Строительство тоннелей под Ла-Маншем

 

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  Санкт-Петербургский государственный  горный институт им. Г.В. Плеханова 

(технический  университет)

 

Кафедра СГП и ПС 
 

РЕФЕРАТ 
 
 

         По дисциплине:                                    История горного дела._______________

                                                                       ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

                
 

Тема: Строительство тоннелей под Ла-Маншем.  
 
 

Автор: студент  гр.   ГС-08-2        ____________________                   /Ница А.П./

                                                ^{(подпись)                                    (Ф.И.О.)} 
 

ОЦЕНКА:___________ 

 

Дата: _________________ 
 

ПРОВЕРИЛ:     профессор            ________________                             /Протосеня А.Г./

                          ^{(должность)                                (подпись)                                                                            (Ф.И.О.)} 
 
 

Санкт-Петербург

2011

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История возникновения. 

  Давным-давно, примерно 13000 лет назад Британия и континентальная Европа были единой частью суши, а река Темза, на которой стоит английская столица Лондон, являлась левым притоком Рейна, на берегах которого раскинулся немецкий Дюссельдорф. Когда растаяли ледники, уровень моря поднялся, и обширные территории превратились в дно Северного моря. Британия отделилась от основного материка проливом Ла-Манш и стала островом. Идею вновь связать две важнейшие части Европы сухопутной дорогой жители Старого Света вынашивали давно. Правда, для того чтобы воплотить эту мечту в жизнь, требовались две вещи. Во-первых, подходящий уровень развития техники и, во-вторых - мир.

  Идея строительства тоннеля под Ла-Маншем возникла в конце XVIII — начале XIX века. В 1802 французский инженер Альберт Матье-Фавье высказал идею строительства тоннеля. Согласно проекту, тоннель должен был освещаться масляными лампами и по нему должны были путешествовать конные экипажи. Для вентиляции предусматривались отдушины, ведущие к поверхности моря. В те времена стоимость строительства была оценена в 1 миллион фунтов стерлингов (примерно 66,4 миллиона в ценах 2005 года). Этот проект был предложен Наполеоном при заключении мирного договора между Англией и Францией, однако из-за войны он так и остался на бумаге.

  В 1856 году другой француз, инженер Томе де Гамонд, предлагал строительство железнодорожного туннеля, чтобы соединить Францию с Англией. Французы согласились, но англичане колебались. Тогда де Гамонд посоветовался с Питером Барлоу, британским горным инженером. Затем, в 1872 году, Барлоу и его сотрудник сэр Джон Хо́кшо стали вместе собирать деньги на строительство перемычки. В 1875 Питер Уильям Барлоу, один из строителей первого метрополитена в мире — лондонского, предложил провести стальную трубу по дну пролива, внутри которой будет размещён тоннель. Однако идея была отклонена. Одновременно французский и английский парламенты приняли постановление о строительстве тоннеля. Из-за отсутствия финансирования проект был запущен лишь год спустя.

  После поражения во Франко-прусской войне французы предложили англичанам сплотиться для противодействия новому сильному врагу — германскому кайзеру. Соседи начали вновь разрабатывать проект тоннеля. В 1881 году навстречу друг другу были пущены два проходческих щита компании «Beaumont & English» — самые мощные и технически совершенные в то время. За первый год с обеих сторон было прорыто примерно по 2 км пути: ожидалось, что подземная встреча рабочих произойдёт через пять лет. Однако в 1883 году прокладку тоннеля под Ла-Маншем прекратили. Английские политики и журналисты всё чаще выступали с заявлениями, что тоннель станет прекрасным подарком для их потенциального врага — в случае конфликта французы легко смогут атаковать Британию через тоннель. Вплоть до Второй мировой войны все проекты тоннелей или мостов через Ла-Манш встречали жёсткий отпор со стороны британского правительства. Отношение к проекту изменилось лишь в середине 1950-х годов. 

Проект  современного тоннеля. 

