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

В Риме насчитывалось 11 акведуков длиной от 10 до 60 миль. Первый был построен в 312 году до н. э., последний – в 226 году, пятью веками позже. По четырем акведукам осуществлялось ¾ водоснабжения. Хершель подсчитал, что восемь акведуков во времена Фронтина, 97 год, доставляли 220 миллионов галлонов воды ежедневно, или 110–120 галлонов на душу населения. Сегодня в Нью-Йорке и современном Риме потребление на душу населения составляет около 130 галлонов. Мы не имеем возможности точно указать, какая часть воды предназначалась для промышленного использования, санитарии, питья, пожаротушения и т. д. Некоторые современные города, такие как Париж и ряд американских городов, имеют двойное водоснабжение. В Риме было три практически независимые службы. Ключевая вода переправлялась по акведукам Марция, Клавдия и Вирго из распределительных резервуаров в общественные фонтаны, откуда большинство римлян ежедневно носили воду в свои дома для питья и хозяйственных нужд. Но следует помнить, что римляне, как и современные европейцы, не использовали воду в своих домах так свободно, как американцы. Вода со взвешенными частицами по акведуку Анио Новус доставлялась в общественные бани, на мельницы и в прачечные, где стирались белые или серые тоги, отличавшие жителей Рима. Излишки воды из всех резервуаров текли по улицам и заполняли коллекторы ливневой канализации.

Для личного употребления воды было немного. Самые богатые горожане правдами или неправдами проводили трубы в свои дома. Власти, судя по всему, никогда не думали о продаже воды, хотя они давали право взимать плату за использование общественных туалетов и вывоз бытовых отходов для удобрений. Вода в Риме была бесплатной, часто она считалась даром императора или богатого горожанина, который использовал для ее обеспечения добычу, захваченную в войне. Акведук Аква Марция длиной 55 миль был построен в 144 году до н. э. на доходы от победы над Коринфом и Карфагеном. Его стоимость по современным оценкам составляет около 9 миллионов долларов.

Поскольку каменные мосты с полукруглыми арками и многие короткие пролеты являются типично римскими, существует тенденция считать, что римские инженеры больше ничего не строили. Они действительно проявляли талант и опыт и удивительно удачно вписывали свои арки в окружающий пейзаж. Они построили семь мостов через Тибр из тесаного камня с одинаково низкими полукруглыми арками. Шесть из них стоят и сегодня, хотя была произведена масштабная реконструкция – почти перестройка. Римляне построили виадук длиной более 600 футов через каменистое ущелье в Нарни, что на Фламиниевой дороге. Самая длинная из его четырех арок имеет пролет 138 футов. Они построили еще одну арку с более длинным пролетом в Оренсе, Испания, и огромный мост – вероятно, ставший их рекордом – через реку Тахо в Алькантаре. Его высота 175 футов. В нем шесть арок, две центральные, имеющие пролет 118 футов каждая, поддерживают дорогу длиной 600 футов. Инженер, руководивший его строительством во времена императора Траяна, в 98 году, искренне верил, что его творение будет стоять вечно. Однажды мост был частично разрушен, но восстановлен, часто ремонтировался и до сих пор открыт для движения транспорта.

В менее населенных районах римляне строили мосты типа «спина мула». Так они экономили расходы на обустройство подходов и уклонялись от сооружения удерживающих стен. Дорога шла по склону самой арки, как в случае с мостом Марторель в Испании (рис. 4.5), который приписывается маврам, но известно, что он был перестроен на месте римского. Там, где реки неглубокие, как часто бывает в Англии и других местах, римские строители вообще не строили мосты. Они мостили брод большими камнями и устанавливали предохранительные ограждения из горизонтальных брусьев на сваях с обеих сторон.

Рис. 4.5. Мост через реку Льобрегат в муниципалитете Марторель, Каталония, Испания

Главная трудность, с которой римлянам пришлось столкнуться и которая не перестала тревожить инженеров и сегодня, – обеспечение мостов фундаментом, который может противостоять всем капризам течения. Иногда они пытались преодолеть эту трудность исключительно весом кладки. Но только тяжелые опоры и арки с коротким пролетом, по сути, перегораживали поток, существенно увеличивая скорость течения вокруг опор. Как объяснил Витрувий, было недостаточно устраивать крепление из каменной наброски вокруг фундамента, потому что течение промывало отверстия ниже и подтачивало тяжелую конструкцию. По той или иной причине римские инженеры зачастую не беспокоились о создании адекватного фундамента, но, когда они это делали, старались проникнуть под самое капризное течение, даже если им приходилось докопаться до подстилающей породы. Один способ – забить сваи с железным наконечником, расположенные вплотную друг к другу, вокруг места, где должна стоять опора. Механизм, который они для этого использовали, не был подробно описан, но, вероятнее всего, это была обычная машина для забивки свай – тяжелый груз, поднятый лебедкой внутри поддерживающей рамы. Материал между сваями выбирался до твердого основания. После этого строили опору из пуццолана.

Рис. 4.6. Мост Фабричо (справа), построенный в 62 г. до н. э. и до сих пор стоящий, Рим

Если глубина была слишком велика для этого метода, римляне, вероятнее всего, окружали нужный участок крепью из свай, переплетенных ивовыми прутьями, сделанной водонепроницаемой с помощью глины – если пуццолан оказывался недоступным. Потом пространство внутри крепи осушалось с помощью водяных колес или винтов, и устраивалась прочная сухая кладка из тесаного камня – прямо на каменистом основании или на сваях, забитых в дно намного ниже уровня воды. Считается, что свайные основания моста Элия (ныне мост Святого Ангела) построены именно таким образом, поскольку они уходят более чем на 16 метров под Тибр. Однако, если судить по числу римских мостов, снесенных наводнениями, римские инженеры нечасто прибегали к столь трудоемким и дорогостоящим процедурам. Мост Фабричо, возведенный в 62 году до н. э., стоит до наших дней.

Мост Юлия Цезаря (рис. 4.7), построенный через Рейн в 55 году до н. э. в районе Мозеля и дальше – у Бонна, хорошо известен школьникам из-за причиняющей большое беспокойство латыни, которой он его описал. Инженеры Цезаря завершили строительство за десять дней после того, как собрали все материалы на берегу. Он имел длину ¼ мили, был построен на древесине, уложенной на сваи, забитые пучками на расстоянии 25 футов. Как крепилась древесина – не сказано в книге IV его «Записок». Цезарь, должно быть, очень спешил, иначе построил бы более прочную конструкцию. Между прочим, всего лишь через восемнадцать дней он приказал уничтожить мост. Более поздние римские мосты через Рейн тоже были из дерева. Никаких арочных камней не было обнаружено в их развалинах в Майнце, Треве или Кёльне. Дерево укладывалось на массивные опоры из каменных блоков, скрепленных между собой скобами и запечатанных свинцом. Опоры были установлены на пучках из 150–200 свай, забитых глубоко. Те, что в Кёльне, пришлось взрывать, чтобы извлечь из дна реки. Инженеры Константина построили мост в 310 году.