Дірки в майбутнє. Нові технології роблять прорив у будівництві тунелів

Нові технології дозволяють будувати тунелі рекордної довжини в горах і під морями.

По них підуть не тільки машини і поїзди, а й питна вода, пише Павло Сивокінь у №17-18 журналу Корреспондент від 1 травня 2015 року.

Сьогодні більше половини населення Землі живе в містах. До 2030 року, за прогнозами ООН, чисельність міських жителів наблизиться до 5 млрд осіб. Тому не дивно, що вже зараз у багатьох поселеннях стає занадто тісно.

Ще кілька років тому проблему вільного місця, особливо в Азії, намагалися вирішити шляхом будівництва хмарочосів, де можна розмістити більше людей. Але це призвело до того, що наявна інфраструктура міст стала не витримувати тиску.

Учені й приватні компанії за допомогою нових технологій в останні роки велику увагу звертають на будівництво тунелів. Особливо в цьому досягли успіху в Європі, де неможливо побудувати другу лінію метро або підземну автостраду під містом, не пішовши на сотні метрів углиб. Тому останні проекти зробили новий прорив в бурильному обладнанні і технологіях.

В Азії також намагаються не відставати. Поки що, на думку експертів, там є потенціал, щоб будувати звичайні транспортні розв'язки і навіть метро. У розвинених країнах цього вже замало. Так, у 2015-му може відкритися новий тунель під Лондоном, яким доставлятимуть пасажирів з аеропорту Хітроу прямо в центр міста. Роботи вже майже закінчені. Пройде магістраль на рекордній глибині – 150 м, оскільки над нею пролягатимуть гілки звичайного метро, ​​і без сучасних технологій її спорудження було б неможливим.

Гострі зуби

У виробництві великих бурів також спостерігається значне пожвавлення. Влада американського Сіетла вже замовила найбільший у світі бурильний апарат висотою понад 19 м. Він повинен побудувати систему каналів під містом, за якими прокладуть автомагістралі.

У компанії Herrenknecht, яка є лідером у цій галузі, заявляють, що готові виготовити машини, здатні пробивати особливо тверді скельні породи і працювати під високим тиском. Особливо це важливо для Азії, де замислилися про те, за скільки часу можна побудувати підводний тунель з міста Далянь на інший берег затоки Бохай.

В Японії вже почали розробляти проектну документацію щодо найдовшого у світі, 180-кілометрового тунеля, який з'єднає Японію і Корею

Навіть більше, в Японії вже почали розробляти проектну документацію щодо найдовшого у світі, 180-кілометрового тунеля, який з'єднає Японію і Корею. Якщо раніше сама ця ідея відкидалася, то тепер все впирається тільки у фінансування. Хоча в останні кілька місяців уряд Сіндзо Абе в Токіо постійно каже, що готовий виділити під ці потреби понад $ 600 млн, щоб тільки почати будівництво. При цьому глибина робіт під морем складе понад 300-500 м.

У 2014 році у світі прорили понад 1 тис. км тунелів. Це найвищий показник за останні десять років. На думку Роберта Гоума з компанії Robbins, нові матеріали допоможуть наростити цей бум і будувати не тільки метро і дороги, але й цілі міста під землею.

В останні роки прохідницькі щити, які пробивають тунелі, поступово стають все більш технологічними і потужними. Запит на спорудження величезної кількості інфраструктури показує, що їм потрібно працювати швидше.

По-перше, тепер для матеріалу різців все частіше стали використовувати вольфрамові сплави з полімерним покриттям, які набагато повільніше сточуються навіть на твердих скельних породах. У США кілька компаній-розробників витратили на створення цього матеріалу кілька років і десятки мільйонів доларів. Але тепер автоматизовані прохідники зможуть працювати набагато довше. Це особливо показово у гірських тунелях, які останнім часом масово почали споруджувати в Альпах. Там незабаром відкриється прохід під перевалом Сен-Готар, побудований саме за такою технологією.

По-друге, за допомогою комп'ютерного моделювання удосконалилася система розрахунку траєкторії буріння. Під час прокладання тунелю під Ла-Маншем система дозволяла говорити про сполучення двох каналів, що йшли назустріч один одному, тільки на 10 м. А тепер під час будівництва метро в китайському місті Гуанчжоу вдалося домогтися точності в кілька сантиметрів.

Велика автоматизація роботи бурів привела до того, що темпи прокладання підземних проходів значно скоротилися

Нарешті, велика автоматизація роботи бурів привела до того, що темпи прокладання підземних проходів значно скоротилися. У Гарварді заявили, що за допомогою недорогого оптичного устаткування вдасться визначати відхилення тунелів під Лондоном від заданої кривизни, щоб усунути їх до початку функціонування отворів.

Крім того, технології, які в армії США використовують для пошуків тунелів під кордоном з Мексикою, допомагають визначити склад і щільність ѓрунту в певних місцях. За допомогою сейсмічного сканування можна зрозуміти, наскільки тверда є порода перед прохідниками і що потрібно, щоб пробурити її.

Підземні води

З усіма цими технологіями компанії-прокладальники планують створити кілька дослідних проектів, які будуть не тільки тунелями, а й цілими підземними інфраструктурними комплексами. Так, Готарський тунель матиме загальну довжину 153 км – втричі більше, ніж сам рейковий шлях під горою. Довжина збільшиться за рахунок технічних та аварійних відгалужень і станцій.

В Азії сподіваються, що довгі тунелі сприятимуть виходу з кризи інфраструктури, яка зараз починається в Китаї та Японії. Пекін вже проклав дороги в приморських регіонах скрізь, де було вигідно, і не може більше залучати інвестиції під це. А ось підземний прохід на Далянь зацікавив інвесторів.

Питання тільки в тому, наскільки китайці зможуть працювати під величезним тиском на дні моря. Приблизно така сама ситуація склалася в Японії, де мегапроект тунелю до Кореї може принести понад $ 20 млрд додаткових інвестицій.

Все більш популярними, особливо в країнах, що розвиваються, стають тунелі для води

Нарешті, все більш популярними, особливо в країнах, що розвиваються, стають тунелі для води. Місцеві мегаполіси не можуть забезпечити себе прісною водою самостійно, а канали і річки в них часто дуже забруднені, і брати звідти воду просто небезпечно. Тому в Куала-Лумпурі в наступному році мають намір завершити такий акведук. Кілька років тому такий само проект реалізований у Нью-Йорку, і він успішно справляється зі своєю функцією.

Поступовий розвиток технологій, за прогнозами ООН, до 2050 року дасть можливість говорити про будівництво тунелів через невеликі моря. Адже попит на такі об'єкти постійно зростає.

***

Цей матеріал опублікований в № 17-18 журналу Корреспондент від 1 травня 2015 року. Передрук публікацій журналу Корреспондент в повному обсязі заборонено. З правилами використання матеріалів журналу Корреспондент, опублікованими на сайті Корреспондент.net, можна ознайомитися тут.