  После Второй мировой войны идея постройки тоннеля вновь была возрождена. В 1957 была сформирована исследовательская группа, которая в 1960 в своём отчёте порекомендовала прорыть два главных тоннеля и один служебный между ними. Проект был одобрен и запущен в 1973. Из-за очередных финансовых проблем спустя два года, когда был прокопан тестовый тоннель длиной 250 метров, он снова был остановлен.

В 1984 году правительства Великобритании и Франции пришли к выводу, что без дополнительного привлечения частных средств строительство невозможно. Из четырёх предложенных был выбран план, наиболее сходный с проектом 1973 года. 20 января 1986 он был опубликован. 12 февраля оба правительства подписали договор по строительству тоннеля в Кентербери и ратифицировали его в 1987.

  По проекту тоннель должен был соединять два города — Кале с французской стороны и Фолкстоун с английской (этот путь длиннее самого короткого из возможных). Рыть предполагалось в легко податливом меловом геологическом слое, поэтому тоннель должен был пролегать глубже, чем планировалось — примерно на 50 метров ниже дна пролива, причём южная часть должна пролегать глубже, чем северная. Дно пролива состоит из разных видов грунта, а для рытья тоннеля подходит по свойствам только один слой и поэтому тоннель получился такой сложной конфигурации. (рис.1). Из-за этого французам сначала пришлось строить шахту диаметром 50 м и глубиной 60 м, чтобы достичь песчаника.

 

 

Рис.1 

Строительство. 

  Главным  подрядчиком строительства тоннеля  стал англо-французский консорциум TransManche Link, состоящий из десяти  строительных компаний и пяти  инвестиционных банков обеих  стран-участниц.

  Для строительства тоннеля были разработаны 11 специальных проходческих щитов с диаметром ротора 8 метров. Во время работы ротор вращался с частотой 2-3 оборота в минуту. 15 декабря 1987 года заработал первый проходческий щит для горизонтальных выработок, а годом позднее, 28 февраля,— его французский двойник. Их работа заключалась в том, чтобы бурить тоннель сообщения диаметром в 4,8 метра, рассчитанный на хозяйственные нужды и непредвиденные случаи. Более мощные проходческие комбайны прокладывали путь через скалу, чтобы провести два главных тоннеля, каждый диаметром по 7,6 метра с отделкой.

  В глубине тоннеля практически без перерыва работало 11 щитов одновременно. Три из них прокладывали тоннель от Шекспир-Клиффа в сторону Британского терминала, сразу за Фолкстоном. Три других двигались к морю под Ла-Маншем навстречу трем французским щитам, которые начали с шахты в Сангате. И два оставшихся проходческих щита бурили три тоннеля вглубь страны оттуда к терминалу в Кокеле, около Кале.

  Эти машины во время работы одновременно укрепляли стены бетонными сегментами, образующими охватывающие ствол тоннеля полутораметровые кольца. На установку каждого кольца требовалось в среднем 50 минут. Английские машины в среднем в неделю прорывали около 150 метров, тогда как французские — 110 вследствие различной конструкции машин и условий для бурения. Для того, чтобы оба конца встретились в одном месте, использовалась лазерная система позиционирования. Благодаря этой системе обе стороны встретились в намеченной точке 1 декабря 1990 на глубине 40 м от дна пролива. Погрешность составила 0,358 м по горизонтали и 0,058 м по вертикали. Всего английской стороной проделано 84 км тоннелей, а французской — 69 км. Последние метры тоннеля английские и французские бурильщики проделали вручную — с помощью кирок и лопат. После этого главные тоннели соединились и английские проходческие щиты были отведены в подземные депо, а французские — демонтированы и убраны из тоннеля. Чтобы направлять машины, оператор смотрел в экраны компьютеров и видеомониторы. Перед началом тоннельных работ спутниковые обсерватории помогали рассчитать во всех подробностях точный путь. Узкими сверлами зондировали образцы известковой глины, показывающие, в каком направлении двигаться более, чем на 150 метров. Лазерный луч, направляемый на светочувствительную точку комбайна, помогал водителю выбирать правильное направление. В шести-восьми километрах от берега проходческие комбайны строили под Ла-Маншем переходы, по которым, когда нужно, поезда можно было бы перевести из одного тоннеля в другой. Через каждые 375 метров бригады проходчиков, оснащенные малогабаритной техникой, прокладывали переходы, чтобы соединить главные тоннели со служебными.

