История тоннеля под Ла-Маншем от Екатерины Чельцовой

[pabel]

Полгода назад перенес статью из газеты на форум ЖД-клуба. Решил перенести и сюда. Для меня, как для горного электромеханика по образованию, статья представляет определенный интерес.


Тоннель под Ла-Маншем
(Рубрика "Чудеса инженерной мысли" в газете "Созвездие сканвордов")
Екатерина Чельцова

Давным-давно, примерно 13000 лет назад Британия и континентальная Европа были единой частью суши, а река Темза, на которой стоит английская столица Лондон, являлась левым притоком Рейна, на берегах которого раскинулся немецкий Дюссельдорф. Когда растаяли ледники, уровень моря поднялся, и обширные территории превратились в дно Северного моря. Британия отделилась от основного материка проливом Ла-Манш и стала островом. Идею вновь связать две важнейшие части Европы сухопутной дорогой жители Старого Света вынашивали давно. Правда, для того чтобы воплотить эту мечту в жизнь, требовались две вещи. Во-первых, подходящий уровень развития техники и, во-вторых - мир.

Поиски путей соединения туннелем северного побережья Франции и южного Англии начались еще в середине XVIII века. И лишь 50 лет спустя были предприняты первые серьезные попытки осуществления такого проекта. В 1802 французский инженер Альберт Матье-Фавье высказал идею строительства туннеля под Ла-Маншем, а не следующий год подобный проект возник на другом берегу, в Англии. Долгим и утомительным показалось бы пассажиром тех времен сорокакилометровое путешествие под морским дном! Ведь в начале XIX века не было ни электрического освещения, ни автомобилей, ни железных дорог, и путь под землей пришлось бы совершать в конном экипаже при свете газовых фонарей. Согласно проекту француза, тоннель должен был проходить на глубине 10 м под дном пролива, освещаться масляными лампами. Для вентиляции предусматривались специальные шахты, которые должны были возвышаться на пять метров над поверхностью воды. В те времена стоимость строительства была оценена в 1 миллион фунтов стерлингов. Но из-за разразившейся войны этот проект так и остался на бумаге. В 1806 г. император Франции Наполеон I объявил Англии "континентальную блокаду", то есть запретил торговцам подчиненных его воле стран континентальной Европы вести дела с британцами. Здесь уж было не до туннеля.

Еще через полвека, в 1851 году, другой француз Томе де Гамон на Всемирной выставке в Лондоне представил свой план прокладки туннеля. Однако и он не имел успеха из-за дороговизны и тех опасностей, которые его осуществление могло представить для мореплавания. План был отвергнут, но автор проекта не сдавался, настаивая на его осуществлении. Несколькими годами позже он даже посетил в этих целях Англию и добился аудиенции у королевы Виктории и принца Альберта, которые благожелательно относились к такой идее. Еще в течение четверти века разные планы строительства туннеля не раз обсуждались правительствами обеих стран, но каждый раз они казались то чрезмерно дорогими, то технически неосуществимыми.

С развитием железных дорог новые проекты посыпались как из рога изобилия. Все почти исключительно со стороны континента. Уж очень хотелось Европе приобрести остров, потерянный 13 тысяч лет назад, когда воды Ла-Манша сомкнулись над перешейком.

В 1875 Питер Уильям Барлоу, один из строителей первого в мире Лондонского метрополитена, предложил провести по дну пролива широкую стальную трубу, внутри которой пустить поезда. Однако, идея была отклонена.

Еще через четыре года французы предложили свою версию строительства туннеля. Они даже провели предварительные геологические работы и 21 октября 1876 года поблизости от города Сангатт начали рыть тоннель со своего конца. Вскоре к ним подключились и англичане. Но в марте 1883 г. строительство было остановлено, так как британцы опасались, что подземный проход позволит неприятелю легко вторгнуться на территорию Великобритании. К этому времени было прорыто 2026 метров с английской стороны и 1829 метров - с французской. В дальнейшем к строительству туннеля приступали еще не раз, но всегда по политическим причинам проект замораживали.

