Подводни тунели

Счита се, че първият подводен тунел е построен още през 2180 г. пр. Хр., под река Ефрат. За да бъде изграден тогава тунелът, водите на реката са били отклонени, след което през речното корито е прокаран дълбок канал, в който е построен тухлен цилиндър. След което реката отново е пусната по първоначалното си корито, а тунелът е останал сух. Векове по-късно е построен друг подводен тунел – тунелът под Темза, завършен през средата на 19 век. Тези два примера използват технологии, които през годините са се развили и усъвършенствали предвид натрупването на знания и технологичния прогрес. В настоящата статия ще проследим докъде са достигнали тези възможности, като разгледаме едни от най-дългите подводни тунели.

Подводните тунели изцяло или частично по своята дължина се намират под вода. Тяхното строителство се налага в случаите, когато изграждането на мост или фериботна връзка е невъзможно или икономически неизгодно. Едно неоспоримо предимство на изграждането на подводен тунел, вместо мостово съоръжение над водното „препятствие”, е възможността да се осъществява трафикът на плаващи средства без проблем. За да не бъде пречка на корабоплаването, мостът трябва да бъде изграден с голяма светла височина, или да е конструиран с възможност да бъде подвижен. Често, поради лоши метеорологични условия мостовете и фериботните линии може да бъдат затворени и това да усложни трафика. Докато преминаването през тунела не зависи от условията навън. Пътуването през тунел е по-бързо в сравнение с това на ферибот.

Първият подводен тунел е построен в средата на 19 век, като е приложена технология много примитивна в сравнение със съвременните технологии. Но успешният проект е дал тласък и стимул на изобретателите, за да стигнем до съвременните технически постижения и впечатляващи конструкции в наши дни. Нека разгледаме някои от най-интересните подводни тунели.

Тунелът под Темза
Тунелът под р. Темза в Лондон е най-старият функциониращ и до днес подводен тунел и е пуснат за движение през 1843 година. Тогава хиляди хора са се стекли почти от всички краища на света, за да станат свидетели на първия построен тунел под плавателна река. Тунелът свързва градовете Уопинг и Родърхайт, и макар за времето си да е бил построен за преминаване на каруци, днес тунелът играе важна роля като част от железопътната мрежа на London Overground. Тунелът е с дължина 396 метра, широк е 11 метра и висок 6 метра.

В началото на 19 век е имало належаща нужда от нова сухопътна връзка между северния и южния бряг на Темза, за да се свържат и разширят съответно доковете от двете страни на реката.

След няколко неуспешни опита за изграждане на тунел, през 1814 година инженерът Марк Брунел излиза пред Цар Александър I в Русия с план за изграждане на тунел под р. Нева в Санкт Петербург. Схемата обаче е отхвърлена, и вместо тунел е построен мост, но Брунел продължава да развива методи за тунелиране. Няколко години по-късно – 1818 г. Брунел и Томас Кохрейн патентоват технология за изграждане на тунели. И през 1823 г. Брунел изготвя план за тунел между Уопинг и Родърхайт, който да бъде построен с новата технология. Строителството започва през февруари 1825 г. За разкопаването на тунела е разработена цялостна система, състояща се от 12 големи рамки, разположени като лавици на библиотека, като всяка рамка е разделяла по височина обема на три части. Така са се образували 36 камери – работни клетки, само за един работник. Тези клетки били отворени в задната си част и затворени с подвижни прегради в предната. Предната част на тези клетки е насочена към земната маса, която трябва да бъде прокопана. И в този случай, всеки път, когато работникът отстранява подвижните прегради, той изкопава пръстта зад тях, и поставя преградата срещу новата неизкопана земна маса. Докато работниците са изкопавали в предната част, зидари са изграждали страните и дъното в задната част. Завършен е през 1853 г. и се превръща в първия тунел в историята, построен под плавателна река.

