Дырки в будущее. Новые технологии сделали прорыв в строительстве тоннелей

Новые технологии позволяют строить тоннели рекордной длины в горах и под морями.

По ним пойдут не только машины и поезда, но и питьевая вода, пишет Павел Сивоконь в №17-18 журнала Корреспондент от 1 мая 2015 года.

Сегодня более половины населения Земли живёт в городах. К 2030 году, по прогнозам ООН, численность городских жителей приблизится к 5 млрд человек. Поэтому неудивительно, что уже сейчас во многих поселениях становится слишком тесно.

Ещё несколько лет назад проблему свободного места, особенно в Азии, пытались решить путём строительства небоскрёбов, где можно разместить больше людей. Но это привело к тому, что существующая инфраструктура городов начала не выдерживать давления.

Учёные и частные компании с помощью новых технологий в последние годы сделали упор на строительство тоннелей. Особенно в этом преуспели в Европе, где невозможно построить вторую линию метро или подземную автостраду под городом, не уйдя на сотни метров вглубь. Поэтому последние проекты совершили новый прорыв в бурильном оборудовании и технологиях.

В Азии также пытаются не отставать. Пока, по мнению экспертов, там есть потенциал, чтобы строить обычные транспортные развязки и даже метро. В развитых странах этого уже мало. Так, в 2015-м может открыться новый тоннель под Лондоном, по которому будут доставлять пассажиров из аэропорта Хитроу прямо в центр города. Работы уже почти закончены. Пройдёт магистраль на рекордной глубине – 150 м, так как над нею будут пролегать ветки обычного метро, и без современных технологий её постройка была бы невозможна.

Острые зубы

В производстве больших буров также наблюдается значительное оживление. Власти американского Сиэтла уже заказали крупнейший в мире бурильный аппарат высотой более 19 м. Он должен построить систему каналов под городом, по которым проложат автомагистрали.

В компании Herrenknecht, которая является лидером в этой отрасли, заявляют, что готовы соорудить машины, способные пробивать особо твёрдые скальные породы и работать под высоким давлением. Особенно это важно для Азии, где задумались о том, за сколько времени можно построить подводный тоннель из города Далянь на другой берег залива Бохай.

В Японии уже начали разрабатывать проектную документацию по самому длинному в мире, 180-километровому тоннелю, который свяжет Японию и Корею

Более того, в Японии уже начали разрабатывать проектную документацию по самому длинному в мире, 180-километровому тоннелю, который свяжет Японию и Корею. Если раньше сама эта идея отметалась, то теперь всё упирается только в финансирование. Хотя в последние несколько месяцев правительство Синдзо Абэ в Токио постоянно говорит, что готово выделить под эти нужды более $ 600 млн, чтобы только начать строительство. При этом глубина работ под морем составит свыше 300-500 м.

В 2014 году в мире прорыли более 1 тыс. км тоннелей. Это самый высокий показатель за последние десять лет. По мнению Роберта Гоума из компании Robbins, новые материалы помогут нарастить этот бум и строить не только метро и дороги, но и целые города под землёй.

В последние годы проходческие щиты, которые пробивают тоннели, постепенно становятся всё более технологичными и мощными. Запрос на постройку огромного количества инфраструктуры показывает, что им нужно работать быстрее.

Во-первых, теперь для материала резцов всё чаще стали использовать вольфрамовые сплавы с полимерным покрытием, которые намного медленнее стачиваются даже на твёрдых скальных породах. В США несколько компаний-разработчиков потратили на создание данного материала несколько лет и десятки миллионов долларов. Но теперь автоматизированные проходчики смогут работать намного дольше. Это особенно показательно в горных тоннелях, которые в последнее время массово начали сооружать в Альпах. Там вскоре откроется проход под перевалом Сен-Готар, построенный именно по такой технологии.

Во-вторых, с помощью компьютерного моделирования усовершенствовалась система расчёта траектории бурения. В ходе прокладки тоннеля под Ла-Маншем система позволяла говорить о совпадении двух каналов, шедших навстречу друг другу, только на 10 м. Теперь же в ходе строительства метро в китайском городе Гуанчжоу удалось добиться точности в несколько сантиметров.

Большая автоматизация работы буров привела к тому, что темпы прокладки подземных проходов значительно сократились

Наконец, большая автоматизация работы буров привела к тому, что темпы прокладки подземных проходов значительно сократились. В Гарварде заявили, что с помощью недорогого оптического оборудования удастся определять отклонения тоннелей под Лондоном от заданной кривизны, чтобы устранить их до начала функционирования отверстий.

Кроме того, технологии, которые в армии США используют для поисков тоннелей под границей с Мексикой, помогают определить состав и плотность грунта в определённых местах. С помощью сейсмического сканирования можно понять, насколько твёрдая порода перед проходчиками и что нужно, чтобы пробурить её.

Подземные воды

Со всеми этими технологиями компании-прокладчики планируют создать несколько опытных проектов, которые будут не только тоннелями, но и целыми подземными инфраструктурными комплексами. Так, Готарский тоннель будет иметь общую длину 153 км – в три раза больше, чем сам рельсовый путь под горой. Длина увеличится за счёт технических и аварийных ответвлений и станций.

В Азии надеются, что длинные тоннели послужат выходу из кризиса инфраструктуры, который сейчас начинается в Китае и Японии. Пекин уже проложил дороги в приморских регионах везде, где было выгодно, и не может более привлекать инвестиции под это. А вот подземный проход на Далянь заинтересовал инвесторов.

Вопрос только в том, насколько китайцы смогут работать под огромным давлением на дне моря. Примерно такая же ситуация сложалась в Японии, где мегапроект тоннеля до Кореи может принести более $ 20 млрд дополнительных инвестиций.

Всё более популярными, особенно в развивающихся странах, становятся тоннели для воды

Наконец, всё более популярными, особенно в развивающихся странах, становятся тоннели для воды. Местные мегаполисы не могут обеспечить себя пресной водой самостоятельно, а каналы и реки в них часто очень загрязнённые, и брать оттуда воду попросту опасно. Поэтому в Куала-Лумпуре в следующем году намерены закончить подобный акведук. Несколько лет назад такой же проект реализован в Нью-Йорке, и он успешно справляется со своей функцией.

Постепенное развитие технологий, по прогнозам ООН, к 2050 году даст возможность говорить о постройке тоннелей через небольшие моря. Ведь спрос на такие объекты постоянно растёт.

***

Этот материал опубликован в №17-18 журнала Корреспондент от 1 мая 2015 года. Перепечатка публикаций журнала Корреспондент в полном объеме запрещена. С правилами использования материалов журнала Корреспондент, опубликованных на сайте Корреспондент.net, можно ознакомиться здесь.