  В арке над служебным тоннелем провели каналы снижения давления, которые соединили два главных тоннеля.

  За время строительства было изъято 8 миллионов кубометров породы. Каждая сторона распорядилась своей частью по-своему. Французы просто смешали землю с водой и вывели полученную пульпу обратно в море. А из породы, вынутой англичанами, на британском берегу был образован искусственный мыс Шекспира площадью 90 акров (0,36 км), на котором впоследствии был устроен парк.

Проект  был завершён за семь лет силами 13 тысяч рабочих и инженеров. 
 

Работы  по бурению начались 15 декабря 1987 года, а закончились в июне 1991-ого. Эти работы заняли гораздо больше время, чем планировалось на этапе проектирования. Итак, английские и французские бригады двигались на встречу, друг другу с разных берегов Ла-Манша, при этом точность бурения сверялась по лазерной системе позиционирования.

 

Однако вернемся к конструктивным особенностям проходческих щитов, которые кроме имени «Бомон»  получили еще название «Перфораторы». При помощи бурильных машин такого рода стало возможным проделывать  огромные отверстия диаметром от 1.8 метра до 6 метров. Кстати, подобные модели использовались и для рытья туннеля под Гудзоном в США. Под Ла-маншем пробная штольня, пройденная в меловых породах, составила около 1856 метров в длину.

Бурильная машина типа «Бомон» состоит из стальной трубы, которая завершается резцом. Забойное место штольни закрывается стальным щитом. Длина трубы может быть различной от 1.5 метров до 3.1 метра. Диаметр трубы обычно варьирует от 1.8 м. до 3 м. В машинах-перфораторах, использовавшихся для проходки тоннеля под Ла-Маншем, диаметр ротора составлял 8 метров, а его скорость вращения достигала 2-3 об./сек.

 

Ротор машины «Бомонт» приводится во вращение посредством  сжатого воздуха, а движение вперед обусловлено работой гидравлических прессов. Под Ла-Маншем бригады бурильщиков осуществляли проходку со скоростью около 1 метра в час, что очень не плохо для довольно прочного мелового генеалогического слоя.

Эти машины во время  работы одновременно укрепляли стены  бетонными сегментами, образующими  охватывающие ствол тоннеля полутораметровые кольца. На установку каждого кольца требовалось в среднем 50 минут. Английские машины в среднем в неделю прорывали около 150 метров, тогда как французские — 110 вследствие различной конструкции машин и условий для бурения. После того, когда машины встретились неподалёку от середины тоннеля (англичане прорыли больше половины), французские машины разобрали и вывезли, а английские отвели в сторону от основного тоннеля и оставили в камнях.

Для того, чтобы  оба конца встретились в одном  месте, использовалась лазерная система позиционирования. Благодаря этой системе обе стороны встретились в намеченной точке 1 декабря 1990 на глубине 40 м от дна пролива. Погрешность составила всего лишь 358 мм по горизонтали и 58 мм по вертикали. Всего английской стороной проделано 84 км тоннелей, а французской — 69 км. Последние метры тоннеля английские и французские бурильщики проделали вручную — с помощью кирок и лопат.

  

Церемония открытия Евротоннеля Елизаветой II и Франсуа  Миттераном

Фотография Фотослужбы Министерства иностранных дел Франции

За время строительства  было изъято 8 миллионов кубометров породы. Каждая сторона распорядилась  своей частью по-своему. Французы просто смешали землю с водой и  вывели полученную пульпу обратно в  море. А из породы, вынутой англичанами, на британском берегу был образован искусственный мыс Шекспира площадью 90 акров (36 гектар), на котором впоследствии был устроен парк.

Проект был  завершён за семь лет силами 13 тысяч  рабочих и инженеров.

6 мая 1994 года  Евротоннель был торжественно открыт лидерами государств-участников — королевой Великобритании Елизаветой II и президентом Франции Франсуа Миттераном. Спустя 8500 лет со времён последнего ледникового периода стало вновь возможным перейти посуху из континентальной Европы в Великобританию.