Тунелът на пристанището в Сидни (Sydney Harbour Tunnel)
Тунелът в Сидни е пътен тунел с дължина 2.8 километра и се състои от две тръби, всяка с по две платна във всяка посока. Строителството му завършва и е пуснат в експлоатация през 1992 година. И основното му предназначение е за облекчаване на трафика по Sydney Harbour Bridge – емблематичният дъгов мост на пристанището в Сидни. Тунелът се присъединява към магистрала Warringah в северната част на града и към автострада Cahil в началото на Domain tunnel.

Тунелът се състои от три секции – две секции с дължина 900 метра, които са наземни тунели и са в северната част на брега, две секции с дължина 400 метра, също наземни тунели, които са в южната част на брега и потопена тунелна труга с дължина 960 метра. В най-дълбоката си част тунелът стига до 25 метра под морското равнище.

Конструкцията на потопената тунелна част се състои от осем предварително напрегнати конструктивни елемента. Отделните конструктивни части са произведени в Порт Кембла, на около 100 километра от Сидни и впоследствие са теглени по вода до пристанището в Сидни. В изкопа за тунелната конструкция са спуснати чрез система от понтони и контролни кули. След поставяне на елементите в проектното им положение и запълване на траншеите, се изгражда скална „броня”, която да предпазва конструкцията от въздействието на морската вода и плавателни средства, корабни устройства като котви и др..

По време на строителството на тунела един от най-крайните северни пилони на моста Sydney Harbour Bridge бил конструктивно променен, за да се изгради вентилационна система и отвеждане на въздуха от тунела. Свежият въздух се доставя във всяка част на тунела посредством система от вентилирани канали. За доставянето на свеж въздух се използват 14 аксиални вентилатора, всеки с диаметър 2.5 метра. Изпускателната система се състои от 16 перки (по осем на всеки пилон на северната кула). Отходните газове се изхвърлят чрез два подземни провода (изпускателни тръби), които провеждат въздуха до върха на пилоните. Количеството въздух, което са в състояние да отведат, е до 1500 кубични метра в секунда, което се равнява приблизително на променящото се количество въздух в рамките на целия тунел в за две минути.

Тунелът е открит за движение на 30 август 1992 година, а приходите от продадените билети за тържествената церемония по откриване на тунела са дарени на Кралския институт за глухи и слепи деца.

Tokyo Bay Aqua
Tokya Bay Aqua e магистрала, комбинация мост и тунел, преминаваща през залива в Токио, Япония. Тя свързва град Kawasaki в префектура Канагава с град Kisarazu в префектурата Чиба и е част от Националната магистрала Route 409. Общата дължина на комбинираното съоръжение е 14 километра – мост с дължина 4.4 километра и тунел с дължина 9.6 километра. С тази дължина тунелът с нарежда на трето място сред най-дългите подводни тунели след Тунела Сейкан (53.85km) и Тунела под Ла Манш (50km).

Магистралата е открита през 1997 година след 23 години планиране и 9 години на строителство. Една от целите, стояща в основата на проекта, е да се намали трафикът в центъра на Токио.

В пресечната точка на моста и тунела е изграден остров, наричан Umihotaru, което в превод означава „морска светулка”, а на „острова” е оформен кът за почивка, където се помещават ресторанти, магазини и увеселителни съоръжения.

Тунелът под Ла Манш
Тунелът под Ла Манш, известен като Евротунел, е подводен железопътен тунел с дължина 50 километра, който свързва френския град Кале с британския град Фолкстоун под протока Ла Манш. Цялото съоръжение се състои от три отделни тръби – две активни за трафика и една аварийна. Всяка тунелна тръба е с ширина 7,60 метра и дължина 51 километра.

През 1802 година френският инженер Албер Матю проектира първия тунел под Ла Манш. А години по-късно, през 1830 г., с навлизането на парните локомотиви, се появяват и първите идеи за железопътен тунел. Този процес се свърза с името Том дьо Гамон, който в продължение на 30 години разработва различни проекти на тунела. Едва в периода 1972-1975 г. е разработен проект за железопътен тунел, който е и окончателният приет вариант. Строителните работи започват от страната на Великобритания през декември 1987 г. Работейки от двете страни – френска и британска, 11 тунелно пробивни машини прокопават тунелните тръби и през 1990 г. се срещат строителните групи от Великобритания и Франция. На 6 май 1994 г. британската кралица Елизабет II и френският президент Франсоа Митеран откриват официално тунела. Месец по-късно започва редовното движение на влакови композиции.

