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

О прямоте римских дорог говорят слишком много. Они выглядят прямыми на карте, хотя в действительности идут в одном направлении, не являясь идеально прямыми. Грома – инструмент, использованный римскими инженерами, не приспособлен для землемерной съемки на больших расстояниях. На самом деле они, вероятно, спрямляли свои дороги не с помощью специальных инструментов, а глядя вдоль ряда прямых реек или используя дымовой сигнал, заметный над встретившейся на пути возвышенностью. Даже если так, некоторые римские дороги в Англии не отклоняются от прямой линии больше чем на четверть или половину мили на протяжении 20 или 30 миль. Дорожные строители Рима допускали более крутые уклоны, чем сегодня, иногда достигая градиента в 1 фут на 5, или 20 процентов. Прорези в скалах часто очень глубокие. Есть запись о 117-футовой врезке в мраморную скалу на Аппиевой дороге возле Террачино. Такие прорези, вероятно, делались вручную, поскольку римляне не знали взрывчатки. Возможно, они расщепляли камень нагреванием с последующим резким охлаждением водой. Иногда они прокладывали тоннели через горные хребты. Тоннель Фурло на Фламиниевой дороге в Апеннинах имел длину 984 фута. Если строители чувствовали необходимость повысить уклон, независимо от длины, они делали это без колебаний. Насыпь через понтийские болота, что недалеко от Рима, протянулась на 18 миль.

Знаменитые римские дороги следует оценивать по адекватному выполнению ими функций, для которых они строились. Нет никаких сомнений в том, что в свое время они были в высшей степени эффективны. А в некоторых отношениях их достоинства вне времени. Римские viae строились надолго и выдержали испытание временем. На некоторых участках Аппиевой дороги изначальное дорожное полотно продолжало работать и в конце XIX века. Если верить римским рассказам, оно было не больше изношено, чем через 30 лет после его укладки. Поэт Гораций упомянул о своем путешествии из Рима в Бриндизи по Аппиевой дороге.

Хотя римские дороги были построены на века, им не хватало гладкости армированного бетона и упругости щебня XIX века. Их инженеры использовали щебень и, возможно, дорожные катки. Им был знаком природный асфальт, и они знали, как вавилоняне строили с его помощью. Но они не совмещали асфальт со щебнем. Этот лучший тип дорожной поверхности не использовался еще много веков. Римляне знали, что из их пуццолана получается превосходный цемент, но они никогда не наливали его в формы, чтобы изготовить плиты для дорожного строительства. Да и мысль о соединении металла и бетона для придания ему большей прочности, вероятно, их не привлекала, хотя греки укрепляли каменные кладки железными прутками. Если провести сравнение с современными дорогами, будет справедливо уподобить самые важные римские viae с мостовыми из гранитных блоков на некоторых наших городских улицах.

В римские времена существовали некоторые проекты, которые мы сегодня назовем мелиорацией, регулированием речного стока, мерами против наводнений. Дамба Кар-Дайк шириной 60 футов и длиной 40 миль сделала возможным осушение плодородной территории вокруг Уоша, Англия. Сложное хитросплетение дренажных каналов под Римом, причем некоторые из них достаточно большие, как канализационные трубы в Париже в более поздние времена, сохраняло городские фундаменты прочными, хотя они стояли на болотистой почве. Юлий Цезарь потребовал, чтобы Понтийские болота и озеро Фучино были осушены и засеяны, чтобы увеличить снабжение города продовольствием. Эти болота до недавнего прошлого являли собой большую угрозу для здоровья жителей. Многие авторитеты уверены, что малярия добавила слабости римскому народу и в конечном счете способствовала его падению. Понтийские болота должны были осушить по требованию Цезаря, но причины этого требования нам неизвестны. На протяжении веков делались соответствующие попытки по приказу императоров, пап и других властей, но, только когда за дело взялся Бенито Муссолини, проект был наконец завершен. Его стоимость составила 35 миллионов долларов.

Мелиорация земель велась в бассейне озера Фучино по указанию императора Клавдия и через 100 лет после смерти Цезаря. Озеро располагается высоко в Апеннинах, в 50 милях к востоку от Рима. Из-за отсутствия адекватного водостока уровень воды в нем поднимался и опускался с дождями, часто разрушая крестьянские хозяйства на берегу. Инженеры Клавдия решили пробить тоннель в горе и отвести избыток воды в реку, расположенную в 3,5 мили к западу. Тоннель был пробит в скале на 1000 футов ниже вершины и тянулся на средней глубине 300 футов, пока не достиг реки. Общее снижение составило 28 футов на 3½ мили. Площадь поперечного сечения тоннеля – около 100 квадратных футов. Было построено приблизительно 40 шахт, самая глубокая – 400 футов. Многие из них были выложены древесиной, камнем или кирпичом. Кроме того, целая сеть наклонных галерей вела с поверхности к шахтам и тоннелю. Общая длина галерей и шахт по меньшей мере вдвое превышала длину главного тоннеля. Трудности с освещением и вентиляцией, вероятно, были весьма существенными. Две трети расстояния приходились на твердый камень, а оставшаяся треть – на грунт, который даже сегодня считался бы проблемным. Строители пробивались сквозь скалу, используя зубило и расщепляя камень, обливая нагретые поверхности холодной водой – древняя практика горных работ, кое-где сохранившаяся до нашего времени. Они поднимали осколки через шахты в медных ведрах, окованных железом, с помощью канатов и воротов, приводимых в движение мускульной силой. Согласно историку Светонию, работа потребовала усилий 30 000 человек на протяжении 11 лет. Ее стоимость была оценена в 1876 году и составила 70 миллионов долларов. Это был самый длинный искусственный подземный путь в мире до открытия в 1876 году тоннеля Мон-Сени.

Имя талантливого инженера, разработавшего проект Фучино, осталось неизвестным. Его первоначальные планы были отчасти нарушены подрядчиком, который носил красивое имя Нарцисс и был фаворитом императора Клавдия. Судя по всему, с ходом работ его одолела жадность. Тоннель не был четко выверен ни по направлению, ни по уклону, шахты располагались неравномерно, а поперечное сечение во многих местах было меньше, чем предполагалось. В результате тоннель работал не так, как должен был. Последующие императоры ремонтировали его в течение века или двух, они даже усовершенствовали его, но потом он все же вышел из употребления. Новый тоннель был проложен в 1875 году. Недостатки прошлого были исправлены, и уровень воды в озере Фучино понизился больше, чем по римскому плану.

Река Тибр представляла собой большую проблему для римских инженеров-гидравликов. Имеются в виду меры против наводнений. В I веке до н. э. они предприняли шаги для решения проблемы, которые работают и сегодня. Они ограничили реку стенами, поставленными с интервалами с каждой стороны. Таким образом, в период низкой воды река течет в узком русле, когда вода прибывает, она оказывается в более широком канале, а во время разлива – в самом широком. Считалось, что усиливающееся течение при низкой воде будет очищать канал и его не придется драгировать. План работал в верховьях реки, но в низовьях усиливал заиливание и уничтожил естественную гавань в Остии.