Открыть главное меню

Тоннель

У этого термина существуют и другие значения, см. Тоннель (значения).
Тоннель на станции Святого Джеймса метрополитена Тайна и Уира в городе Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания
Тоннель на станции метро Метростроителей в Харькове, Украина

Тонне́ль, или тунне́ль (из англ. tunnel[1] от старофр. tonel, уменьшительное от tonne — бочка[2]) — горизонтальное или наклонное подземное сооружение, одно из измерений которого (длина) значительно превосходит по размерам два других (ширину и высоту).

Тоннель может быть пешеходным и/или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т. п. Существуют также так называемые экологические тоннели. Они прокладываются по звериным тропам под автомобильными или железными дорогами и служат для того, чтобы животные могли безопасно перемещаться. Основная часть метро также проложена в виде тоннелей. Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине (уровне).

Определение того, что составляет тоннель, может широко варьироваться в зависимости от страны. Согласно Своду правил «Тоннели железнодорожные и автодорожные» тоннель - это «протяженное подземное (подводное) инженерное сооружение, предназначенное для транспортных целей, пропуска воды и прокладки инженерных коммуникаций, являющееся основным объектом тоннельного перехода»[3]. Автомобильный тоннель в Великобритании определяется как «подземная магистраль, длиной 150 метров (490 футов) и более»[4]. Национальной ассоциации противопожарной защиты США (NFPA) определяет тоннель как «подземную конструкцию с расчетной длиной более 23 метров (75 футов) и диаметром более 1800 мм (5,9 футов)»[5].

Тоннели строят для преодоления природных препятствий (например, тоннели под горами), для сокращения пути (тоннель сквозь гору вместо дороги вокруг), для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы). Тоннели под водными преградами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Также тоннели строят во избежание пересечения транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок и тому подобное). В некоторых случаях проезды под пролётами мостов тоже называют тоннелями, что, однако, в техническом смысле неправильно.

История

Тоннель является одним из древнейших изобретений, наряду с мостом. Ещё в каменном веке люди научились вырубать проходы в горах, пещеры и шахты рудников, каменоломен и катакомб. В Вавилоне, Египте, Греции и Риме подземные работы проводились задолго до новой эры — сначала при добыче полезных ископаемых, сооружении гробниц и храмов, а затем для водоснабжения и транспорта. Первые тоннели сооружались, как правило, в скальных породах, без закрепления последних. Для ведения проходческих работ использовались примитивные орудия. В Вавилоне около 2160 года до н. э. был сооружён первый известный подводный тоннель — под Евфратом.

В раннее Средневековье тоннели строились редко и, в основном, в военных целях. В позднее Средневековье началось активное строительство судоходных тоннелей, соединяющих водные пути сообщения.[6] В 1826—1830 в Великобритании на участке Ливерпуль — Манчестер был построен первый в мире железнодорожный тоннель. Изобретение пироксилина и динамита, а также успешное применение в горном деле бурильных машин обеспечили возможность сооружения больших альпийских тоннелей между Францией, Италией и Швейцарией, в том числе и знаменитого Симплонского тоннеля длиной около 20 км. Среди сооружённых в 1920-х — начале 1930-х гг. выделяются Большой Апеннинский двухпутный железнодорожный тоннель на линии Флоренция—Болонья (Италия) длина 18,5 км, а также Ровский судоходный тоннель на водной магистрали Марсель—Рона (Франция) длиной свыше 7 км.

Первый в мире автомобильный тоннель был построен в 1927 году в США под рекой Гудзон. Он связал Кеннел-стрит на Манхэттене в Нью-Йорке с 12-й и 13-й улицами Джерси-сити.[7]

Первый железнодорожный тоннель в России построен в 1862 в городе Ковно (длина 1,28 км). После него было сооружено множество тоннелей на железных дорогах Урала, Кавказа и Крыма. Значительное развитие тоннелестроение получило в СССР в связи с интенсивным железнодорожным строительством, созданием сети ГЭС, сооружением метрополитенов и объектов городского подземного хозяйства. Первый автомобильный тоннель в СССР был сооружён в Москве на Кутузовском проспекте в 1959 году[8]. Первый пешеходный тоннель в Москве был построен под улицей Горького (ныне Тверской) на её пересечении с Бульварным кольцом (Пушкинская площадь) в 1938 году.

Основные элементы тоннеля

Для строительства тоннеля необходима выработка — искусственная пустота в земной коре. В устойчивых породах выработку обычно оставляют без закрепления, в неустойчивых — сооружают временную крепь, основными элементами которой являются рошпаны, а затем обделку. Обделка является важнейшим элементом тоннеля, воспринимающая давление окружающих горных пород и обеспечивающая гидроизоляцию тоннеля. Участки тоннеля, находящиеся возле его выходов, называются порталами. Порталы придают архитектурный вид входам в тоннель на фоне окружающего ландшафта.

