Величезні машини, буря тунелі для нового лондонського залізничного проекту Crossrail, наближаються до кінця свого шляху. Підземний Лондон напханий тунелями, стоками каналізації, фундаментами старих будівель, електричними кабелями та закинутими станціями метро. Це середовище радує археологів і викликає нервовий тик у інженерів, перед якими стоїть завдання щось побудувати під британською столицею.
Тим більше дивний той факт, що фахівці зуміли прокласти тут 42 кілометри нових тунелів для одного з найбільших інженерних починань у світі: залізничного проекту Crossrail. Під Лондоном вже кілька років терпляче прокладають собі шлях гігантські тунелепрохідницькі комплекси (ТПК, а в просторіччі – щити).
Ці монструозні агрегати вийшли на старт у травні 2012 року, і тепер, більше трьох років опісля, прокладка тунелів майже закінчена. Під вулицями східного Лондона два останніх гігантських щита, що носять імена “Вікторія” та “Елізабет”, невблаганно наближаються до фінальної позначки. Всього ж в процесі спорудження тунелів брали участь вісім таких пристроїв.
Незадовго до закінчення прокладки я побував на щиті “Елізабет”, який в той момент знаходився на глибині 40 метрів і приблизно на півдорозі між станцією Ліверпуль-стріт і кінцевою точкою в районі Фаррінгдон, щоб своїми очима побачити, як працює цей гігантський апарат. Розмір тунелепрохідного комплексу набагато краще відчувається на поверхні землі: його гігантські різці і величні масштаби відразу нагадують про механічні монстрах з науково-фантастичних фільмів.
В утробі велетня А під землею навіть не відразу зрозуміло, де закінчується тунель і починається машина. Після тривалої подорожі по сходах і ліфтів, після то й справа уривається зупинками поїздки на тісній і деренчливої дрезині по коліях, де підуть поїзди Crossrail, керівник об’єкта Девід Шеперд з будівельної корпорації Bechtel раптом несподівано оголошує, що ми прибули на місце. Цей тунелепрохідницький комплекс – чудовий і унікальний механізм.Він був спеціально побудований для Crossrail німецькою фірмою Herrenknecht, одним з небагатьох у світі виробників такого обладнання. Коштує він близько 10 млн фунтів, важить під тисячу тонн, має діаметр 7,1 метра, а його довжина від різців до кінця хвостової частини складає 150 метрів.
ТПК “Елізабет”, прийнятий в експлуатацію в листопаді 2012 року, – це прохідницький щит з компенсацією тиску гірських порід, такі машини застосовувалися при прокладці більшості тунелів Crossrail. Ця технологія, розроблена в Японії в 1970-х роках, передбачає пресування виробленої породи під тиском, що відповідає тиску навколишнього ґрунту та ґрунтових вод. За рахунок цього знижується ризик обвалення тунелю. За цим тиском постійно стежить оператор ТПК.
Він може регулювати його шляхом зміни швидкості руху машини і швидкості шнекового конвеєра (схожого на робочий елемент м’ясорубки), за допомогою якого порода відводиться від вибою. “Контролюючи зусилля, з яким рухається щит, і одночасно швидкість витягання породи шнеком, ми можемо підтримувати такий тиск в забої, яке не дозволяє тунелю обсипатися”, – пояснює Шеперд.
У міру просування машини крізь грунт до її носовій частині по конвеєру переправляються готові блоки з бетону, кожен з яких важить три тонни. Вони піднімаються гігантськими захопленнями і зміцнюються на стінках тунелю, формуючи його обробку. Кожен блок являє собою сегмент довжиною в 1,6 метра. Всього в тунелях Crossrail таких блоків буде використано чверть мільйона.
Коли кільце завершено, до його стиках під високим тиском подається фіксуючий розчин. Після цього щит рухається далі, впираючись у край цього останнього кільця гідравлічними домкратами.
Цей процес триває цілодобово і без вихідних. 15 операторів працюють 12-годинними змінами і часом перериваються, щоб освіжитися або сходити в туалет, розташований в самому ТПК (подивитися на нього нас не пустили).
За мірками галузі машина рухається з вражаючою швидкістю. Шеперд, який встиг попрацювати на будівництві тунелю під Ла-Маншем і на будівництві другої черги Ювілейній лінії лондонського метро, каже, що, як правило, за зміну вдається прокласти близько 16 метрів тунелю. Іноді виходить зробити і набагато більше.”Бували і рекордні зміни, коли ми укладали більше двох десятків кілець за 12 годин, але це швидше виняток.