К 1945 году появилось более 300 детально разработанных планов. Но англичане отвергали их не глядя, ссылаясь то на бессмысленность, то на дороговизну, то на государственную безопасность. В конце концов, благодаря тому, что Британия - остров, Гитлеру не удалось ее завоевать. Лишь к 1955 году Министерство обороны, наконец, несколько расслабилось, и перестало считать связь с материком реальной угрозой для страны.

Тут же началась большая работа. В 1957 году была создана совместная франко-британская группа по изучению инженерно-геологических характеристик морского дна, а в 1960 году появился новый план железнодорожного туннеля под Ла-Маншем. По идее создателей он должен был состоять из двух рабочих рукавов и вспомогательного между ними. Формальный старт строительства был дан в 1973 году. В 1974 году была торжественно пройдена первая миля, а в 1975 - последняя: разразившийся на планете топливный кризис положил конец дорогостоящей идее.

Чтобы оправиться, правительствам понадобилось почти десять лет. Теперь к проектам решили подходить без формализма: условием тендера был любой способ соединения острова и материка, не обязательно туннель. Новые разработки были готовы к концу 1985 года, и фантазии авторов поражали: по мнению одного из них между странами следовало проложить 50-километровый мост с 5000 опорами, подвешенный на кевларовых нитях. Идею отклонили - таких гигантских мостов до сих пор не строили, и эксперты сомневались, будет ли конструкция надежной.

Другой проект оказался еще интереснее. Его авторы предлагали насыпать в Ла-Манше два искусственных острова. От берегов Англии и Франции к островам тянулись бы мосты, а между островами предлагалось прорыть тоннель. Каждый из островов походил бы на кратер вулкана, вглубь которого с моста спиралью уходила бы дорога-серпантин. Перед самым окончанием конкурсом поступил проект тоннеля, в котором предполагалось проложить рядом железнодорожные пути и шоссе для автомобилей. Однако от автомобильной дороги под проливом пришлось отказаться. Почему? Во-первых, автомобильная авария в тоннеле гораздо более вероятна, чем крушение поезда. А ведь последствия такой аварии в длинной подземной "трубе" могут оказаться куда более серьезными и надолго парализовать движение. Во-вторых, армада автомобилей, устремившихся в туннель, неизбежно заполнила бы его выхлопными газами. А значит, потребовалась бы очень мощная система вентиляции, чтобы постоянно очищать воздух. Ну а, в-третьих, известно, что поездка в тоннеле утомляет водителя. Чем длиннее путь под землей, тем больше опасность того, что внимание человека за рулем начнет притупляться. Тут недалеко до беды.

В конце концов, решили прорыть вполне обычный железнодорожный туннель: два основных рукава и вспомогательный между ними, как и предполагалось ранее. Оценивалась затея в 5 млрд. фунтов. В конце 1986 года в Кентербери было подписано франко-британское соглашение о строительстве. Первая его статья гласила: "Туннель должен финансироваться без участия государственных фондов и без предоставления государственных гарантий". Тогда было объявлено о создании открытой акционерной компании "Eurotunnel plc", которая и должна была взять на себя реализацию грандиозного плана. Начальный капитал обеспечили десять строительных компаний при поддержке пяти частных банков. "Eurotunnel" получила 55-летнюю концессию на управление сооружением, по окончании которой компания обязалась "передать туннель в рабочем состоянии правительствам Франции и Великобритании".

По проекту туннель должен был соединять два города - Кале с французской стороны и Фолькстоун - с английской, хотя этот путь и длиннее самого короткого из возможных. Рыть предполагалось в легко податливом меловом геологическом слое, поэтому тоннель должен был пролегать глубже, чем планировалось - примерно на 50 м ниже дна пролива, причем южная часть должна располагаться значительно ниже северной. Из-за этого французам сначала пришлось строить шахту диаметром 50 м и глубиной 60 м, чтобы достичь песчаника. Для проверки того, что же действительно находится под морским дном, инженерная компания "Трансманш линк", руководившая этим проектом, использовала технологию сейсмического профилирования, которая была разработана для глубоководной разведки нефтяных месторождений.

