Зарубежный опыт

За последние 25—30 лет большое количество подводных тоннелей из опускных секций построены в ряде европейских стран (Голландии, Великобритании, Франции, Швеции, Дании, Германии, Бельгии, Греции), в странах Азии (Японии, Китае, Южной Корее), а также в США и Австралии.

Ниже приведены наиболее характерные примеры строительства крупных подводных тоннелей способом опускных секций.

В странах Европы

Наибольшее количество тоннелей из опусных секций построено в Голландии. Тоннель под р. Ауде Маас предназначен для восьми полос автодвижения. Он расположен на трассе магистрали, соединяющей Роттердам с Антверпеном.

В подрусловой части уложены три секции длиной по 115, шириной 48,3, высотой 8 м и водоизмещением 45 тыс. м3, выполненных в виде четырехпролетных железобетонных рамных конструкций. Их изготавливали в сухом доке в 10 км от тоннеля и транспортировали по воде четырьмя понтонами и девятью буксирами общей мощностью 11 тыс. л.с. Заведенные в створ тоннеля конструкции опускали на дно подводного котлована, заполняя водой балластные емкости. Во время опускания, продолжавшегося около 10 часов, каждую секцию удерживали двумя 300-тонными кранами и шестью 100-тонными лебедками. Для точного ориентирования применяли специальную навигационную систему, фиксирующую малейшие (до 5 мм) отклонения секций от проектного положения.

Установленные на забетонированные в траншее железобетонные блоки секции сопрягали с основанием, нагнетая под днище каждой песчаную смесь, для чего в лотке предусматривались специальные отверстия. После намыва песчаной постели секции освобождали от тросовых оттяжек, герметизировали стыки и откачивали водяной балласт.

Сооруженный в зоне интенсивного судоходства порта Роттердама Каландский тоннельный переход длиной 1588 м состоит из шести опускных секций длиной 114 м каждая и имеет в поперечном сечении два отсека для пропуска трехполосного автомобильного движения и служебный эвакуационный проход (рис. 5.2).

Тоннель построили взамен существовавшего ранее разводного моста на автомагистрали А16, который имел пролет, открывающийся 8000 раз в году для пропуска морских судов.

Шестиполосный автотранспортный тоннель Ботлек длиной 1120 м сооружен под рекой Маас в Роттердаме. На 540-метровом подводном участке опущено пять тоннельных секций длиной 105 и 87 м. Большое внимание уделено обеспечению водонепроницаемости железобетонных конструкций секций. С этой целью осуществляли строгий контроль качества бетонной смеси и технологии ее укладки. Для исключения трещинообразования применили, в частности, систему охлаждения нижней части стен тоннеля (на высоту 3,3 м) путем подачи холодной воды по горизонтальным трубам. Температура уложенной бетонной смеси при этом не превышала 20 °С. Секции бетонировали участками по 17,6 м с устройством вертикальных рабочих швов, ограниченных листами вулканизированной резины, что обеспечивало компенсацию температурно-усадочных деформаций. Стыки между секциями герметизировали профилированными уплотнителями «Джина» и плоскими прокладками «Омега».

Поперечное сечение Каландского тоннеля

Рис. 5.2. Поперечное сечение Каландского тоннеля: 1 — железобетонная опускная секция; 2 — рамповый участок; 3 — поверхность воды; 4 — вентиляционное здание; 5 — экран против ветра; 6 — отсек для пропуска трехполосного автодвижения; 7 — отсек для служебного эвакуационного прохода; 8 — проезжая часть

На трассе автомагистрали Е-36 под каналом Gouwe, связывающим Амстердам с Роттердамом, проложен восьмиполосный автотранспортный тоннель длиной 690, шириной 39,3 м. Трасса проходит на 5,7 м ниже дна канала в неустойчивых песчано-глинистых грунтах (уровень воды в канале на 0,5 м ниже уровня моря). Строительство тоннеля вели открытым способом на 8 участках под защитой шпунтового ограждения. На время производства подводных работ одну половину канала перекрывали, пропуская суда по другой. После забивки шпунта производили подводное землечерпание, вскрывая котлован на глубину до 15,3 м ниже уровня воды в канале. Затем откачивали воду и бетонировали конструкцию тоннеля. Готовые участки засыпали грунтом и покрывали 12,5-сантиметровым слоем бетона и асфальтом во избежание повреждения конструкции якорями судов.

Два подводных тоннеля предназначены для замены разводных железнодорожных мостов. Трехпутный тоннель Хэм длиной 1550 м сооружен в Амстердаме. Он состоит из семи железобетонных секций, три из которых длиной по 134 м имеют криволинейное очертание в плане, а четыре — по 268 м, массой по 50 тыс. т — прямолинейное. В Роттердаме запроектирован четырехпутный подводный тоннель протяженностью 3 км из опускных секций прямоугольного поперечного сечения шириной 25,5, высотой 9 м. В состав его входит подземная станция, пересадочная на метрополитен.

Ряд крупных тоннелей построены в Великобритании.

Четырехполосный тоннель сооружен под р. Тис, в 6 км от существующего Ньюпортского моста на новой автомагистрали. Общая длина тоннеля 900 м, подводной части — 525 м (рис. 5.3).

Продольный профиль и поперечное сечение тоннеля под р. Тис

Рис. 5.3. Продольный профиль и поперечное сечение тоннеля под р. Тис: 1 — подводная часть тоннеля; 2 — рампа; 3 — контур подводного котлована; 4 — песчаная подготовка; 5 — обратная засыпка; 6 — каменная наброска; 7 — проезжая часть; 8 — уровень воды

Ширина реки в месте пересечения составляет 200 м в межень и до 300 м в паводок; глубина воды 12,2 м, скорость течения — до 0,6 м/сек. Русло сложено твердым мергелем и глиной, покрытыми тонким слоем песчаных и илистых грунтов. Восемь тоннельных секций длиной по 63,5 м представляют собой двухпролетные железобетонные конструкции прямоугольного очертания (см. рис. 5.3).

Относительно небольшая длина секций обусловлена стремлением уменьшить стеснение русла реки при их погружении. Ширина проезжей части в каждом транспортном отсеке составляет 7,3, а высота — 5,1м, что допускает движение двухэтажных автобусов.

Секции изготовлены на северном берегу реки, на специальной площадке с основанием из буровых свай несущей способностью по 500 т. Готовые конструкции водоизмещением по 10 тыс. м3 перемещали в реку по каналу, образованному двумя рядами траншейных железобетонных стен, перекрытых поперечными стальными балками (рис. 5.4). Вначале выполнялась продольная надвижка секции на поперечные балки, а затем опускание ее на воду вместе с балками, которые перемещались по домкратным стойкам. Установленные на дно подводного котлована тоннельные секции взаимно состыкованы и засыпаны слоем скального грунта и гравия толщиной около 2,5 м.

В северном Уэльсе на трассе четырехполосной автомагистрали А55 построен тоннель из опускных секций под р. Конви. На подводном участке длиной 720 м установлены шесть железобетонных секций прямоугольного поперечного сечения.

Хотя строительство мостового перехода в этом месте потребовало бы меньших затрат, предпочтение было отдано тоннелю, в большей степени отвечающему требованиям охраны окружающей среды.

Четырехполосный автодорожный тоннель длиной 1 км построен под р. Ли в г. Корке (Ирландия).

В подрусловой части установлены пять тоннельных секций длиной 92, шириной 12,9, высотой 9,6 м и водоизмещением 11500 м3. Секции изготавливали в сухом доке, на плаву доставляли в створ тоннеля и устанавливали на дно подводного котлована.

Во Франции фирмой «Спи-Батиньоль» под р. Сеной построены двухпутные перегонные тоннели новой линии «Метеор» Парижского метрополитена. Четыре опускные секции длиной 34, шириной 9,18, высотой 6,3 м и водоизмещением 2 тыс. м3 были изготовлены на специальной самоподъемной платформе, установленной в русле реки, и опущены в подводный котлован шириной 14 и глубиной 12 м.

После изготовления секций платформу опускали по опорам на воду, секции на плаву доставляли в створ тоннеля, а затем погружали на проектную отметку.

Этапы (а—в) опускания на воду секций тоннеля под р. Тис

Рис. 5.4. Этапы (а—в) опускания на воду секций тоннеля под р. Тис: 1 — монтажная площадка; 2 — тоннельная секция; 3 — буровые сваи; 4 — канал; 5 — поперечные балки; 6 — траншейные стены; 7 — домкратные стойки; 8 — уровень воды

В городе Бастии на острове Корсика под акваторией старого порта сооружен подводный автотранспортный тоннель длиной 1,2 км; здесь опущены четыре секции длиной 63,33, шириной 14,1, высотой 8,28 м.

В 2000 году был открыт тоннель Дрогден под проливом Эресунн между Швецией и Данией. Его длина под водой составляет 3,7 км. Он рассчитан на пропуск двухпутного железнодорожного и четырехполосного автомобильного движения, входит в состав тоннельно-мостового перехода длиной 16 км наряду с мостом длиной 7,8 км, тремя тоннелями длиной 2,1,9 и 0,7 км, сооруженными открытым способом, и искусственным островом.

Строительство тоннеля осуществлялось способом опускных секций. Каждая из 20 железобетонных секций длиной 176, шириной 40, высотой 8,5 м и водоизмещением 56 тыс. м3 состоит из восьми объемных блоков длиной по 21,9 м, изготавливаемых в сухом доке и соединяемых между собой тяжами. Поперечное сечение тоннельной секции показано на рис. 5.5, а, б, конструкция блока представлена на рис. 5.5, в.

Поперечное сечение тоннельной секции (а, б) и конструкция объемного блока (в) тоннеля под проливом Эресунн

Рис. 5.5. Поперечное сечение тоннельной секции (а, б) и конструкция объемного блока (в) тоннеля под проливом Эресунн: 1 — отсеки для железнодорожных поездов; 2 — отсеки для автомобилей; 3 — опалубка; 4 — монолитный железобетон; 5 — временные усиливающие конструкции; 6 — накаточные пути

Чтобы избежать нарушений интенсивной навигации в проливе, секции опускали в одном и том же месте, а затем надвигали по уложенным по дну подводного котлована направляющим в проектное положение.

