прокладке туннеля под Ла-Маншем:

  • Строительство конечных станций в обоих концах туннеля под Ла-Маншем само по себе было гигантским строительным проектом.
  • Для строительства двух основных тоннелей и одного служебного тоннеля длиной 50 км между терминалами было использовано 11 массивных тоннелепроходческих машин (ТПМ) на 12 отдельных рабочих забоях тоннеля.
  • Из них было использовано шесть ТБМ с открытым способом проходки. В качестве материала обделки при строительстве тоннеля с помощью ТБМ использовались чугунные и бетонные сегменты.
  • Новый австрийский метод проходки (NATM) был использован для строительства тоннелей, порталов, шахт и насосных станций.
  • Проходческие комбайны использовались как инструмент для проходки больших камер.
  • При строительстве тоннеля использовались ручные землеройные инструменты, чугунная сегментная обделка поперечных проходов, каналы для разгрузки поршней, насосные станции и вспомогательные сооружения.
  • Два основных тоннеля и один служебный тоннель вели в две огромные подводные камеры длиной 160 м, высотой 11 м и шириной 18 м. Строительство этих перекрестных камер стало испытанием нервов и навыков лучших инженеров мира.
  • Поперечное сечение туннеля канала Профиль основного ходового тоннеля туннеля под Ла-Маншем

    2.1 Зондирование

    Служебные тоннели служат в качестве пилотных тоннелей для проходки главного ходового тоннеля. Перед забоем тоннеля было проведено обширное зондирование для обнаружения зон потенциального проникновения воды.

    Дополнительное нисходящее вертикальное зондирование регулярно проводилось в инверсии, в задней части ТБМ. На зондирование со стороны Великобритании пришлось 7% времени простоя ТБМ, при этом была прозондирована почти вся ширина тоннеля под Ла-Маншем. Перед началом проходки ходовых тоннелей было проведено боковое зондирование от служебных тоннелей до зоны венцов обоих ходовых тоннелей.

    Частота таких боковых зондирований зависела от потенциальных проблем. Зондирование проводилось на более близком расстоянии друг от друга, если обнаруживалось, что состояние грунта ухудшается, или если существовала вероятность повышенного проникновения воды, прилегающей к служебным туннелям. Во время зондирования проводились обычные испытания на проницаемость с помощью керна и пакера для сбора информации о качестве породы и вероятном проникновении воды.

    Устройство зондажа при строительстве тоннеля под Ла-Маншем Боковое зондирование из служебного тоннеля

    2.2 Подземные технологии, использованные при строительстве тоннеля под Ла-Маншем

    Для прокладки тоннеля на участке длиной всего 1 км потребовалось использовать четыре различных метода проходки. Это лишь отражение тех трудностей, с которыми пришлось столкнуться инженерам во время строительства. При строительстве тоннеля под Ла-Маншем были использованы следующие подземные технологии:

  • Новый австрийский метод прокладки тоннеля: Этот метод использовался для строительства камер переходов.
  • Тоннелепроходческие машины: Для строительства тоннеля под Ла-Маншем было использовано в общей сложности 11 ТБМ.
  • Метод строительства «разрезать и перекрыть»: Этот метод был использован для выемки грунта и строительства тоннеля из железобетонных коробов для прокладки маршрута через геологически сложный холм замка.
  • Метод строительства сверху вниз: Этот метод использовался в условиях ограниченного пространства. Он использовался для строительства туннеля и крыши терминала в конце туннеля под Ла-Маншем.
  • ТБМ, используемый при строительстве туннеля под Ла-Маншем ТБМ, использованный при строительстве тоннеля под Ла-Маншем

    2.3 Технические характеристики тоннелепроходческих машин

    Ниже описаны технические характеристики ТБМ, использованных при прокладке тоннеля под Ла-Маншем:

  • ТБМ были длиной около 250 м и имели круглый буровой забой.
  • ТБМ поддерживался хитроумным набором таранов, установщиков обделки, конвейеров и подъемных кранов.
  • Машины TBM работали по относительно простому принципу: грунт вынимался вращающейся круглой режущей головкой, а четыре гидравлических цилиндра обеспечивали давление для продвижения вперед.
  • Далее вынутый грунт отправлялся на конвейер, подключенный к ТБМ. Конвейерная лента переносила грунт вдоль построенной части тоннеля и сбрасывала его в сочлененные транспортные средства, ожидающие, чтобы отвезти его на терминал для утилизации.
  • Длина круглой режущей головки составляла около 12 м. Для отслеживания движения режущей головки использовался центр управления с замкнутой телевизионной системой и лазерной системой наведения.
  • В задней части ТБМ находились четыре основных тарана. Прижимаясь к бетонной облицовке, режущая головка продвигалась вперед, оказывая давление, что позволяло головке с круговым движением производить выемку грунта.
  • Режущая головка, используемая при строительстве тоннеля под Ла-Маншем Режущая головка массивного ТБМ