Для гидроизоляции тоннелей по технологии ново-австрийского метода (NATM) применяется геомембрана с сигнальным слоем.

Способы строительства

Tunnel bouwen cartoon.jpg
Проходческий щит

Закрытые

Закрытые способы строительства тоннелей применяются как для строительства тоннелей глубокого (>20 м), так и мелкого залегания.

В зависимости от того, в какой породе располагается тоннель, выбирают ту или иную технологию строительства:

Устойчивые грунты средней крепости и крепкие

  • Горный способ проходки с использованием буровзрывных работ — производится обуривание забоя шпурами, в которые закладывают заряды взрывчатого вещества, и затем происходит взрыв, разрушающий горную породу. Разрушенная порода транспортируется на поверхность, устраивается сначала временная крепь, а затем постоянная обделка.
  • Комбайновый способ проходки — похож на предыдущий, но разработка грунта осуществляется не взрывами, а при помощи специальных тоннелепроходческих комбайнов с рабочими органами различных типов.

Сильнотрещиноватые и мягкие породы

  • Новоавстрийский способ проходки (проходка с использованием податливого свода) — временная крепь (обычно набрызг-бетон, плотно нанесённый на породу и армированный) работает совместно с прилегающим грунтовым массивом, укреплённым анкерами, при этом основные нагрузки воспринимает массив. Такая конструкция крепи позволяет увеличить устойчивость свода выработки, без загромождения сечения тоннеля временной крепью. Постоянная обделка может возводиться на значительном удалении от забоя сразу по всему сечению с использованием высокопроизводительных механизмов.
  • Щитовой метод проходки — при помощи
    • Специальные способы проходки — с применением сжатого воздуха, замораживания, водопонижения или закрепления грунтов специальными растворами.
    • Щитовой метод проходки с использованием активного пригруза забоя — при помощи специальных механизированных проходческих щитов, имеющих герметичную призабойную зону. Активный пригруз может создаваться либо грунтом, перемешиваемым в призабойной зоне, либо специально нагнетаемыми бентонитовой суспензией или сжатым воздухом.

    Открытые

    Применяются, как правило, для возведения тоннелей мелкого залегания. По сравнению с закрытыми способами, открытые способы отличаются относительной дешевизной строительства, но при использовании требуют обязательного перекладывания дорог и коммуникаций, находящихся над тоннелем. К открытым способам относят

    • Котлованный способ — Разрывается котлован на полную ширину тоннеля до уровня его подошвы. Стены котлована либо оставляют под углом естественного откоса грунта, либо укрепляют в вертикальном положении. Обделку сооружают в котловане, который затем засыпают грунтом. Данный способ применялся при строительстве метро в Берлине и поэтому иногда называется «берлинским».
    • Траншейный способ — Котлован разрывается по частям, стены возводят методом «стены в грунте». Таким способом часто строят пешеходные тоннели.
    • Щитовой способ — Для возведения используется прямоугольный щит, аналогичный тому, что используется при закрытом способе. С его помощью возводят обделку тоннеля.

    В отдельную категорию относят т. н. погружные тоннели — их строят в море опуская на ровное дно готовые сегменты в виде огромных полых цилиндров. После закрепления на дне, соединения, герметизации стыков из получившейся трубы откачивают воду — туннель готов. При сооружении тоннелей в сложных инженерных условиях используют различные специальные методы (дренаж, замораживание грунтов, кессонный способ с применением сжатого воздуха и пр.).

Самые длинные тоннели

Основная статья: Список самых длинных тоннелей мира
«Готард» 57 км
  • Готардский базисный тоннель (Gotthard) — самый длинный тоннель в мире[9] и крупнейший тоннель за всю историю Европы. Его протяжённость — 57 км (включая служебные и пешеходные ходы — 157 км), на него было потрачено 9,8 млрд швейцарских франков (10,3 млрд долларов), а работы выполняли больше чем 2.5 тысячи рабочих. Открыт в 2016 году.
Туннель «Сэйкан» — 53,9 км
«Евротоннель» 49,94 км
Погрузка автомобиля в автомобильный вагон «Евротоннеля».
  • Евротоннель, проложенный под Ла-Маншем между Фолкстоном (графство Кент, Великобритания) и Кале (Франция). Несмотря на то, что этот тоннель уступает по общей протяжённости туннелю Сэйкан, его подводный участок (около 39 км) на 14,7 км длиннее подводного участка железнодорожного туннеля Сэйкан. Тоннель под Ла-Маншем официально открыт в 1994 г.
  • Швейцарский тоннель
    Эйксуннский тоннель
    Открытие движения 23 февраля 2008. На дальнем плане — новый Эйксуннский мост.

    • Автомобильные

      Знак 1.31, «Тоннель» (РФ)

      Наиболее протяжёнными автомобильными тоннелями в России являются Гимринский автодорожный тоннель длиной 4303 м, расположенный в Дагестане[10].

      Железнодорожные

      По состоянию на июль 2006 года на сети ОАО «РЖД» эксплуатировалось 162 тоннеля общей протяжённостью 119 километров[11]. Наибольшее количество тоннелей сконцентрировано на Кругобайкальской железной дороге.

      Самым длинным железнодорожным тоннелем в России считается Северо-Муйский тоннель, являющийся частью Байкало-Амурской магистрали и открытый 5 декабря 2003 года. Тоннель имеет протяжённость в 15 343 м и проходит под Северо-Муйским хребтом (максимальная глубина 1,5 км). Строительство заняло 27 лет.

      Самым же длинным железнодорожным подводным тоннелем в Российской Федерации является тоннель под Амуром в Хабаровске протяжённостью 7198 метров.

      Тоннели в искусстве

      В литературе

      • Гарри Гаррисон «Да здравствует трансатлантический туннель. Ура.»
      • Бернгард Келлерман «Туннель» («Der Tunnel», 1913) — фантастический роман о строительстве трансатлантического железнодорожного туннеля.
        • «Туннель»
        • «
          • Большой бостонский тоннель — самый дорогой проект в истории строительства США
          • Тоннель под Беринговым проливом — проект соединения Евразии и Северной Америки тоннелем под Беринговым проливом
          • Тоннель Сахалин-Хоккайдо[en]
          • Тоннель под Бохайским заливом — проект тоннеля длиной 123 км (2016—2026)
          • Подземная лодка
          • Туннельный эффект
            1. ↑ Фасмер, Макс. тоннель // Этимологический словарь русского языка: В 4-х т. = Russisches etymologisches Wörterbuch / Пер. с нем. О. Н. Трубачёва. — 4-е изд., стереотип.. — М.: Астрель, 2004. — Т. 4: Т — Ящур. — 860 с. — ISBN 5170185502.
            2. ↑ tunnel. Oxford Dictionary of English. Oxford University Press. Дата обращения 15 июля 2017.
            3. ↑ СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97 (с Изменением N 1) // docs.cntd.ru
            4. ↑ DESIGN MANUAL FOR ROADS AND BRIDGES: VOLUME 2: SECTION 2: PART 9: BD 78/99: DESIGN OF ROAD TUNNELS. — The Department for Transport, 1999.
            5. ↑ NFPA Standard for Safeguarding Construction, Alteration, and Demolition Operations. — National Fire Protection Association.
            6. ↑ Судоходный тоннель — статья из Большой советской энциклопедии. 
            7. ↑ 80 ЛЕТ НАЗАД ПОЯВИЛСЯ ПЕРВЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТУННЕЛЬ. www.trud.ru. Дата обращения 30 июля 2017.
            8. ↑ ТОННЕЛЬ (недоступная ссылка). Дата обращения 30 марта 2008. Архивировано 5 февраля 2008 года.
            9. ↑ В швейцарских Альпах появился самый длинный туннель в мире, NEWSru.com. Дата обращения 30 июля 2017.
            10. ↑ «В Дагестане восстанавливается самый длинный в СНГ горный тоннель», beta.tvc.ru  (Проверено 20 апреля 2009)
            11. ↑ Плановый обвал в тоннеле. «Гудок», 26 июля 2006

            Литература

            • Строительство метро // Стройпортал
            • Строительство метрополитенов. Учебник для ВУЗов
            • Надёжин Б. М. Мосты и путепроводы в городах. — М., 1964
            • Ellis, Iain W. Ellis' British Railway Engineering Encyclopaedia. — 3rd Revised. — Lulu.com, 2015. — ISBN 978-1-326-01063-8.
            • Railway Tunnels in Queensland by Brian Webber, 1997, ISBN 0-909937-33-8.
            • Sullivan, Walter.
              commons: Тоннель на Викискладе
              n: Тоннель в Викиновостях
              • Логотип Викисклада На Викискладе есть медиафайлы по теме Тоннель
              • Строительство тоннелей. Подземные сооружения
              • RUSTUNNEL — Тоннели России и подземное пространство
              • Информация о современных технологиях для строительства тоннелей
              • Каждый третий дорожный туннель в Европе не прошел тест 28.04.2008
              • Первый в мире тоннель для кораблей и судов
              • Trans Global Highway and proposed tunnels.
              • Royal Engineers Museum British Army First World War Tunnelling.
              • ITA-AITES International Tunnelling Association
              • Tunnels & Tunnelling International magazine
              • Project Triton – Trentino Research & Innovation for Tunnel Monitoring at "DISI" (Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell'Informazione) (University of Trento) Italy
              • Pipe Jacking
Яндекс.Метрика