С увеличением глубины и ширины водных преград резко возрастает стоимость строительства подводных тоннелей и возникают проблемы, связанные с опусканием и подводной стыковкой тоннельных секций. В связи с этим в ряде стран прорабатывают различные концептуальные и технологические решения строительства «плавающих» тоннелей.

Располагаемые целиком в воде, неглубоко от поверхности (в зависимости от условий судоходства до 30-35 м) такие тоннели удерживаются системой вертикальных или наклонных тросов, закрепленных в дно водной преграды, либо закрепленных на понтонах (см. рис. 1.1, г, д).

При этом значительно сокращается длина тоннельного перехода, не требуется вскрытия подводных котлованов и обратной засыпки секций, упрощается сопряжение подводной части с береговыми участками и снижается стоимость строительства. Такие тоннели можно сооружать длиной до 30 км при глубине воды до 500 м и более.

На конструкции «плавающих» тоннелей помимо обычных постоянных и временных нагрузок действуют нагрузки, вызванные колебаниями температуры воды, течения, приливами и отливами, изменениями плотности воды, волнами сжатия от проходящих судов, вероятностью столкновения судов над тоннелем, потерей плавучести, повреждениями системы крепления и др.

В Норвегии разработана программа строительства «плавающих» тоннелей через глубокие фиорды (глубина воды до 600 м). Отдельные железобетонные секции длиной от 300 до 500 м удерживаются на плаву тросовыми оттяжками, закрепленными на конструкции тоннеля и в якорных массивах на дне фиорда.

В качестве примера можно привести проект строительства «плавающего» тоннеля у г. Ставангера на глубине 25 м от поверхности воды в фиорде глубиной 155 м (рис. 5.22 и 5.23).

Рис. 5.22.

Из различных вариантов «плавающих» тоннелей - с опиранием на береговые устои (при малой длине), на промежуточные опоры, с за- анкериванием в дно пролива (рис. 5.24, а) или с подвешиванием к понтонам (рис. 5.24, б) - выбрана разработанная компанией Kvaerner стальная конструкция из опускных секций, закрепленная тросами к цилиндрическим понтонам. Она может быть собрана в стороне от трассы тоннеля, а затем доставлена к ней на плаву.

Предусматривается сооружение тоннеля через Хогсфиорд на юго- западном побережье страны. Ширина фиорда в месте пересечения 1400, глубина - 150 м. Строительство моста или заглубленного в дно тоннеля в этом месте сопряжено со значительными трудностями. Тоннельные секции кругового поперечного сечения из преднапряженного железобетона диаметром 9,5 м будут погружены на глубину 15-20 м ниже уровня воды и заанкерены тросовыми оттяжками в дно (рис. 5.25).

Рис. 5.23. Варианты поперечного сечения и закрепления «плавающего» тоннеля у г. Ставангер в Норвегии: 1 - тоннель; 2 - уровень воды в заливе; 3 - дно залива; 4 - тросовые оттяжки

На основе шестилетних комплексных проектных и исследовательских работ предложено также строительство «плавающего» тоннеля под Эйдфиордом. Ширина фиорда 1270 м, глубина воды - 400-500 м. Тоннель из преднапряженных железобетонных секций диаметром 9,5 м запроектирован на глубине 15 м от поверхности воды и закрепляется тросами ко дну, а горизонтальными растяжками - к береговым анкерным устройствам. Разработан вариант крепления тоннеля с заякоренными в дно плавучими спаренными понтонами. Каждый понтон прикрепляется к 24 гравитационным анкерам посредством двойных стальных канатов диаметром 44 мм, пропущенных через петлевые выпуски в верхней части анкеров.

Трехсекционный «плавающий» тоннель запроектирован для фиорда Эйден шириной 1240 м и глубиной 450 м.

Крупнейший «плавающий» тоннель (модель «моста Архимеда») для пропуска совмещенного автомобильного и железнодорожного движения между материком и островом Сицилией запроектирован в Италии через Мессинский пролив. Предложено несколько вариантов тоннеля, отличающихся габаритами, способом заанкеривания и пр.