    2.4 Сегменты бетонной облицовки

    Большинство деталей состояло из бетонной облицовки толщиной 380 мм, но это варьировалось в зависимости от грунтовых условий участка. В следующих пунктах описаны технические характеристики сегментов бетонной обделки, используемой в тоннеле под Ла-Маншем:

  • В тоннелях, проходящих со стороны Великобритании, кольцо обделки длиной 1,5 м было сформировано из восьми сегментов обделки плюс ключевой сегмент обделки. В то время как на французской стороне использовались шесть сегментов обделки шириной 1,4-1,6 м плюс ключевой сегмент обделки.
  • Бетонные сегменты обделки отливались вне тоннеля и доставлялись к машине на вагонетках. Было отлито более 700 000 сегментов, при этом использовались различные обделки для разных грунтовых условий. Из-за этого вес сегментов мог составлять от 0,75 до 9 тонн.
  • С французской стороны 250 000 сегментов были отлиты на холме, расположенном прямо над входным порталом.
  • На стороне Великобритании все было не так просто. У основания скалы Шекспира едва хватало места, чтобы разместить бетономешалку. Поэтому инженерам пришлось искать подходящее место для заливки оставшихся 450 000 сегментов на стороне Великобритании. В итоге подходящее место было найдено на острове Грейн в Кенте, между рекой Медуэй и устьем Темзы.
  • Была создана очень эффективная линия по производству бетонных сегментов. Эти бетонные сегменты доставлялись по железной дороге на расстояние до 100 км от острова Грэйн до Шекспир Клифф и складировались на площадке.
  • Сегменты бетонной обделки для туннеля канала Бетонные сегменты, изготовленные на острове Грейн.

    3. Проходка бокового тоннеля в Великобритании

    В Великобритании основная площадка находилась в Шекспир Клифф, откуда шесть британских проходческих машин начали свой путь. Три из них были направлены в сторону моря, чтобы встретиться со своими французскими аналогами в тоннеле, а три — в сторону суши, чтобы пробить тоннель в 8 км от конечной площадки. Ниже описаны различные технологии и методы, использованные для проходки тоннеля со стороны Великобритании:

  • В месте обрыва для спуска ТБМ использовались два существующих тоннеля.
  • Для обеспечения доступа к машинам и рабочей силе с вершины скалы вниз к существующим туннелям был построен 110-метровый вертикальный ствол.
  • Было создано большое пространство для первого ТБМ путем расширения старого участка существующего туннеля в сторону моря.
  • Таким образом, в ноябре 1987 года начался путь первого ТБМ в сторону Франции, подкрепленный железнодорожной транспортной системой и обделкой тоннеля.
  • Высокоскоростные козловые краны использовались для транспортировки сегментов бетонной обделки в вагоны поезда для доставки к рабочему забою ТБМ.
  • При поддержке кровли с помощью скальных болтов и торкрет-бетона под местом обрыва было создано значительное пространство с помощью дорожного напора. Это дало достаточно места для сборки остальных пяти проходческих машин.
  • Кроме того, в море вокруг нижнего участка скалы была построена одна из самых длинных в мире шпунтовых стен. Это было сделано для того, чтобы создать платформу для хранения миллионов кубометров грунта, образовавшегося при рытье тоннеля.
  • Позже эта платформа также использовалась заводами по дозировке и мастерскими. Хотя против создания платформы было выдвинуто много возражений со стороны некоторых экологических групп, она позволила легко избавиться от вынутого грунта.
  • ТБМ, используемый при строительстве тоннеля канала ТБМ, проходящий через перекрестную каверну со стороны Великобритании

    4. Проходка тоннеля со стороны Франции

    Для строительства тоннеля с французской стороны использовались шесть ТБМ с открытым забоем. Ниже описаны различные технологии и методы, использованные для проходки тоннеля с французской стороны:

  • На французской стороне не было удобной рабочей площадки для проведения строительных работ.
  • Поэтому была сформирована шахта глубиной 75 м и диаметром 55 м для спуска тоннелепроходческих машин в положение для начала проходки в сторону Великобритании.
  • Со стороны Великобритании режущие головки каждой машины длиной 12 м пришлось демонтировать для установки внутри туннелей. В то время как французская шахта была достаточно большой, чтобы вместить их целиком, опустив на место с помощью кранов грузоподъемностью 400 тонн.
  • Инженеры французской стороны разработали метод утилизации вынутого грунта. У основания шахты вынутый грунт смешивался с водой, чтобы эту смесь можно было легко откачать с места строительства на дамбу для хранения.
  • Режущая головка ТБМ была универсальной. В плохих и трещиноватых грунтах использовался закрытый режим работы режущей головки, чтобы избежать попадания воды в тоннель. В то время как в хороших грунтовых условиях для повышения скорости строительства использовался открытый режим.
  • Сегменты обделки, используемые на французской стороне, были либо чугунными, либо бетонными с болтами. Чугунные сегменты использовались там, где грунт был особенно плохим и где требовалось хорошее уплотнение. Бетонные сегменты с болтами использовались в хороших грунтовых условиях.
  • ТБМ, используемый при строительстве тоннеля под Ла-Маншем Модель, представляющая ТБМ с французской стороны

    5. Строительство перекрестных камер

    Из меловой породы с помощью сервисного тоннеля были построены две огромные перекрестные камеры. Основная цель этих камер заключалась в том, чтобы позволить поездам менять направление движения.

