Самый длинный и глубокий подводный тоннель для машин: как его строят в Норвегии

Тоннель Rogfast — это двухтрубное сооружение длиной 27 километров, которое пройдет через огромный Бокна-фьорд на западном побережье Норвегии. После завершения строительства его максимальная глубина достигнет 390 метров ниже уровня воды. Между дорожным полотном и поверхностью фьорда поместился бы целый небоскреб Empire State Building. Этот проект настолько сложен с технической точки зрения, что фактически переписывает правила подводного строительства и кардинально изменит транспортное сообщение в одном из важнейших экономических регионов Европы.

Западное побережье Норвегии — один из самых сложных регионов мира для инженеров-строителей. Знаменитые норвежские фьорды, глубокие долины, вырезанные ледниками в конце последнего ледникового периода, разбивают береговую линию на причудливую мозаику из гор, островов и водных пространств. В таких условиях строительство обычных автомобильных дорог становится почти невозможным.

Проблема заключается не только в ширине фьордов — они еще и невероятно глубоки. Дно некоторых из них уходит ниже уровня моря дальше, чем возвышаются над водой окружающие горы. Склоны долин, которые водитель видит над собой с берега, продолжаются вниз еще на сотни метров, скрытые под толщей воды. Поэтому инженеры предложили построить уникальный тоннель Rogfast. 

На острове Квитсей, расположенном примерно посередине маршрута, строится наиболее сложная часть проекта: многоуровневая транспортная развязка на глубине около 200 метров, расходящаяся в четырех направлениях через четыре отдельных скальных массива.

Руководитель проекта Анне-Мерете Гилье объясняет выбор трассировки: «Дальше во фьорде глубина значительно больше, но ближе к выходу есть подводная возвышенность. Мы следуем именно по ней, поэтому нам не приходится уходить так глубоко, как пришлось бы в центральной части фьорда. Здесь глубина составляет примерно 370 метров, поэтому в самой низкой точке тоннеля нам нужно опуститься лишь до 400 метров».

Даже такая глубина впечатляет. Для сравнения: средняя глубина Ла-Манша составляет около 60 метров, а максимальная достигает 174 метров.

Еще севернее находится Сула-фьорд, глубина которого достигает 400 метров. Для него рассматриваются еще более необычные решения, включая плавучий тоннель, закрепленный тросами ко дну и расположенный непосредственно под поверхностью воды. Подобное сооружение еще никогда не строилось нигде в мире.

Однако масштаб Rogfast — лишь часть проблемы. Не менее серьезным испытанием является геология Бокна-фьорда. Трасса тоннеля проходит через несколько различных типов горных пород, между которыми расположены зоны разломов. Миллионы лет тектонических процессов раздробили и деформировали здесь породу, создав одни из самых нестабильных и непредсказуемых участков на всем маршруте.

Некоторые породы, например филлит на южном участке, достаточно плотны и удобны для проходки. Другие, такие как гнейс севернее, буквально пронизаны трещинами, заполненными водой под огромным давлением. Именно эти зоны считаются одними из самых сложных на всей стройке.

На больших глубинах давление воды превращает любое неожиданное вскрытие трещины в потенциальную катастрофу.

Геолог проекта Анне-Брит Моэн вспоминает один из недавних случаев: «На прошлой неделе здесь произошел очень серьезный прорыв воды. Приток составлял от 5000 до 6000 литров в минуту. Мы находимся на глубине 330 метров ниже уровня моря, поэтому давление достигает примерно 33 бар. Если встречаются открытые трещины, вода буквально врывается в тоннель». Для сравнения: давление в бытовом водопроводе обычно составляет всего три–четрые бара. Здесь оно примерно в десять раз выше.

Инженеры готовы к подобным ситуациям. У них есть мощные насосные установки, которые можно быстро задействовать для стабилизации обстановки. Но из-за непредсказуемости геологии двух одинаковых дней под землей не бывает.

Именно по этой причине на проекте не используются тоннелепроходческие комплексы — гигантские машины, ставшие символом современных мегапроектов по всему миру, от лондонского Crossrail до альпийских тоннелей.

Вместо этого применяется так называемый Норвежский метод проходки тоннелей — технология буровзрывных работ, отточенная десятилетиями строительства в сложных скандинавских породах. Она медленнее и требует большего количества рабочей силы, однако ее главное преимущество — гибкость.

Процесс начинается с буровой установки Jumbo — машины с четырьмя мощными механическими манипуляторами, одновременно сверлящими скальную поверхность. Кабина оператора напоминает центр управления из научно-фантастического фильма: джойстики, дисплеи и электронные системы обеспечивают полный контроль над каждым манипулятором.

Сначала бурятся разведочные скважины длиной 15 метров для поиска воды и оценки устойчивости пород. Именно результаты этих исследований определяют дальнейший ход работ.

До начала взрывов необходимо создать внутри породы защитный водонепроницаемый экран. Для этого используется высокотехнологичная установка для цементации трещин, разработанная в Норвегии специально для подобных условий. В ее резервуарах находится около 2,5 тонн микроцемента с размером частиц примерно 25 микрон — тоньше человеческого волоса.

Компьютер смешивает его с водой, суперпластификаторами и микрокремнеземом в строго рассчитанных пропорциях. Полученная смесь под давлением около 100 бар нагнетается в породу со скоростью примерно 20 литров в минуту. В зависимости от характера пород на одну операцию может потребоваться от пяти до 75 тонн раствора. После герметизации геодезисты с помощью лазерного оборудования размечают точную сетку будущих шпуров. Без GPS они работают с использованием высокоточных тахеометров, определяющих положение с миллиметровой точностью. Затем установка Jumbo бурит отверстия глубиной около пяти метров, которые заполняются взрывчаткой. После эвакуации персонала производится взрыв. После каждого взрыва порода вывозится, поверхность покрывается гидроизоляционной мембраной и укрепляется торкрет-бетоном — специальным высокопрочным бетоном, наносимым под давлением.

В стены устанавливаются анкерные болты, предотвращающие деформацию массива. Затем тоннель облицовывается бетонными панелями. Всего их будет около 60 тысяч, и каждая спроектирована индивидуально под своё конкретное место.

Работа идет медленно и методично. Каждый цикл продвигает проходку примерно на пять метров. После каждого взрыва геологи тщательно обследуют вновь открывшийся участок породы, анализируют ее свойства и принимают решение как о необходимых мерах укрепления, так и о следующем этапе проходки. Здесь именно порода диктует темп работ. Срезать путь невозможно. Завершение строительства Rogfast запланировано на 2033 год.

Закладка

-

0

+

14,5 тыс

Twitter

VK

Telegram