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

Промышленная революция в Англии стимулировала важные усовершенствования во внутренних перевозках, сначала по дорогам и каналам, потом по железным дорогам. В начале XVIII века в Британии, в большинстве своем, были очень плохие дороги, а судоходных каналов и вовсе не существовало. Поскольку после ухода из Англии римлян не существовало эффективной программы строительства и ремонта дорог, такое положение не вызывает удивления. Даниель Дефо в 1724 году в своей книге «Путешествие по всему острову Великобритания» писал о Северной дороге из Данстейбла через Лестер и Ноттингем следующее: «Она пугает путешественников, а чужестранцы удивляются, как, учитывая огромное количество экипажей, постоянно проезжающих с тяжелыми грузами, эта дорога до сих пор существует. На самом деле большое число лошадей, которых убивает труд на этой дороге, является таким бременем для страны, что строительство мощеных дорог, как это делали римляне прошлого, представляется намного дешевле». Он подчеркивал необходимость новых мостов на дорогах. «Они не только спасают от воды, которая без этого часто разливается и затапливает дорогу. Иногда она резко поднимается на опасную высоту из-за сильных дождей, и замечено, что зачастую намного опаснее попытки перебраться через маленькие ручейки и речушки, ставшие глубже из-за сильных ливней, – ведь путешественники не ожидают от них ничего более дурного, чем переправляться через крупные реки, где опасность известна и можно принять меры, чтобы ее избежать».

Безусловно, такие дороги не были пригодны для перевозки возросшего количества товаров, которые производились в конце XVIII века. Правда, Дефо отмечал, что не все английские дороги так плохи, как те, что он описал. Тем не менее, в общем, дороги были в совершенно неадекватном состоянии даже для путешествующих торговцев начала века, возивших свои товары из города в город на вьючных животных. К середине века, когда писал Дефо, создаваемые во многих местах парламентом дорожные тресты – turnpike trusts – уже сумели отремонтировать некоторые дороги и даже построить ряд новых, но тем не менее писатель утверждал, что «внутренним перевозкам в Англии сильно мешает плохое состояние дорог».

Только во второй половине века произошли важные инженерные прорывы в области дорожного строительства. Все они, по большей части, были основаны на предшествовавшем французском опыте. Строительство английских каналов, которое началось во второй половине века, также опиралось на работы французских инженеров. С появлением новых дорог и каналов увеличилась потребность и в мостах.

Строители не использовали цемент для дорожных покрытий до самого конца XIX века. Не думали они и об асфальте, хотя сэр Уолтер Рэли видел его во время визита в Тринидад в 1595 году и высоко оценил, как материал для заделывания швов на кораблях. Его стали использовать при строительстве дорог только двумя с половиной веками позже. Инженеры промышленной революции следовали практикам, мало чем отличавшимся от римских практик Средневековья. Они принимали во внимание главным образом сжатие под колесами транспортных средств, рассчитывая прочность дороги. Только относительно недавно, когда появился самодвижущийся транспорт с резиновыми шинами, дорожные строители обратились к железобетону. Поскольку лошадям необходима эластичная опора, наши современные дороги были бы совершенно неприменимы в эпоху гужевого транспорта.

Крупные европейские дороги в Средние века, конечно, поддерживались, но не более того. Только когда рухнул феодализм, амбиции стали национальными. Быстрая связь была жизненно важной для защиты больших территорий, находящихся под централизованным контролем. Крупным городам нужны были дороги для снабжения из удаленных регионов, а также хороший доступ к другим распределительным центрам. Национальные интересы в дорожной инженерии распространялись медленно, но, наконец, когда потребность уже нельзя было игнорировать, французы в 1716 году создали Corps des Ponts et Chaussees – Корпус мостов и дорог. Француз определил принципы современного дорожного строительства, которые просуществовали, пока современные дорожные инженеры не начали использовать когезионные материалы. Пьер-Мари-Жером Трезаге (1716–1796) впервые сформулировал научный подход к дорожному строительству. Это было в 1764 году. В это время знаменитые строители Джон Лоудон Макадам (1756–1836) и Томас Телфорд (1757–1834) были еще детьми восьми и семи лет.

Дороги из щебня существовали и до Трезаге, Телфорда и Макадама. Согласно трудам француза Юбера Готье, маленькие камни укладывали на ребро и утрамбовывали более мелким материалом. В это время трактаты по дорожному строительству стали появляться в Англии и германских государствах. Шло строительство на аналогичных принципах в Швеции и России. Однако именно Трезаге систематически усовершенствовал римский фундамент и завершил строительство дорожного полотна щебнем, тщательно отобранным по размерам. Уменьшив толщину дорожных одежд до примерно 10 дюймов, Трезаге укладывал первый слой камней на ребро, чтобы отдельные камни можно было сдвинуть с помощью молотка ближе, чем если бы они лежали как попало (рис. 8.1). Второй слой тоже укладывали вручную и сдвигали молотками, чтобы не оставалось щелей. Они оба делались параллельными верхнему завершающему слою. Третий и последний слой толщиной 3 дюйма состоял из твердых камней размером с грецкий орех. Поскольку именно верхний слой, по мнению Трезаге, определял прочность дороги, он выкладывал его из самого твердого камня. Он настаивал на постоянном содержании дорожного покрытия в исправном состоянии. Хотя Пьер Трезаге дал своей стране лучшие в мире дороги, он вошел в историю только как генеральный инспектор дорог и мостов на службе у Людовика XVI. После революции он умер в нищете, и к началу эпохи Наполеона о нем уже почти забыли.

Рис. 8.1. Различные поперечные сечения дорог: a – французская дорога до 1775 г.; б – дорога Трезаге; в – дорога Телфорда; г – дорога Макадама

Дороги Томаса Телфорда строились с тем же намерением – делать нижние слои настолько стабильными, чтобы они могли выдержать нагрузку от движения по дороге, даже если грунты под ними пористые и податливые. Шотландец делал нижние слои плоскими, возможно, потому, что начинал как каменщик, а выпуклость получал, делая верхние слои толще в центре, чем по бокам (рис. 8.1). Средний слой – 7 дюймов щебня, причем камни были достаточно мелкие, чтобы пройти через кольцо 2½ дюйма. Верхний слой – гравий размером дюйм или около того. Две лучшие дороги Телфорда соединяют Глазго и Карлайл (протяженность 100 миль), а также Лондон и валлийский город Холихед (протяженность 300 миль). Последняя строилась с 1815 до 1828 года как часть почтовой дороги в Ирландию и стоила 3,5 миллиона долларов. А там, где она пересекала пролив Менай, Телфорд построил свой знаменитый подвесной мост.