Справа була на короткій ділянці, грунт був хорошим, на комплексі працювала наша найкраща бригада, і хлопці старалися”, – говорить він. Уперед помаленьку Але при швидкості в метр за годину не виникає відчуття, що ти знаходишся в рухомому механізмі. Про це нагадує лише безперервний гуркіт ножів і монотонний рух маленьких коліс, підтримуючих раму щита. Зупинки ТПК намагаються звести до мінімуму, але його різці неминуче зношуються, каже Шеперд. Приблизно після кожного кілометра доводиться їх оглядати і вирішувати, чи потрібно заміна. Зазвичай це робиться під нормальним тиском, але іноді побоювання щодо можливої просадки грунту змушують підтримувати в забої високий тиск. Тоді доводиться вдаватися до надзвичайної процедурою. За словами Шеперда, робити це було потрібно всього кілька разів. У таких випадках механіки входять в шлюз в носовій частині ТПК, і тиск поступово підвищується до тих пір, поки не співпаде з тиском у забої. Це приблизно дві атмосфери – такий же тиск, як на глибині 10 метрів під водою. Після короткого періоду адаптації механіки можуть покинути ТПК через невеликий люк в передній частині щита і приступити до роботи.Декомпресія триває набагато довше: як і у водолазів, її тривалість залежить від кількості часу, проведеного під тиском.
Маршрут руху щита вивірений з надзвичайною ретельністю. Порода, через яку переміщається комплекс, докладно вивчається і аналізується заздалегідь. Складна лазерна система навігації дозволяє машині не відхилятися від траси. Після розмови з Шепердом залишається враження, що у нього немає ні найменшої тіні сумніву в тому, що два йдуть назустріч один одному ділянки тунелю точно з’єднаються. Але, за його словами, все одно залишається досить багато змінних – наприклад, невеликі відмінності в щільності грунтів – які проявляють себе лише тоді, коли тунель підходить до них впритул. Тоді в справу включається оператор, завдання якого – утримувати відхилення ТПК від маршруту в межах 50 міліметрів.”Буває так, що на одній стороні грунт щільніше, і тоді машину починає повертати. А якщо твердий грунт знизу, то вона прагне піднятися вгору.
Тоді оператору доводиться рулити”, – пояснює Шеперд. Для цього він регулює тиск у домкратах, які штовхають ТПК вперед. Ці домкрати розташовані по колу щита, і кожним з них можна управляти індивідуально, злегка змінюючи напрямок руху. Точно слідуючи наміченій трасі і уважно стежачи за балансом тиску в машині і в навколишньому її породі, оператор зводить до мінімуму переміщення і осипання грунтів в тунелі – таке осипання може пошкодити розташовані поблизу інші тунелі та інфраструктуру.
За тим, щоб прокладка не привела до виникнення різного роду ускладнень, стежить не тільки оператор щита. Для стабілізації грунту широко застосовується метод ін’єкційного укріплення.Щоб його здійснити, в землі викопуються вертикальні шахти 10-20 метрів глибиною і п’яти метрів у діаметрі.
З цих шахт фахівці впорскують у грунт під високим тиском зміцнює склад.Склад подається по вузьких горизонтальним трубам, розбіжним від головної шахти в сторони.Довжина цих труб може досягати 80 метрів. Вертикальні шахти не досягають рівня тунелів. При їх викопуванні був зроблений ряд надзвичайних і часом похмурих знахідок, в тому числі поховання жертв чуми в районі Фаррінгдон, що датується XIV століттям. На борту щита “Елізабет” легко забуваєш про те, що десь над головою живе своїм життям величезне місто.
Саме місто, втім, теж не дуже часто згадує про проект: лондонці вже якось звиклися з розташованими на поверхні будівельними майданчиками. Бригаді ТПК, однак, розслаблятися не можна: потрібно закінчувати тунель, і світло в його кінці вже ось-ось стане видний. Три роки роботи, чверть мільйона оздоблювальних бетонних блоків і така велика гора обраної породи, що з неї можна спорудити новий острів. Тунелі Crossrail майже закінчені – залишилося тільки прокласти рейки.
