§ 70. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБАХ СООРУЖЕНИЯ ПОДВОДНЫХ ТОННЕЛЕЙ
Наравне со способом щитовой проходки подводных тоннелей могут быть применены и другие способы, основанные на иных строительных приемах.
Для сооружения тоннельных переходов через реки или небольшие, морские проливы применяют открытый способ ведения работ в огражденных котлованах. В других случаях опускают с поверхности на проектную отметку готовые железобетонные или стальные секции длиной до 100—150 м, сооружаемые в сухих доках или на верфях вне трассы тоннеля. По мере готовности такие секции спускают на воду и буксируют на плаву к месту их установки.
Глубина расположения тоннеля зависит от глубины осадки судов.
Основанием для таких секций могут служить: выровненное дно подводной выемки или русла водотока (водоема), дамба, бетонные подушки или опоры, возвышающиеся над дном. В последнем случае тоннель получает новую конструктивную форму (так называемый тоннельно-мостовой переход, или тоннель-мост).
Последнее решение представляет значительный интерес, так как оно позволяет осуществлять подводные переходы под глубокими морскими проливами.
Если глубина водной преграды не превышает 30—35 м, допускается применять способ опускных тоннелей-кессонов обычных или гидромеханизированных.
При проектировании глубоко заложенных подводных тоннелей неизбежно применение тоннелей большого протяжения. В частности, проектируемый подводный тоннель под Ла-Маншем должен проводиться в меловых и юрских отложениях на глубине около 100 м от уровня моря. Общая длина тоннеля достигнет 38 км при весьма пологих уклонах подходных рамп.
Одновременно с сооружением главного перехода, состоящего из двух одинаковых тоннелей внутренним диаметром 5 м, должен возводиться тоннель диаметром 3 м, располагаемый рядом и несколько ниже, который первоначально будет использоваться как вспомогательный при проходке основного-тоннеля, а впоследствии как водоотводный.
Еще более глубокий и длинный тоннель сооружают в Японии под морским проливом между островами.
§ 71. СРАВНЕНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ И МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
В практике тоннельного и мостового строительства часто возникает вопрос о сравнительных показателях тоннельных и мостовых переходов через крупные водные преграды с низкими берегами. При этом необходимо исходить из одинаковых эксплуатационных условий для сухопутных и водных путей сообщения, т.е. исключать из рассмотрения разводные мосты, которые не обеспечивают непрерывности судоходства. Сопоставлению с тоннельными переходами подлежат только мосты высокого уровня. Исключением могут быть некоторые городские мосты, периодичность эксплуатации которых допускается.
На схеме тоннельного и мостового переходов (рис. 231) приведены основные параметры, характеризующие высоту и длину переходов:
h1 — превышение отметок берега и нормального уровня воды;
h2 — высота подмостового габарита;
h3 — превышение отметок головки рельса (проезжей части моста) и верхней части габарита;
h4 — глубина расположения головки рельса (проезжей части тоннеля) ниже уровня воды;
Hм — высота моста;
Hт — глубина заложения тоннеля;
lм1 — длина моста;
lм2 — длина подходных насыпей;
Lм — полная длина мостового перехода;
i — продольный уклон подходных насыпей;
lт1 — длина подводной части тоннеля;
lт2 — длина подходных участков тоннеля;
Lт — полная длина тоннельного перехода;
iт — продольный уклон подходных участков тоннелей.
В случае значительной высоты заданного подмостового габарита для океанских судов (около 50 м) и низких берегов к преимуществам тоннельного перехода относится меньшая длина всего перехода и в равной степени меньшая разность отметок головки рельса и уровня воды, т.е.
Hт = h1 + h4; Lт = lт1 + 2lт2 = lт1 + 2Hт/iт;
Hм = h2 + h3 – h1; Lм = lм1 + 2lм2 = lм1 + 2Hм/i;
Hт < Hм; Lт < Lм.
Увеличение конкурентоспособности тоннельных переходов по сравнению с мостами при пересечении водных преград объясняется следующими причинами: усовершенствование техники щитовой проходки и почти полная механизация комплекса строительного процесса, а также разработка новых приемов герметизированной щитовой проходки, в результате чего безопасность, качество, темпы и надежность строительства подводных тоннелей значительно увеличиваются; широкое применение специальных способов сооружения подводных тоннелей (опускание готовых секций, как правило, на подготовленное основание).
При интенсивном судоходстве наличие опор в русле уменьшает маневренность судов и создает опасность для них, что заставляет увеличивать судоходные пролеты мостов и приводит к значительному удорожанию последних. Выбирая вариант пересечения крупных рек и проливов, нельзя не учитывать преимущества подводных тоннелей, защищенных от воздействия ударов волн и льда при строительстве и эксплуатации. К важным преимуществам подводных тоннелей следует также отнести полную независимость работ от внешних факторов (время года, уровень воды, ледоход, ледостав, штормовые явления).
В городских условиях сопоставление вариантов переходов должно быть сделано с учетом архитектурных соображений, но при этом следует учитывать, что пересечения мостовых переходов с набережными в разных уровнях вызывают необходимость значительного развития подходов.
К числу недостатков подводных тоннелей по сравнению с мостами следует отнести необходимость устройства искусственной вентиляции и освещения транспортных тоннелей. Современная техника тоннелестроения позволяет достигнуть таких сроков и стоимости постройки подводных тоннелей, которые позволяют им конкурировать с мостами. Выбор варианта тоннельного или мостового перехода через водные преграды при низких берегах производится технико-экономическим сравнением конкурирующих вариантов. При высоких берегах принимается мостовой переход, всегда имеющий меньшую длину по сравнению с тоннельным.