Для подобного рода строительства были разработаны 11 специальных проходческих щитов с диаметром ротора 8 метров. Во время работы ротор вращался с частотой 2-3 оборота в секунду, машина углублялась в породу и одновременно укрепляла стены бетонными сегментами, образующими охватывающие ствол тоннеля полутораметровые кольца. На установку каждого кольца требовалось около 50 минут. Английские машины в среднем в неделю прорывали около 150 метров, французские - 110 вследствие различной конструкции машин и геологических условий. Гигантские туннелепроходчики начали бурение одновременно с обеих сторон Ла-Манша, и на то, чтобы встретиться посредине, у них ушло три года.

Для того, чтобы бригады строителей не "разминулись", использовалась лазерная система позиционирования. Благодаря этой системе обе стороны встретились в намеченной точке 1 декабря 1990 на глубине 40 м от дна пролива. Погрешность составила всего лишь 358 мм по горизонтали и 58 мм по вертикали. Английской стороной оказалось прорыто 84 км туннеля, французской - 69 км. Примечательно, что последние метры английские и французские бурильщики проделали вручную - с помощью кирок и лопат. Торжественный момент соединения засняли на камеры: наверняка всем памятны эти кадры, когда два бурильщика пожимают друг другу руки в образовавшемся среди мокрой глины отверстии.

Протяженность туннеля под Ла-Маншем от Кента до Нормандии  составляет 50 километров, 39 из которых пролегают на глубине от 40 до 70 метров под дном океана. Это самый длинный в мире морской подземный туннель. За время его строительства было изъято 8 миллионов кубометров породы. Каждая сторона распорядилась своей частью по-своему. Французы просто смешали землю с водой и вывели полученную пульпу обратно в море. Англичане же поступили более осмотрительно. На британском берегу из выбрасываемой породы был образован искусственный мыс Шекспира площадью 360000 кв.м., на котором впоследствии был устроен парк. Проект был завершен за 7 лет силами 13 тысяч рабочих и инженеров.

6 мая 1994 года Евротуннель был торжественно открыт лидерами государств-участников - королевой Великобритании Елизаветой II и президентом Франции Франсуа Миттераном. Спустя 8500 лет со времен последнего ледникового периода стало вновь возможным перейти посуху из континентальной Европы на Британские острава.

Как и планировалось, Евротуннель состоит из трех туннелей - два основных рельсовых для поездов, следующих на север и юг, диаметром 7,6 метра, и один небольшой сервисный тоннель диаметром 5 метров, который через каждые 375 метров имеет проходы, соединяющие его с основными. Он разработан для доступа обслуживающего персонала и аварийной эвакуации людей в случае опасности. При строительстве и эксплуатации тоннеля выяснилось, что движение поездов в длинной "трубе" со средней скоростью 140 км/ч создает новые, ранее не изученные аэродинамические эффекты, а температура воздуха при этом поднимается до 50 град. Это обстоятельство потребовало кардинальной переработки всей вентиляционной системы. В результате подсчетов выяснилось, что смета расходов превышена почти в 5 (!) раз: окончательная стоимость проекта составила более 21 млрд. фунтов стерлингов. Каждые 250 м оба железнодорожных туннеля соединяются между собой особой системой вентиляции, расположенной сверху от сервисного прохода. Эта система воздушных шлюзов позволяет свести на нет эффект пули, образуемый движущимися поездами. Сложнейшие электронные системы управляют безопасностью всего сооружения, а в целях противопожарной безопасности созданы даже специальные пожарные автомобили. Размеры этих машин таковы, что при движении по туннелю от стен подземной дороги их отделяет лишь 10 см, а посему используется автоматика, выдерживающая направление движения с точностью до 4 см.