Тунелът Сейкан (Seikan Tunnel)
Тунелът Сейкан се намира в Япония и свързва префектурата Аомори, на остров Хоншу, с друг японски остров Хокайдо. Дължината от 53.85 километра го прави най-дългият железопътен тунел в света. Съоръжението впечатлява и с това, че почти половината от дължината му – 23.3km, се намират под океанското дъно на протока Цугару.

Идеята за презокеанска връзка между двата японски острова се заражда още в началото на миналия век, но сериозни геоложки и хидрогеоложки проучвания започват през 1946 година. Строителството на тунела е поставено през 1971 г., след направени прогнози, че увеличаващият се трафик няма да може да бъде обслужван от фериботния транспорт.Тогава започва прокопаването на основния тунел, което завършва през 1985 година. Отворен е за движение през 1988 година. Строителството на съоръжението е трудно поради сложните геоложки условия. Скалите не позволяват работа с тунелно пробивни машини. Прокопаването на тунела се извършва едновременно от двете срещуположни страни (в северния и южния край на пролива), а първият контакт между тях се осъществява през 1983 г.

Данните от първите геоложки проучвания сочат, че източното стеснение на пролива е с дълбочина, достигаща 200m и е с вулканична структура. Западното стеснение е с дълбочина 140m, а геоложката му структура е предимно от седиментни скали. Именно то, заради по-благоприятните условия, е избрано за прокопаването на тунела.

Тунелът се състои от основна тръба с широчина 11m, която има формата на подкова. Аварийна и сервизна тръба, намираща се на 30m от основната тръба и са с диаметър 4-5m. Има още проучвателен (пилотен) тунел с ширина 3-5m, който се намира между споменатите две, но на по-голяма дълбочина, спрямо тяхното положение. Между първата и втората тръба има свързващи галерия, разположени през разстояние 600m – свързват основната и сервизната тръба. Най-ниската част на съоръжението се намира на 100m под морското дъно и на 240m под морската повърхност.

По трасето на тунела са изградени и две станции, които на практика са музеи и представят на посетителите история за строителството и и функционирането на тунела.

Тунелът Севърн
Тунелът Севърн се намира в Обединеното кралство и свързва западната част на Англия (при Южен Глостършир) и Южен Уелс (при устието на р. Севърн). Тунелът е с дължина 7 километра, като частта, която е под вода е с дължина 3.62 километра.

Строителството на тунела се извършва в периода 1873-1886 г., но минават 14 години преди тунелът да започне да функционира за товарни и пътнически влакове, защото помпените системи все още са били незавършени. Към днешна дата през тунела минават около 200 влака дневно.

North Cape Tunnel
Един от най-дългите подводни тунели в Норвегия, намира се в общност Nordkapp, в северната част на страната. Намира се под протока Magerøysundet, свързва остров Mageroya със сушата. Тунелът също е част от европейски маршрут Е69, и е една от най-големите туристически атракции в Лапландия, защото вътре в тунела, в залата North Cape, може да се насладите на панорамна гледка.

Тунелът има т. нар. антифрийзинг портални врати, които се затварят през студените зимни месеци, за да предпазва от замръзване. Автоматично тези врати се отварят, когато наближи превозно средство, за да му се осигури достъп към тунела.

Bomlafjord Tunnel, Норвегия
Тунелът Bomlafjord Tunnel е подводен тунел, част от проект, заедно с още три моста, за свързване на островите Stord, Bømlo и Fittjar в Норвегия. Тунелът е с дължина 7.8 километра, а под морското равнище достига дълбочина от 260.4 метра. Първи предварителни проекти на тунела започват да се появяват през 80-те години на миналия век, строителството започва през 1997 година.

Тунелът е най-дългият подводен в Норвегия, а до 2008 година води класацията за най-дълбокият тунел в световен мащаб. През 2012 година тунелът отчита трафик от приблизително 4084 превозни средства на ден.