Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Подводные туннели

Виды сооружений для перехода через водную преграду


Виды сооружений для перехода через водную преграду

Подводный тоннельный переход, обобщенная схема которого в транспортном варианте показана на рис. 1, является одним из видов искусственных сооружений, создаваемых для преодоления водной преграды — реки, канала, водохранилища, морского пролива, бухты, залива и т. п.



Рис. 1. Принципиальная схема подводно-тоннельного транспортного перехода:
а — береговой участок, сооружаемый в условиях устойчивых, водонепроницаемы* пород; в - то же. — слабых водонасыщенных пород; б — русловой. участок. 1 — тоннель; 2 — подходная выемка; 3 — подпорная стенка; 4 — портал;.5 — раструб светового перехода; 6 — рампа; 7 — длина аккомодационного участка (светового перехода); 8 — насыпная дамба; 9 — полотно проезжей части; 10-вентиляционная установка; 11 — водосборник и насосная установка


Транспортные переходы через значительные водотоки представляют собой сложные инженерные комплексы, относимые по действующей классификации к первому классу сооружений. Рациональный выбор типа перехода и его разработка при проектировании требуют большой творческой работы. Наряду с конструированием, проведением тщательного анализа и научно обоснованными расчетами всех элементов сооружения она включает в себя трудоемкие, а подчас и тяжелые полевые исследования в период изысканий. В ходе последних уточняется топография района перехода, составляется достаточно подробный инженерно-геологический разрез по створу с необходимыми для проектирования характеристиками горных пород и гидрогеологических условий, собираются гидрологические и прочие данные для расчета отверстия, проектирования регуляционных сооружений и подходов. Большое значение могут иметь также предварительные исследования будущего сооружения в целом и отдельных частей его на относительно малых моделях.

От правильности решения поставленных задач в процессе изысканий и проектирования, от того, насколько полученные «ответы» будут проверены и апробированы методом моделирования, зависят строительная стоимость транспортного перехода, последующие эксплуатационные расходы и в целом технико-экономический эффект, получаемый от постройки данного объекта.

Переход пути сообщения, будь то железная дорога, автомобильная магистраль, линия метрополитена или пешеходная дорожка, через водную преграду может быть осуществлен разными способами.

К ним относятся:
1) паромная переправа,
2) трансбордер, иначе — мостовой паром,
3) наплавной мост,
4) плавучий подводный тоннель,
5) мост с разводным пролетным строением — разводной мост,
6) мост с судоходными подмостовыми габаритами в постоянных пролетах — так называемый мост высокого уровня или, просто, высокий мост,
7) подводный тоннель, проложенный в грунте,
8) подводный тоннель-дамба,
9) подводный тоннель-мост.

В отдельных случаях особенности местных условий приводят к необходимости использовать для преодоления широкого водотока комбинированную схему, составляемую разнотипными сооружениями.

Примером этого может служить автодорожный тоннельно-мостовой переход длиной 28 км вблизи г. Норфолка на восточном побережье США. Он пересекает устьевую часть Чесапикского залива и состоит из подъездной автодороги с двумя проезжими частями протяженностью 8,9 км, четырехполосной намывной дамбы длиной 2,4 км, нескольких железобетонных эстакад общей протяженностью 19,3 км, двух мостов к двух подводных тоннелей. Оба тоннеля (один длиной 1759 м, другой- 1661 м) построены по способу погружения готовых секций.

Такого же типа переход, включающий пятикилометровый высоководный мост и подводный тоннель длиной 1,5 км, сооружается с 1966 г. в Канаде. Он предназначается для совмещенного автомобильного и железнодорожного движения через Нортумберлендский пролив, отделяющий остров Принца Эдуарда в заливе Св. Лаврентия от провинции Нью-Брансуик на материке. Район строительства отличается высокими приливами, сильными ветрами и сложной ледовой обстановкой. Несмотря на эти трудные условия, для сооружения тоннеля выбран тот же способ погружения готовых секций. Завершить строительство всего перехода стоимостью 136 млн. долл. предполагается в 1970 г.

Каждый из перечисленных видов перехода в сравнении с другими обладает в конкретных условиях рядом достоинств и недостатков, которые необходимо, тщательнейшим образом взвешивать при определении целесообразного типа транспортного пересечения, для данного створа. Поэтому решение коренной задачи проектирования перехода через водоток-выбор его типа и схемы — всегда производится на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Решения сентябрьского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС, получившие свое дальнейшее развитие в материалах XXIII съезда Коммунистической партии, указав новые пути подъема советской экономики, дали одновременно основания для уточнения методологии оценки технико-экономической эффективности капиталовложений в народное хозяйство. Главный ее принцип — на каждый вложенный рубль предприятие обязано давать максимум продукции при минимуме производственных затрат. Таким же, в общих чертах, должен быть и критерий оценки экономической целесообразности строительства транспортных искусственных сооружений, в том числе мостовых и тоннельных переходов через водотоки.

Технико-экономическое сопоставление вариантов перехода, обладающих различными преимуществами и недостатками, производится с учетом расходов как на строительство, так и на эксплуатацию проектируемого сооружения. Наряду с этим должны быть приняты во внимание также стоимость возможного простоя транспортных средств на обеих пересекающихся магистралях и другие расходы, связанные с организацией движения как сухопутного, так и водного транспорта.

Поясним примером. Если исходить только из строительной стоимости, то в большинстве случаев наиболее экономичными оказались бы паромные переправы, состоящие из береговых причалов и плавучих средств, в виде, например, буксируемых барж или специальных самоходных судов. Однако содержание паромной переправы в некоторых условиях может обходиться чрезвычайно дорого: 500 тыс. руб. в год составляет, например, стоимость эксплуатации одной из таких переправ в СССР. Перевозка людей и автомобилей через сравнительно узкий водоток (шириной около 130 м) с постоянным интенсивным крупнотоннажным судоходством осуществляется самоходным паромом и некоторыми другими плавсредствами. В зимне-весенний период приходится использовать ледоколы и все-таки нередки случаи нарушения регулярной транспортной связи между берегами водотока.

