© 2018–2019 Train and Brain

Водный мир

Современные буровые машины уже дают техническую возможность строить многокилометровые подводные трассы. Потенциальная стоимость проектов пока отпугивает заказчиков. Однако скоро в мире может появиться несколько железнодорожных маршрутов длиной около 100 км или больше, проложенных по морскому дну.

Водный мир

Современные буровые машины уже дают техническую возможность строить многокилометровые подводные трассы. Потенциальная стоимость проектов пока отпугивает заказчиков. Однако скоро в мире может появиться несколько железнодорожных маршрутов длиной около 100 км или больше, проложенных по морскому дну.

Особые обстоятельства

Долгое время трассы для поездов, проложенные под водой, оставались лишь фантазией футурологов. Хотя Жюль Верн еще в XIX веке рассуждал о подобном маршруте под Атлантикой, его современники были готовы прокладывать лишь тоннели длиной несколько сот метров.

В XX веке сложность проектов выросла, но и тогда обычно строили короткие тоннели под реками или заливами глубиной 5–30 м, а длиной порядка 10 км. Инженеров-практиков сдерживала сложность работ: угроза проседания грунта, необходимость гарантировать вентиляцию, кондиционирование, электрификацию. Часто такие проекты предусматривали лишь автомобильное движение. За создание железнодорожных многокилометровых подводных трасс власти брались лишь в самых крайних случаях.

Самым громким из таких проектов был евротоннель под проливом Ла-Манш, который связал побережья Британии и Франции. Эту идею обсуждали около 100 лет, но работы по строительству тоннеля начались в 1988 году. Протяженность составила 51 км, а подводная часть — 39 км.

Евротоннель удалось построить в относительно сжатые сроки, приблизительно за шесть лет. Железнодорожный тоннель Сэйкан, который проходит под проливом Цугару и соединяет префектуру Аомо­ри на острове Хонсю и остров Хоккайдо, имеет сопоставимую протяженность 53,85 км. Правда, подводный участок короче — 23,3 км. Строительство велось с 1971 по 1988 год. Затем до 2016 года он перестраивался под движение высокоскоростных поездов. Также впервые в истории под водой построили две железнодорожные станции.

Для второй половины XX века Сэйкан казался опережающим время. Тоннель проходит на глубине 100–140 м ниже уровня морского дна. Решение о строительстве принимал парламент Японии. Если бы не тайфун, приведший к затоплению нескольких паромов с людьми в проливе, то работы не начались бы, возможно, и по сей день.
ТУННЕЛЬ ПРОХОДИТ НА ГЛУБИНЕ 100–140 м НИЖЕ УРОВНЯ МОРЯ
Проект тоннеля между Данией и Германией — самый масштабный в Европе. Фото: Femern A-S

Китайская экспансия

В последние несколько десятилетий в Китае смогли существенно улучшить характеристики щитовых буровых машин и совершили революцию в технологии прокладки подводных тоннелей. Разработанные в Китае модели ТБМ и их диски запатентованы и охраняются законами об интеллектуальной собственности.

В Поднебесной подводные тоннели сегодня уже позиционируют как обычную строительную операцию.

В 2018 году в Пекине начали расчет стоимости строительства высокоскоростной железнодорожной трассы между Нинбо (портовым городом в районе Шанхая) и Чжоушань (архипелагом на восточном побережье) длиной 77 км. Она включает подводный тоннель протяженностью 16,2 км. Предполагается, что скорость в нем составит 250 км/ч. Запустить в тоннель планируется не обычный локомотив, а поезд на магнитной подвес­ке, парящий над монорельсом, — Maglev. Предполагается, что диа­метр тоннеля составит 14 м, для его прокладки применят подвод­ный щит длиной 11 км. Проходить он будет на глубине до 78 м.

Фактически это лишь проба сил перед реализацией куда более глобальных проектов. К концу 2030 года китайские власти надеются построить тоннель под Бохайским морем, между Далянем (Ляонин) и Яньтаем (Шаньдун). Протяженность трассы составит 123 км, из них под водой — 90 км.
В основе конструкции тоннеля Дубай — Мумбай технология плавучих мостов . Фото: Realty Merchant/youtube.com
В 2030-х годах в Китае также предлагают завершить строительство автомобильно-железнодорожного подводного тоннеля, который свяжет материк с островом Тайвань. Подвод­ная часть конструкции составит 135 км, диаметр будет равен 10 м, а максимальная разрешенная скорость движения на отдельных участках — около 250 км/ч. Правда, пока план не согласован с соседним государством. Учитывая натянутые отношения между странами, заявленные сроки могут быть сдвинуты.

Китайцы даже готовы поставить производство тоннелей на экспорт. Сейчас они ведут переговоры о содействии в прокладке подводной трассы между Таллином и Хельсинки длиной 100 км.

Энтузиазм властей Китая вселил представителям международных инженерных компаний веру в реанимацию, возможно, самого обсуждаемого железнодорожного проекта десятилетия — трассы под Беринговым проливом. Этот тоннель протяженностью 103 км может стать частью перспективного железнодорожного маршрута Китай — Россия — Канада — Америка длиной 13 тыс. км. Проект последний раз обсуждали в 2014 году, но затем перенесли на не­определенный срок из-за технических, финансовых и политических сложностей.

Чудо техники

Раньше при прокладке тоннелей часто использовался секционный метод. В этом случае отдельные элементы конструкции строятся на берегу, а потом опускаются и монтируются в заданную точку. Постепенно все более популярным стал щитовой метод, когда используются машины, оборудованные гигантским резаком.

Размеры крупной тоннельной буровой машины (ТБМ) — 15 м в диаметре (высота стандартного пятиэтажного здания) и 120 м в длину. Она «пожирает» грунт с помощью твердосплавных резаков, установленных на дисковом буре, а образовавшийся тоннель тут же облицовывается тюбинговыми блоками. Обычно при строительстве тоннеля используют две машины, которые движутся навстречу. Каждая способна проходить до 80 м в день. В мире существуют и чуть меньшие экземпляры ТБМ, например высотой 8,5 м.

Гигантский режущий диск щитового комплекса — залог проходимости машины. Хотя первая щитовая машина прорыла тоннель еще в 1925 году, в 2010-х технология вышла на новый уровень.

ТБМ оснащаются функцией балансировки давления грунта (EPB). Это позволяет им работать на неустойчивой местности или под конструкциями, чувствительными к волнениям грунта.

Костер амбиций

Получается, что современные буровые машины дают техническую возможность строить многокилометровые подводные трассы, но это недешево. По данным Bloomberg, смета евротоннеля превысила первоначальную стоимость вдвое и составила 9,5 млрд фунтов стерлингов. Стоимость тоннеля Сэй­кан была еще меньше — «всего» 3,6 млрд долл. Правда, большая часть работ была оплачена в ценах 1970–1980-х годов.

Расходы на новые тоннели не кажутся намного ниже. Китайские компании пока скупо предоставляют информацию о рентабельности своих проектов. Заявлена лишь стоимость тоннеля под Бохайским морем — 43 млрд долл. Но развернутого обоснования этих цифр пока не предоставлено.

Зато стоимость работ можно сопоставить, допустим, с расходами на тоннель East-West Metro, который строился в Индии в 2017–2021 годах и пока не закончен. Трасса соединит два города: Калькутту и Хаору. Общая длина маршрута — 16,6 км, а протяженность подводного участка — «скромные по нынешним временам» 520 м. Глубина тоже невелика — 13 м под руслом реки. Работы выполнят современные буровые машины, оснащенные режущим диском длиной 8,5 м. Предварительная смета работ уже достигла 1,17 млрд долл.
Буровые машины еще не стали массовым, доступным орудием
Тоннель Сэйкан, который проходит под проливом Цугару, имеет протяженность 53,85 км . Фото: Kyodo/AP/East News
Расходы на строительство подводных трасс в странах западного мира, разумеется, выше, чем в Индии или Китае. Пожалуй, самый глобальный европейский проект — автомобильно-железнодорожный тоннель по дну Балтийского моря протяженностью 17,9 км между Данией и Германией. Проходить он будет на глубине 40 м. Предполагается, что в 2029 году он соединит острова Фемарн и Лолланд. Ориентировочный бюджет проекта согласовывают много лет и уже утрясли его с 8,7 до 7 млрд евро, но не более.

Выходит, буровые машины еще не стали массовым, доступным орудием и как минимум в ближайшее десятилетие многокилометровые железные дороги ниже уровня моря будут строить нечасто.

Подводная альтернатива

Технология прокладки подводных железнодорожных трасс с помощью бурильных машин сегодня хотя и доминирующая, но не единственная. Власти Индии и ОАЭ планируют построить тоннель между городами Дубай и Мумбай по иному проекту.

В основу конструкции предполагается положить технологию создания плавучих мостов и морских платформ. Изогнутые трубы-желобы в этом случае разместят под поверхностью Аравийского моря, на глубине, достаточной, чтобы избежать колебаний воды и влияния погодных условий. Трубы стабилизируют, прикрепив к понтонам. По тоннелю должен будет ходить вакуумный поезд. Общая протяженность трассы составит чуть менее 1900 км, которые капсула с пассажирами сможет преодолеть за два часа со скоростью 600–1000 км/ч. Предварительная стоимость воплощения этой концепции пока неизвестна.

КОРОТКО

  • Размеры самой крупной тоннельный буровой машины — 15 м в диаметре (высота стандартного пятиэтажного здания) и 120 м в длину.
  • В 2030-х годах в Китае предлагают построить автомобильно-железнодорожный подводный тоннель, который свяжет материк с островом Тайвань.
  • Самый амбициозный проект подводной трассы в Европе — тоннель по дну Балтийского моря между Данией и Германией протяженностью 17,9 км.