Не обошлось и без аварии: при транспортировке по воде одна секция затонула из-за неправильного закрепления, а другие три получили повреждения. Поэтому сроки окончания строительных работ несколько отодвинулись. Стоимость реализации проекта составила 688 млн фунтов стерлингов.

В Германии эксплуатируются автодорожный тоннель под Среднегерманским каналом в г. Минден.

Подводная его часть выполнена в виде опускной секции длиной 56, шириной 26, высотой 7,4 м, водоизмещением около 1 тыс. м3. Секция преднапряженной железобетонной конструкции с толщиной лотка, стен и перекрытия около 1 м изготовлена в сухом доке и опущена на дно канала путем заполнения водой 22 балластных камер. Установленную в проектное положение секцию во избежание всплытия закрепили грунтовыми инъекционными анкерами.

В Берлине по трассе линии № 7 метрополитена под р. Хафель построен подводный тоннель длиной 257,6 м. На подрусловом участке (ширина реки 70, глубина 4 м) на дно опускают восемь секций, изготавливаемый в сухом доке и доставляемых на плаву в створ тоннеля. Наличие в основании последнего слабых и неустойчивых песков, торфяных и илистых грунтов, а также эрозийных зон потребовало устройства кессонных фундаментов под три секции. Стыковку опущенных секций в таких зонах производили под защитой ограждающих диафрагм, возведенных способом «стена в грунте».

Перегонный тоннель метрополитена построен под р. Майн во Франкфурте-на-Майне. Его возвели из опускных секций длиной 61,5 и 62 м и водоизмещением 6500 м3. Под дном реки экскаватором, установленным на понтоне, предварительно вскрыли подводный котлован глубиной до 18 м.

В Бельгии сооружен шестиполосный автотранспортный тоннель длиной 0,6 км на магистрали Антверпен — Брюссель. Он пересекает р. Рапел и канал Зееварт. Под дном канала уложена секция из предна- пряженного железобетона длиной 137,7 м, а под рекой — две по 99,7 м. В трех секциях двухпролетной конструкции шириной 35,1м два отсека для трехполосного движения, разделенные служебным каналом.

На берегах реки и канала были сооружены два сухих дока. В одном (размерами в плане 240x118 и глубиной 11,7 м) изготовлена секция из предварительно напряженного железобетона. В другом, стены которого ограждены стальным шпунтом, возведены две секции из обычного железобетона. Одновременно в доках производили водоотлив, используя 88 мощных насосов.

После затопления доков готовые конструкции отбуксировали в канал и реку и опустили в проектное положение. Затем доки использовали как площадки для сооружения подходных участков. Срок строительства тоннеля около пяти лет, стоимость — 38 млн дол.

Тоннель под р. Шельдой в г. Антверпене длиной 1,37 км состоит из восьми прямоугольных железобетонных опускных секций длиной по 142, шириной 31,25 и высотой 9,6 м. Стоимость строительства тоннеля составила 10 млрд бельгийских франков.

В Греции под Амбракийским заливом построен двухполосный автодорожный тоннель длиной около 1 км, заложенный на глубине 27 м от поверхности воды. Секции шириной 10,6 и высотой 6 м установлены в подводной части тоннеля длиной 776 м (четыре секции длиной по 134,5 и две — по 119 м). Стоимость строительства тоннеля составляет 200 млн дол.

В Бильбао (Испания) построен первый в стране подводный тоннель длиной 980 м. Он располагается в районе акватории порта и рассчитан на четырехполосное автодвижение. Опускные секции двухпролетной рамной конструкции выполнены из монолитного железобетона с габаритами каждой транспортной зоны 7,5x4,1 м (рис. 5.6). Глубина заложения относительно поверхности воды — 18 м.

Поперечное сечение подводного тоннеля в Бильбао

Рис. 5.6. Поперечное сечение подводного тоннеля в Бильбао: 1 — монолитный железобетон; 2 — вентилятор; 3 — проезжая часть; 4 — отсек для движения автотранспорта; 5 — отсек для пропуска коммуникаций

В Турции в 2013 г. был построен и введен в эксплуатацию подводный железнодорожный тоннель «Мармарай» длиной 13,3 км через пролив Босфор по дну Мраморного моря. Тоннель, пропускная способность которого достигает 75 тыс. пассажиров в час в каждом направлении, обеспечивает транспортную связь между европейской и азиатской частями г. Стамбула.

На участке длиной 1,8 км строительство тоннеля вели способом опускных секций. Сейсмоустойчивые сталежелезобетонные конструкции прямоугольного поперечного сечения длиной 113 м и водоизмещением 18 тыс. м3 были изготовлены на берегу и опущены на дно подводного котлована. Все 11 секций были состыкованы между собой и засыпаны слоем грунта толщиной 4,6 м. На сегодня это самый глубокий подводный тоннель из опускных секций в мире; он заложен на глубине 60 м от поверхности воды.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >