Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Проект тоннеля Мон-Сени был итальянским. Предварительные исследования под руководством трех молодых энтузиастов – итальянцев Жермена Соммейе (1815–1871) и его коллег, Грандиса и Граттони, велись с 1850 года. 15 августа 1857 года итальянский парламент принял законопроект о прокладке тоннеля между Моданом и Бардонеккьей. Двумя неделями позже король Виктор-Эммануил подорвал первый заряд с итальянской стороны. В 1857 году было сделано немного, поскольку рабочий сезон в высокогорных Альпах длится недолго. Однако весной 1858 года начались серьезные работы на обоих концах тоннеля, хотя топографы только начали измерения. Летом 1858 года топографы «набросили» геодезическую сеть на район Мон-Фрежюса выше места расположения тоннеля. Сеть позволила им с уверенностью установить ось и высчитать ее длину. Для этого они установили 21 геодезическую станцию на соседних возвышенностях и с помощью мощных теодолитов измерили 86 углов – каждый из них не менее 10 раз, некоторые 60 раз, – чтобы добиться максимальной точности. Они продлили ось до каждого конца, давая ориентиры для рабочих. Инженеры также наметили серию уровней, что само по себе было непросто, учитывая труднодоступный рельеф местности. Так они установили уклон тоннеля от одного портала к другому. Все топографические работы были завершены к осени 1858 года. Еще никогда раньше строители не могли быть уверены в точности предварительных исследований.

В первые годы много времени ушло на создание мастерских, жилищных условий для рабочих и установку энергетического оборудования. К концу 1860 года прокладка тоннеля продвинулась на ⅓ мили с северной стороны и на ½ мили с южной стороны. Все работы выполнялись только ручными бурами. К этому времени многие предсказывали, что прокладка тоннеля займет не меньше тридцати лет. В общем, в течение нескольких лет работы шли очень медленно. Энтузиасты не были обескуражены, но в 1863 году с радостью дали разрешение англичанину Джону Барраклафу Феллу построить железную дорогу по краю дороги Мон-Сени от Сен-Мишеля вверх через перевал вниз к Сузе – всего 48 миль. Это было временное разрешение, поскольку все понимали: если тоннель все-таки будет построен, железная дорога Фелла в одночасье станет бесполезной. Фелл начал строительство в 1866 году и завершил его за два года, потратив более 2 миллионов долларов. Она работала всего три года вместо ожидаемых десяти и впоследствии была продана для переустановки в Бразилии. Дорога имела колею 3 фута 7⅝ дюйма, то есть 1,1 м. Она проходила по крутым склонам – уклон временами составлял 8 градусов – и делала крутые повороты с радиусом, не превышающим 132 фута. Вместо реечной передачи колея имела центральный третий рельс, уложенный на 7½ дюйма выше ходовых рельсов. Два колеса локомотива, вращающиеся горизонтально, зажимали этот рельс между собой, чтобы добиться необходимой тяги.

Прокладка тоннеля в 1857 году началась с использования ручных буров. Буры, работавшие на сжатом воздухе, иными словами, буровые машины типа Соммейе, на итальянском конце появились в 1861 году, а на французском – двумя годами позже. Общий прогресс в 1858 году с использованием ручных буров составил 1506 футов, в 1870-м – 5364 фута. Иными словами, буровые машины оказались в три с половиной раза эффективнее. И в том и в другом случае камень – аспидный сланец. На самом деле, если не считать одной кварцевой и одной известняковой жилы, тоннель проходил через два вида сланцев с преобладанием известкового сланца. Буровая машина – тяжелая тележка на колесах, на которой установлено от семи до девяти буров или перфораторов, каждый из которых может производить до 200 мощных ударов по камню в выбранном месте. Шурфы для взрывов бурились так, чтобы развалить максимальное количество камня на куски, с которыми легко работать. Буры приводились в движение сжатым воздухом.

Две гидравлические компрессорные установки, по одной на каждом конце, обеспечивали подачу сжатого воздуха. В Бардонеккье, на итальянской стороне, был прорыт двухмильный канал, чтобы доставить водяную энергию под давлением 85 фунтов к компрессорам. Расход энергии был очень большим. Компрессорная система обеспечивала подачу сжатого воздуха под давлением 6 атмосфер. В Модане изначально была установлена аналогичная система, но с использованием воды реки Арк, которую два водяных колеса – каждое приводило в действие два насоса – поднимали на высоту 85 футов. В Модане, в конце концов, была установлена не столь затратная система. Сжатый воздух по всему тоннелю подавался к буровым машинам по 8-дюймовым трубам, проложенным вдоль одной стены тоннеля. Другая труба подавала воду к точкам бурения. Первый взрыв, произведенный королевской особой в 1857 году, был одним из более чем трех миллионов, выполненных за 14 лет. За это время было извлечено более миллиона кубических ярдов камня. В Мон-Сени в основном использовался черный порох, несмотря на то что открытие нитроглицерина датируется 1847 годом и его уже с 1866 года использовали при строительстве тоннеля Хусак. Более того, Альфред Нобель в 1867 году изобрел динамит, за четыре года до того, как в Мон-Сени прогремел последний взрыв.

Трудности, на которые указывали пессимисты, когда работы начинались, были решены по мере их возникновения изобретательными инженерами. Вентиляция являлась серьезной проблемой на протяжении всего периода работ, хотя отработанный воздух от буров слегка освежал атмосферу. Разделение тоннеля слегка изогнутыми горизонтальными перемычками – временными низкими крышами – помогало усиливать циркуляцию воздуха.

Рис. 14.8. Укладка последнего камня в арку входа в тоннель Мон-Сени в Бардонеккье, 18 августа 1871 г.

Температура камня редко превышала 75 градусов, отчасти благодаря обильному использованию охлаждающей воды. Несколько случаев ослабления каменного слоя оперативно и грамотно ликвидировались. Потолочная арка варьировалась по форме и толщине, чтобы нести различное давление. Проблемы от «бездонного» озера, которых многие опасались, так и не возникли. Озеро осталось в 14 длинных милях от тоннеля.

Тоннели встретились в день Рождества 1870 года. Французская сторона оказалась чуть выше, чем итальянская, – примерно на 2 фута. Ошибка в выравнивании по осевой линии была еще меньше. Тоннель получился на 45 футов длиннее, чем расчитывали. Место встречи было не в центре тоннеля. С итальянского конца было пройдено 4⅔ мили, с французского – 3⅓ мили. Строительство тоннеля завершилось летом 1871 года (рис. 14.8). Франция и Италия разделили расходы, составившие более 15 миллионов долларов.