Система безопасности Евротуннеля была испытана дважды. В первый раз, 18 ноября 1996 года в туннеле произошел пожар - загорелся челночный поезд, везущий грузовики. 34 человека из горящего поезда, в основном водители машин, были эвакуированы в сервисный тоннель прибывшей французской службой спасения. Восьмерых пострадавших вывезли из тоннеля на машинах скорой помощи. Остальные были эвакуированы с помощью другого поезда, следовавшего в противоположном направлении. Пожарная команда тушила огонь несколько часов кряду, борясь с низким давлением воды в системе пожаротушения, сильным сквозняком в вентиляции и высокой температурой.

200 метров туннеля были серьезно повреждены, еще 200 м етров были повреждены частично. Некоторые участки обшивки туннеля были прожжены на 50 мм (полная толщина бетонного кольца равна 450 мм). Все это восстановили достаточно быстро, главное, что благодаря слаженной работе служб безопасности Франции и Великобритании, пожар обошелся без жертв.

Евротуннель вновь был открыт спустя три дня, 21 ноября. Работала лишь только одна его линия и только для грузовых поездов - правила безопасности запрещали пассажирские перевозки во время экстренных ситуаций. Они были возобновлены только 4 декабря. Полностью Евротуннель стал работать с 7 января 1997.

Во второй раз, 10 октября 2001, один из поездов неожиданно остановился посреди туннеля. Возникла паника среди пассажиров, многие оказались подвержены приступам клаустрофобии. Люди провели под землей около пяти часов, пока их не эвакуировали через сервисный туннель.

На линии Евротуннеля действует четыре типа поездов: высокоскоростные пассажирские поезда Eurostar; пассажирские челночные поезда Eurotunnel Shuttle, перевозящие автобусы, машины и фургоны (благодаря особой системе погрузки весь процесс въезда автомобиля в вагон занимает не более 8 минут, при этом пассажиры остаются внутри своих машин); грузовые поезда Eurotunnel Shuttle с открытыми вагонами, в которых перевозят грузовики, при этом сами водители едут в отдельном вагоне; и грузовые поезда, которые перевозят различные грузы и контейнеры.

Из Парижа в Лондон можно добраться за 2 часа 35 минут. Сам туннель Eurostar пересекает за 20 минут, а Shuttle за 35 минут. По Франции и по территории Великобритании поезда Eurostar едут с высокой скоростью - до 300 км/ч, из-за чего рельсы в момент прохождения поезда нагреваются до сотен градусов, хотя в самом туннеле скорость ограничена 160 км/ч. Для охлаждения рельсов разработана специальная система: на обеих концах линии для циркуляции охлаждающей жидклсти построены две рефрижераторные станции.

Ежегодно через Евротуннель по железной дороге перевозятся миллионы тонн грузов, а за первые шесть лет эксплуатации им воспользовались 112 миллионов пассажиров. Общее число локомотивов составляет 48 единиц. Все они построены специально для туннеля, и их мощность для подобного класса - самая высокая в мире. Многие из них носят сегодня имена выдающихся оперных певцов, писателей, музыкантов и композиторов, в том числе Лучано Паваротти, Марии Каллас, Николая Гяурова, Кири Те Канава, Монсеррат Кабалье, Ч.Диккенса, Герберта Уэллса, В.А.Моцарта, Виктора Гюго, И.Брамса, Дж.Пуччини. Обслуживает всю эту грандиозную систему более 3500 человек.

В марте 1999 года сооружение под Ла-Маншем было признано самым успешным строительным проектом ХХ века. Консорциум TransManshe Link, построивший Евротуннель, получил первый приз в Лас-Вегасе на всемирном форуме представителей индустрии общественных работ и стройматериалов. Международное жюри отдало предпочтение Евротуннелю перед такими знаменитыми проектами, как мост Золотые Ворота в Сан-Франциско, Панамский канал, Ассуанская плотина в Египте и знаменитый оперный театр в Сиднее.