    Камеры были построены таким образом, что образовали три отдельных участка тоннеля, что облегчает проведение ремонтных работ без закрытия всего тоннеля. Ниже рассматриваются различные подходы, использованные при строительстве перекрестной камеры со стороны Великобритании и Франции.

    Железнодорожная станция туннеля под Ла-Маншем внутри моря Пересекающая пещера/камера тоннеля под Ла-Маншем

    5.1 Переходная камера со стороны Великобритании

    Ниже описана камера перехода со стороны Великобритании, использованная при строительстве тоннеля под Ла-Маншем:

  • Переходная камера со стороны Великобритании находилась на расстоянии 7 км от побережья.
  • Работы в камере перехода включали в себя строительство самой большой подводной каверны в мягких породах в мире.
  • Строительство перекрестной камеры началось в июне 1989 года.
  • Переходная камера имеет огромные размеры: длина, ширина и высота 160 м, 18 м и 11 м соответственно.
  • Первым этапом строительства камеры было отклонение среднего служебного тоннеля от его траектории, чтобы из него можно было вести горизонтальную и поперечную проходку.
  • Таким образом, служебный тоннель был построен намного раньше двух основных проходческих тоннелей. Когда служебный тоннель достиг места расположения камеры, камера была вырыта путем проходки штолен из служебного тоннеля.
  • Для строительства гигантской камеры был использован НАТМ. Как правило, NATM используется для строительства подземных сооружений в твердых породах. Однако первое применение NATM в мягких породах было осуществлено путем строительства перекрестной камеры в Великобритании.
  • Самая большая в мире пещера для перехода под водой Модель, представляющая перекрестную камеру

    5.2 Камера пересечения с французской стороны

    Ниже описана камера перехода с французской стороны, использованная для строительства тоннеля под Ла-Маншем:

  • Переходная камера на французской стороне находилась на расстоянии 12 км от побережья.
  • На этапе планирования было решено построить самую большую открытую арку на 35 м ниже морского дна. Позже эта задача была признана очень рискованной.
  • На французской стороне встречалось больше трещиноватых и растрескавшихся пород, чем на британской. Поэтому угроза обрушения или чрезмерного оседания открытой кровли была слишком велика.
  • После этого инженеры решили строить камеру небольшими секциями. Во-первых, основные туннели были построены до места расположения камеры, в отличие от метода со стороны Великобритании. Далее, от главного тоннеля была построена серия небольших тоннелей, чтобы сформировать крышу для свода камеры.
  • Арка была сформирована путем заполнения секций этих небольших туннелей бетоном. Таким образом, под крышей арки было создано достаточное пространство для раскопок камеры.
  • Хотя этот метод был очень эффективным, он увеличил общее время строительства, поскольку камера была построена после того, как оба основных проходческих туннеля достигли места строительства камеры, которое находилось в 12 км от морского побережья Франции.
  • Экскаваторные инструменты для прокладки тоннеля Использование дорожных надолбов при проходке тоннелей

    Вопросы и ответы

    Сколько поездов ходит по туннелю под Ла-Маншем?

    В среднем в туннеле под Ла-Маншем курсирует 350 поездов в день. Приблизительно, один поезд каждые 3 минуты в пиковое время.

    На какой глубине находится туннель под Ла-Маншем?

    Ла-Манш расположен на глубине 50 м ниже уровня поверхностных вод моря.

    Какова протяженность туннеля под Ла-Маншем?

    Длина туннеля под Ла-Маншем составляет 50 км.

    Сколько времени занимает поездка в Лондон из Парижа через туннель под Ла-Маншем?

    Чтобы добраться из Парижа в Лондон по туннелю под Ла-Маншем, вам потребуется всего 35 минут.

    Сколько времени потребовалось на строительство туннеля под Ла-Маншем?

    Строительство туннеля под Ла-Маншем было завершено за шесть лет.

    Какой самый длинный подводный туннель в мире?

    Тоннель под Ла-Маншем, также известный как Евротоннель, является самым длинным подводным тоннелем в мире.

    Тоннель Атал Рохтанг: Строительство самого длинного в мире автодорожного тоннеля на высоте 10 000 футов

    Эйфелева башня: Особенности строительства железного гиганта

    Тадж-Махал: Строительство его несокрушимого фундамента

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой