Как устроен велопешеходный тоннель под Эльбой

Во время поездки в Германию мы заехали в Гамбург. Наверно, в этом замечательном городе есть что посмотреть, но у меня было буквально пару часов и желание увидеть старый тоннель под Эльбой, построенный в 1907-1911 годах. Это один из самых старых подводных тоннелей Европы, памятник инженерной мысли начала XX века, функционирующий до настоящего времени.

С 2003 года сооружение находится под охраной государства как историко-культурный памятник. 7 сентября 2011 года — к столетию со дня открытия тоннеля — он был признан «историческим символом инженерно-строительного искусства Германии».

В таковом качестве тоннель играет роль не только транспортного сооружения, но и объекта культуры. Ежегодно в последнее воскресенье января проводится марафонский забег, участники которого должны пересечь Эльбу по тоннелю в общей сложности 48 раз. В мае-июне в тоннеле организуется выставка современного искусства ElbArt. В честь столетнего юбилея Старого тоннеля министерство финансов Германии выпустило памятную серебряную монету 10 евро.

1. В конце XIX века Гамбургский грузовой порт St. Pauli, располагавшийся на правом берегу Эльбы, перестал справляться с объёмом перегружаемых грузов, и его начали расширять за счёт территорий, находящихся на противоположной стороне реки — в районе Штайнвердер. Фотография как раз сделана с левого берега и опытный глаз может найти ротонду — вход в тоннель на правом берегу.

2. К 1895 году в новой части порта работало уже 20 тысяч докеров, которым было необходимо каждое утро попадать на работу и каждый вечер возвращаться домой. Паромы, курсирующие поперёк русла реки, стали серьёзной помехой для движения грузовых судов и пассажирских лайнеров, приходящих в порт Гамбурга. Проблемой являлась также зависимость паромного сообщения от погоды (например, во время ледохода часть паромов не могли выходить на реку). В то же самое время для того, чтобы попасть к новым территориям порта по суше, через единственный мост, требовалось проделать путь около 12 километров.

3. Отсутствие удобного пути к рабочим площадкам вызывало серьёзную социальную напряжённость. Существующие паромы всё хуже и хуже справлялись с постоянно увеличивающимся пассажиропотоком. Мало того, что портовым рабочим приходилось по нескольку часов ждать своей очереди на паром, при переправе они не были защищены от солнца и осадков. Произошло несколько несчастных случаев, связанных со столкновениями паромов и морских судов. Всё это стало одной из основных причин забастовки докеров 1896 года.

4. Было рассмотрено множество способов решения проблемы. Мост, позволяющий проходить океанским судам, должен был бы иметь высоту 55 метров. Помимо того, что столь высокий мост имел бы колоссальную стоимость, он потребовал бы длинных пандусов, которые в условиях плотной застройки центра Гамбурга было бы просто негде разместить. Поворотный мост занимал бы много места и мешал судоходству по Эльбе. Изучался также вариант канатной дороги, но в 1901 году гамбургский Сенат принял решение о строительстве тоннеля под руслом реки по примеру туннеля под рекой Клайд в Глазго. Было выбрано одно из самых узких мест Эльбы — протяжённость туннеля составила 426,5 метров. А место это очень морское. Слева от меня находится верфь Blohm + Voss GmbH, которая в первой половине прошлого века стала одной из крупнейших в мире. И совсем рядом находится место, где был заложен линкор «Бисмарк».

5. Для тоннеля сделать переходные участки тоже не представлялось возможности из-за геологических и градостроительных условиях, поэтому щитовые камеры, диаметром 22 метра в свету, были использованы для обустройства лифтов для машин и людей, а также оборудованы лестницами.

6. Свое путешествие мы начнем со стороны Штайнвердер, где ствол шахты опускали на глубину 28 метров методом кессона. Именно отсюда стартовали два щита, которые вели проходку. Максимальное давление воздуха в кессоне достигало 2,8 атмосферы. В сути опускали на 0,5 метра максимум. Сама ротонда на левом берегу была частично разрушена во время англо-американских налётов второй мировой войны и воссоздана в более скромном виде.

7. Ежегодно с помощью тоннеля Эльбу пересекает 220 тысяч автомобилей, 60 тысяч велосипедов, 700 тысяч пешеходов. Для автомобилей (ширина которых не должна превышать 1,9 метра) тоннель открыт в дневное время по будням, стоимость проезда составляет 2 евро; для пешеходов и велосипедистов тоннель работает круглосуточно и бесплатно. В мае 2015 года один из тоннелей был закрыт на реконструкцию, поэтому, насколько я понял, для автомобилей проезд был закрыт или еще больше ограничен.

8. Отличительной особенностью Старого Гамбургского тоннеля является отсутствие подъездных путей — люди и автомобили попадают в тоннель с обоих берегов реки путём подъёма и спуска на лифте. В этих целях каждый из входов в тоннель оборудован четырьмя грузовыми и двумя пассажирскими подъёмниками, функционировавшими без замены более 90 лет.

9. Лишь в 2000-х годах в ходе реконструкции несущие конструкции подъёмников были заменены. Каждый из грузовых подъёмников рассчитан на перемещение одного автомобиля длиной до 9 метров и массой до 10 тонн. Хочу отметить, что вид новых несущих конструкций полностью аутентичен эпохи строительства.

10. Тоннель изначально проектировался не только как пешеходный, но также для перемещения автомобилей и конных экипажей. В связи с этим высота тоннеля сделана достаточной для того, чтобы кучер мог размахнуться хлыстом.

11. Пора перейти на другой берег и познакомится с устройством тоннеля. Он состоит из двух тюбов (так написано в книжке 1935 года!) внешним диаметром 6,0 метров, расположенных параллельно на расстоянии 8 метров.

12. В середине русла реки кровля грунта над шелыгой свода составляя 6 метром при глубине воды в 10 м. Глубина заложения подошвы тоннеля, считая от максимального горизонта воды в Эльбе равна 22 метров.

13. Местами плитка вскрыта для доступа к проблемным местам и подготовки ремонта. Как видите, пространство между ребрами тюбингов забетонировано.

14. И сама ширина кольца составляет 25 сантиметров. Что интересно, сегменты гнулись из стальных двутавров несимметричного профиля. А вместо традиционного сбалчивания применили клепку! Обратите внимание на дополнительную вставку металла около стыка. В книге ничего про это не написано: «лишь устроив внутреннюю бетонную обделку с укладкой добавочной нагрузки металла порядка 2,1 тонны на погонный метр удалось достигнуть удельного веса тоннеля в 1,01 и тем самым защитив его от всплытия!

5. Стальная обделка лучше подвержена коррозии, поэтому было уделено большое внимание защите. Тогда было принято решение о внутренней и внешней защите стальных сегментов цементным раствором и бетоном. В клепка была внедрена по настоянию города, так как она обеспечивала тогда лучшую герметичность тоннеля. Из-за тесноты первые 20 метров после забоя сбалчивались и только потом болты заменялись на клепку. Для нагревания заклепок в условиях сжатого воздуха были сделаны оригинальные печи с воздухопроводами и дымоуловителями, соединенными с наружным воздухом.

16. Далее несколько сканов из книги «Сооружение тоннелей метрополитенов» инженера В.Л.Маковского, выпущенной издательством «Строительство Москвы» в 1935 году.

17. Сечение тоннеля и сооружение демонтажной камеры на стороне С. Паули.

18. Сооружение монтажной камеры на стороне Штайнвердер и геологический разрез. На протяжении 30% от общей длины со стороны С. Паули тоннель залегает в хороших грунтах, и в некоторых случаях даже взрывали. А вот оставшиеся 70% — гадкий плывун.

19. Поперечный и продольные разрезы металлической обделки.

20. Устройство обделки в разрезе. Показан дополнительный бетон. А справа рассказ про прорыв плывуна и затопление тоннеля.

21. Общая схема работ.

22. Средняя скорость проходки составил 1,5 метра в сутки. Максимальная — 3,25 метра. В месяц это даст в среднем 45 метров, что сейчас является нормой для проходки БВР в известняке.

23. В середине русла реки кровля грунта над шелыгой свода составляя 6 метром при глубине воды в 10 м. Глубина заложения подошвы тоннеля, считая от максимального горизонта воды в Эльбе равна 22 метров. на старой табличке указаны немного другие цифры и подписано, что от наводнения вас отделяет 21 метр 🙂

24. В другой книжке про строительство подводных тоннелей нашелся такой параграф про щит Гая с аванбеком. Похожий щит и работал на сооружении тоннеля под Эльбой. Впервые в мире на том щите был применен выдвижной аванбек для защиты рабочих в забое.

25. Щит системы Гая.

26. Для меня осталось загадкой, что же держат эти леса и для чего они.

27. К 1911 году работы были завершены. Всего на строительство тоннеля было нанято 4400 работников. Общая стоимость сооружения составила 10,7 миллионов золотых марок. Однако несмотря на огромную стоимость, тоннель доказал свою экономическую эффективность. Имея пропускную способность до 14 тысяч человек в час, он в течение нескольких десятков лет переправлял на противоположный берег 20 миллионов человек ежегодно. Лишь в 1970-е годы с введением в строй нового восьмиполосного автомобильного тоннеля под Эльбой значение старого тоннеля стало уменьшаться и перешло скорее в инженерно-историческую плоскость. Примерно в это же время, благодаря контейнерным перевозкам и автоматизации логистического процесса стало уменьшаться количество докеров.

28. Продольный профиль тоннеля. 20 метров ровная площадка от портала. 150 метров уклон, далее 108,5 метров ровной площадки и подъём снова на 150 метров и ровная площадка в 20 метров перед порталом.

29. При щитовой проходке одна заходка щита составляла 50 см, что позволяло смонтировать два кольца.

30. В 1982-83 годах было выполнено углубление дна реки Эльба. После чего расстояние от шелыги до дна уменьшилось до трех метров. Это потребовало укладку железобетонных плит на дно реки для защиты тоннеля.

31. Лифты в шахте на стороне С. Паули.

32. Первоначально каждая шахта была оборудована шестью лифтами общей вместимостью 468 человек. Я не обратил внимание, остались ли два маленьких лифта.