Рис. 5.24. Варианты (а, б) плавающих тоннелей: 1 - тоннель; 2 - анкерные оттяжки; 3 - понтоны

По одному из вариантов тоннель общей протяженностью 3,25 км включает опускные секции из преднапряженного железобетона, выполненные в виде трех сопряженных тоннелей кругового очертания наружным диаметром 12,3 м. Боковые тоннели предназначены для двухполосного автодвижения, а центральный - для двухпутного железнодорожного (рис. 5.26).

При глубине пролива 100-130 м «плавающий» тоннель намечено расположить на глубине 40 м от поверхности воды с целью беспрепятственного пропуска судов. Положение тоннельных секций, обладающих положительной плавучестью, строго фиксируется системой парных тросов, заанкеренных в железобетонные массивы, уложенные по дну пролива.

На подводном участке длиной 2,05 км предполагается установить три секции из преднапряженного железобетона. По бокам секции снабжены обтекателями для уменьшения силового воздействия водного потока. Система тросовых оттяжек рассчитана на подъемную силу тоннеля 96 тыс. кН (300 кН на 1 м длины тоннеля) и на горизонтальные давления морского течения.

Рис. 5.25. Схемы (а, б) «плавающих» подводных тоннелей под Хог- сфиордом в Норвегии (проект): 1 - секции тоннеля; 2 - понтон; 3 - анкерная плита; 4 - тросовые оттяжки

Основные тросы крепятся к конструкции тоннеля через 10 м и за- анкериваются в железобетонные массивы под углом 60° к горизонту. Другая группа тросов для восприятия горизонтального давления крепится к тоннелю под углом 45°. Сила натяжения каждого троса 1260 кН, масса анкерного бетонного массива около 300 т.

В конструкции «плавающего» тоннеля предусмотрены аварийные отсеки, предотвращающие всплытие тоннеля путем заполнения их водой (автоматически срабатывают клапаны) в случае обрыва одного из тросов.

Рис. 5.26. Поперечное сечение «плавающего» тоннеля под Мессинским проливом (проект): 1 - отсек для автомобилей; 2 - балластный при- груз; 3 - отсек для железнодорожных поездов; 4 - тросовые оттяжки; 5 - анкеры; 6 - обтекатели; 7 - уровень воды; 8 - дно пролива

По другому варианту проекта предусмотрены три раздельных тоннеля: один для двухпутного железнодорожного движения длиной 5,4 км и два для двухполосного автодвижения длиной 6 и диаметром 15,5 км. Тоннели будут закрепляться на глубине 47,75 м от поверхности воды с помощью анкерных оттяжек.

В Японии разработаны проекты строительства «плавающих» тоннелей между островами Хонсю и Хоккайдо, под бухтой Утиура, а также между аэропортами Касан и Кобе через бухту в г. Осака. Наибольший интерес представляет проект двухярусного подводного тоннеля между островами Хонсю и Хоккайдо через бухту Фука. Верхний ярус предназначен для двухполосного автодвижения, а нижний - для двухпутного железнодорожного движения. На подводном участке на глубине

20 м от поверхности воды на тросовых оттяжках удерживается «плавающий» тоннель. Для противодействия колебаниям конструкции тоннеля при движении поездов и автомобилей, а также от морского волнения дополнительно предусмотрены стабилизаторы плавникового типа.

В Швейцарии для строительства транспортного пересечения озера с севера на юг разработаны три варианта: мост, тоннель, сооружаемый закрытым способом, и «плавающий» тоннель. Последний оказался предпочтительнее. Десять тоннельных секций, представляющие собой две коаксиально расположенные стальные трубы длиной по 100, наружным диаметром 12 и внутренним - 11 м с бетонным заполнением между ними, будут удерживаться на глубине 14 м от поверхности воды системой тросов, располагаемых через каждые 50 м под углом 45° к горизонту.

Существуют также проектные предложения по строительству «плавающих» тоннелей через пролив Гибралтар и Ла-Манш, под Великими озерами в США и Канаде.

При наличии на трассе автомагистралей крупных рек, морских проливов или заливов может возникнуть необходимость в сооружении подводных тоннелей, которые в ряде случаев имеют технико-экономические преимущества перед мостовыми переходами. Подводные тоннели не нарушают условий судоходства и бытового режима водной преграды. Низкие берега водотока, повышающие стоимость мостового перехода за счет необходимости обеспечения подмостовых габаритов, благоприятны для строительства подводного тоннеля.

Подходы к мостам, особенно в условиях городской застройки, нарушают архитектурный ансамбль и могут потребовать в отдельных случаях сноса здании и сооружений.

Выбор между мостовым и тоннельным пересечением водной преграды производят на основе технико-экономического сопоставления вариантов с учетом как строительных, так и эксплуатационных затрат.

В некоторых случаях при пересечении крупных водных препятствий целесообразно сооружение комбинированных тоннельно-мостовых переходов, состоящих из моста низкого уровня и подводного, тоннеля на судоходном участке.

Обычно подводные тоннели сооружают под дном водотока, оставляя защитную грунтовую кровлю не менее 3-6 м (рис. 3.4, а).

Рис. 3.4.

1 - подводный участок; 2 - рамповый участок; 3 - дамба;

4 - заводные секции; 5 - опоры

При сооружении подводных тоннелей в условиях значительной глубины воды (более 30 м) могут найти применение тоннели, располагаемые на искусственных дамбах, устраиваемых по дну водотока (водоема), тоннели-мосты и плавучие тоннели. Конструкция тоннеля на дамбах состоит из отдельных готовых элементов - тоннельных секций, которые опускают с поверхности воды или перемещают с берегов вдоль оси тоннеля по рельсам, уложенным по искусственным дамбам, а затем стыкуют между собой (рис. 3.4, б). Устройством таких тоннелей значительно сокращается длина подводного перехода, однако при этом требуется значительный объем земляных работ по возведению дамб.

Подводный тоннель-мост представляет собой комбинированное сооружение в виде тоннеля из отдельных секций, опирающегося на опоры по типу мостовых (рис. 3.4, в). Такие сооружения могут быть устроены при пересечении весьма глубоких водотоков, причем глубина заложения тоннеля определяется условиями" судоходства.

В отличие от тоннелей-мостов плавучие тоннели удерживают на требуемой глубине от поверхности воды заанкеренными в дно тросовыми оттяжками.

Подходы к тоннелю - рамповые участки - сооружают в открытой выемке с обделкой в виде незамкнутой конструкции из монолитного или сборного железобетона, состоящей из лотка и боковых стен переменной высоты, укрепляющих откосы выемки. Длина рампы зависит от топографических, инженерно-геологических условий и экономических факторов. В некоторых случаях устраивают рампы закрытого типа цельнозамкнутой конструкции.

Норвегия вынашивает амбициозные планы по установке первых в мире плавучих подводных автотуннелей, чтобы помочь путешественникам легко пересекать многочисленные национальные фьорды.

В настоящее время единственный способ преодолеть большое водное пространство включает в себя серию паромов - неудобный и трудоемкий процесс.

«Погруженные в воду плавучие мосты» будут состоять из больших труб, находящихся на глубине около 30 метров, и каждая из них будет достаточно широкой для двух полос движения.

Подводные мосты будут удерживаться понтонами вдоль поверхности, соединенными металлическими фермами (решётчатая конструкция, укрепляющая и поддерживающая перекрытие), для обеспечения стабильности.

Также существует возможность того, что структура может быть дополнительно прикреплена болтами к горной породе.

Каждая система моста будет состоять из двух туннелей, расположенных бок о бок: для движения в каждом направлении.

Несмотря на нетрадиционную структуру, официальные представители говорят, что подводный туннель будет ничем не отличаться от обычного, традиционного наземного автотуннеля. На сегодняшний день на территории страны действуют 1150 транспортных тоннелей, 35 из которых находятся под водой.

Так почему же не построить обычный мост? К сожалению, сложный рельеф местности в этих регионах делает его непригодным для обычного моста. Единственной альтернативой плавучим мостам может быть подвесной мост или понтонный мост над водой, тем не менее, эти конструкции имеют свой недостаток: они восприимчивы к непогоде. Они также мешают кораблям ВМФ, которые иногда проводят в этой местности обучения.

На данный момент Норвегия выделила $ 25 млрд денежных средств на этот проект, который, как ожидается, завершится к 2035 году. Для окончательного утверждения инженерам все еще придётся поработать над конструкцией: таких автотуннелей еще никто никогда не строил, и никто не точно уверен, как ветер, волны и течения воды в фьордах могут влиять на структуру. Если идея плавучих туннелей окажется слишком трудновыполнимой, политики имеют право выбрать другой проект с сохранением финансирования.

подсмотрел

ПОДВОДНЫЙ ТОННЕЛЬ (а. underwater tunnel; н. Unterwasserstollen, Unterwassertunnel; ф. tunnel sous-marin; и. tunel submarino) — предназначен для преодоления водного препятствия с целью пропуска транспортных средств и пешеходов, прокладки инженерных коммуникаций и др. Подводные тоннели в отличие от мостов не нарушают режим водотока, не препятствуют судоходству, защищают транспортные средства или коммуникации от неблагоприятных атмосферных воздействий, а при расположении в городе в минимальной степени нарушают архитектурный ансамбль. Преимущества подводных тоннелей по сравнению с мостами в значительной степени возрастают при пологих берегах водотока и при интенсивном судоходстве.

В зависимости от расположения относительно дна водотока (водоёма) различают подводные тоннели, заглубленные в грунтовый массив (рис., а), тоннели на дамбах (рис., б) или отдельных опорах (тоннели-мосты) (рис., в) и "плавающие" тоннели (рис., г).

Тоннели на дамбах, тоннели-мосты и "плавающие" тоннели эффективны при пересечении глубоких водных преград, т.к. при этом сокращается длина тоннельного перехода и улучшаются эксплуатационные показатели трассы.

Первый в мире подводный тоннель (длиной 900 м, шириной 4,9 м и высотой 3,9 м) построен в Вавилоне под рекой Евфрат за 2180 лет до н. э. В мире эксплуатируется большое количество подводных тоннелей различного назначения, среди которых преобладают транспортные тоннели: , метрополитена (табл.).

В подводные тоннели построены под рекой Москвой, Невой, Курой на линиях Московского, Ленинградского и Тбилисского метрополитенов, автодорожные тоннели — под каналом им. Москвы в Москве, под Морским каналом в Ленинграде и др. Предполагается строительство крупнейших подводных тоннелей под проливом Ла-Манш (52 км), Гибралтарским проливом (32 км), Ботническим заливом (22 км), проливом Босфор (12 км), Мессинским проливом и др.

Подводные тоннели располагают на прямой или криволинейной трассе в плане, что связано с необходимостью обхода зон сильных размывов, островов, искусственных подводных сооружений и пр. Глубину заложения подводных тоннелей относительно линии возможных размывов принимают не менее 4-5 м в плотных глинистых грунтах и не менее 8-10 м в несвязных грунтах. При способе опускных секций минимальная глубина заложения в плотных глинистых грунтах 1,5-2 м, а в несвязных грунтах 2,5-3 метров. Радиусы кривых в плане и профиле, продольные уклоны и габариты подводных тоннелей принимаются в зависимости от назначения тоннеля и места его расположения по соответствующим нормам. Ширина подводных тоннелей достигает 40 м и более, высота — 10м (например, в Антверпене).

Способ строительства подводных тоннелей определяется его длиной, размерами поперечного сечения, топографическими, инженерно-геологическими и гидрологического условиями. Подводные тоннели сооружают чаще всего щитовым способом или способом опускных секций. В отдельных случаях применяют горный или открытый способы, а в сложных инженерно-геологических условиях — проходку под сжатым воздухом, опускные кессоны, водопонижение , тампонаж, искусственное замораживание или химическое закрепление грунтов . Конструкции подводных тоннелей, сооружаемых щитовым способом, выполняют в виде круговых тоннельных обделок из чугунных или стальных тюбингов либо из железобетонных элементов с внутренней гидроизоляцией. При горном способе работ устраивают обделки сводчатого очертания из монолитного бетона или железобетона. Опускные секции подводные тоннели могут быть кругового, бинокулярного или прямоугольного поперечного сечения из железобетона с наружной гидроизоляцией. Подводные тоннели оборудуют системами искусственной вентиляции, освещения, водоотвода , а также специальными устройствами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию сооружения.

Самый длинный

Пока китайские инженеры строят 122-километровый подводный тоннель между городами Далянь и Яньтай (2016-2020 гг.), японский «Сэйкан» остается рекордсменом по протяженности среди подводных тоннелей мира. Он соединяет два крупных острова Японии (Хонсю и Хоккайдо) под водами Сангарского пролива. Реализация проекта длилась 42 года и обошлась в $3,6 млрд. В переводе с японского «Сэйкан» – «Величественное зрелище», его длина – почти 54 км, половина пути пролегает под водой. Тоннель снабжен мощнейшими насосами на случай стихии, которые способны откачать 16 т воды в минуту, датчиками колебания земли, а также убежищами.

Экспресс-инфо по стране

Земля находится на третьем месте по удаленности от Солнца и на пятом среди всех планет Солнечной системы по размеру.

Возраст – 4,54 млрд лет

Средний радиус – 6 378,2 км

Средняя окружность – 40 030,2 км

Площадь – 510 072 млн км² (29,1% суши и 70,9% воды)

Количество материков – 6: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Австралия и Антарктида

Количество океанов – 4: Атлантический, Тихий, Индийский, Северный Ледовитый

Население – 7,3 млрд чел. (50,4% мужчин и 49,6% женщин)

Самые густо населенные государства : Монако (18 678 чел./км 2), Сингапур (7607 чел./км 2) и Ватикан (1914 чел./км 2)

Количество стран : всего 252, независимых 195

Количество языков в мире – около 6 000

Количество официальных языков – 95; самые распространенные: английский (56 стран), французский (29 стран) и арабский (24 страны)

Количество национальностей – около 2 000

Климатические пояса : экваториальный, тропический, умеренный и арктический (основные) + субэкваториальный, субтропический и субарктический (переходные)

Самый старый

Самым старым подводным тоннелем является тоннель, который соединяет два берега Темзы в Лондоне. Открыт он был в 1843 году, приковав к себе внимание 50 тыс. лондонцев. Подводная коммуникация имела длину 459 м. Но из-за отсутствия финансирования данный тоннель грузовым так и не стал, зато желающих пройтись под водой было достаточно. Здесь открыли ярмарку, торговые галереи и даже подводный бордель. Но через некоторое время тоннель был заброшен и на протяжении 145 лет сюда редко кто заглядывал. Но недавно местные власти решили возродить его. Теперь в тоннеле проводят экскурсии.

usolt.livejournal.com_temza

Самый глубокий

«Мармарай» – тоннель, соединяющий Европу с Азией, проложен под проливом Босфор. Идея его создания возникла у османского султана Абдула-Гамида еще в 1860 году. Реализовали же проект в 2013-м, приурочив открытие тоннеля к Национальному дню Турции. Его длина составляет 13,6 км, здесь три подземные станции и 37 наземных. Глубина «Мармарая» – 60 м. Дневной пассажиропоток – 1,5 млн человек. Система безопасности тоннеля способна выдержать землетрясение в 9 баллов по шкале Рихтера. Кстати, при его строительстве было найдено 40 тыс. археологических артефактов.

Самый развлекательный

Города Кавасаки и Кисарадзу в Японии соединяет автомобильный тоннель и мост через Токийский залив. «Аквалайн» стал удачной и безопасной комбинацией. Протяженность подводного тоннеля – 9,6 км, а длина автомобильного моста – 4,4 км. Также здесь созданы два искусственных острова, где расположен целый развлекательный комплекс, напоминающий пассажирский лайнер. На острове парковка на 480 авто, рестораны, обзорные площадки, а также всевозможные сувенирные магазины.

Самый известный

Это, конечно же, тоннель под Ла-Маншем, соединяющий континентальную Европу с Великобританией. «Евротоннель» был отрыт в 1994 году и стал символом объединения Европы. Здесь три тоннеля: два для поездов и один резервный. Длина «Евротоннеля» – 51 км. Поезда, курсирующие под Ла-Маншем, способны развивать скорость до 350 км/ч. Интересно, что англичане копали тоннель быстрее французов (на 15 км), а из образовавшейся земли создали рукотворный мыс Шекспира.