Подсчитано, что только за счет экономии на эксплуатационных расходах капитальные затраты на строительство в этом месте постоянного перехода в виде подводного тоннеля или разводного моста должны окупиться на седьмой год. Поэтому «дешевые» паромные переправы рациональны лишь при относительно незначительной интенсивности движения или в тех случаях, когда сооружение постоянного перехода связано с большими строительными трудностями. В других случаях паромные переправы признаются технически и экономически нецелесообразными, и потому вместо них предпочитают сооружать мосты или тоннели. Здесь будет уместным вспомнить Керченский пролив, преодолеваемый сейчас железнодорожным и автомобильным транспортом с помощью парома, а также паромную переправу через Ламанш, которая через несколько лет, возможно, будет заменена подводным тоннелем. О строительстве такого выдающегося транспортного сооружения недавно, после 160-летних дебатов, было принято совместное решение правительствами Франции и Великобритании. С этой же точки зрения представляет интерес недавно опубликованный проект подводного автодорожного тоннеля под проливом Босфор (рис. 2), призванного заменить действующую в настоящее время паромную переправу.

Похожие соображения возникают относительно варианта перехода типа трансбордера. Это сооружение, называемое иногда мостовым паромом, перекрывает водный путь пролетным строением, поднятым на опорах выше подмостового судоходного габарита. По пролетному строению перемещается тележка, к которой на канатах или на жесткой ферме подвешена платформа (люлька), где и размещаются перевозимые на другой берег транспортные средства.

Несмотря на сравнительно небольшую строительную стоимость, трансбордеры из-за малой пропускной способности и неудобства пользования не получили широкого распространения.



Рис. 2. Подводный двухъярусный автодорожный тоннель-дамба под проливом Босфор (проект)


Наплавные мосты, имеющие общеизвестные технико-эксплуатационные недостатки, теперь применяются сравнительно редко и не могут сопоставляться с тоннельными решениями. Другое дело — плавучие подводные тоннели. Как явствует из ряда довольно подробно разработанных предложений, у них может быть большое будущее при строительстве переходов через особенно глубокие морские проливы, как., например, Мессинский, Гибралтарский или проливы между островами Японии (рис. 3).



Рис. 3. Схема плавучего подводного тоннеля:
1 — отсек для автодвижения; 2 — отсеки для железнодорожных поездов: — приточные вентиляционные каналы; 4- вытяжной вентиляционный канал; 5 — тросы из нержавеющей стали; 6 — бетонные анкерные блоки


При меньших глубинах широких водных преград и отсутствии или малой скорости течения могут быть осуществлены известные пока также лишь в виде чертежей и описаний тоннели-дамбы (например, сооружение, предложенное для пролива Кансо в Канаде, или приведенный выше вариант тоннеля под Босфором) и подводные тоннели-мосты (рис. 4), проекты которых разработаны для нескольких переходов в разных странах.



Рис. 4. Подводный тоннель-мост (проект):
1 — вентиляционное здание; 2 — подходной участок, сооружаемый способом опускания тоннелей-кессонов; 3 — опоры; 4 — погружная секция; 5 — гидроизоляция; 6 -тротуар; 7-проезжая часть; 8 — приточный вентиляционный канал; 9 — вытяжное вентиляционное отверстие


Постоянные мосты и подводные тоннели имеют приблизительно одинаковые преимущества перед паромами и трансбордерами, однако их строительная стоимость значительно выше и ощутимее зависит от различных для каждого перехода местных условий.

На рис. 5 совмещены для сравнения схемы трех типов постоянных транспортных пересечений одного и того же водотока — мост высокого уровня, разводной мост и подводный тоннель, проложенный в грунте.



Рис. 5. Сопоставление типов транспортных пересечений водной преграды:
1- мост высокого уровня; 2 — разводной мост; 3 — подводный тоннель


Наиболее дорого обходится строительство мостов высокого уровня и подводных тоннелей, зато расходы по их эксплуатации и многообразные потери, связанные с простоями транспорта, могут быть существенно уменьшены по сравнению с вариантом разводного моста. Особенно заметно снижение транспортных расходов при тоннельном решении. Наряду с полным устранением взаимных помех сухопутного и водного-транспорта, в этом случае- иногда удается получить существенно меньшую, чем при мосте высокого уровня, разницу отметок дороги на берегах и на сооружении. В частности, именно это обстоятельство определило решение вопроса о типе перехода через р. Фрейзер (Канада) в пользу подводного тоннеля, несмотря на увеличение расходов по текущему содержанию сравнительно с мостовым вариантом высокого уровня.

Наименьшая высота подъема грузов при проезде через сооружение получается, конечно, при постройке разводного моста, который и по строительной стоимости обычно имеет преимущества перед обоими предыдущими вариантами (высокого моста — и тоннеля). Однако стоимость обслуживания и текущего содержания разводного моста через реку с интенсивным судоходством относительно велика и сравнима с соответствующими расходами по эксплуатации подводного тоннеля.



Рис. 6. Подводный тоннельный переход под р. Фрейзер (Канада)




Рис. 7. Автодорожный тоннель под Кнльским каналом:
а — продольный разрез по оси сооружения (вертикальный масштаб относительно горизонтального увеличен); б — схема продольного




Похожие статьи:
Закрытый метод сооружения тоннелей

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Подводные туннели

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум