Тоннели кругобайкальской железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тоннели кругобайкальской железной дороги

Общие сведения. Любой человек, побывавший на Западном участке Кругобайкальской железной дороги, всегда поражается большому количеству здесь тоннелей и галерей. Для укладки первого пути потребовалось заложить 39 тоннелей, общая протяженность которых 7 км 278 метров. Во время сооружения второго пути строятся еще два тоннеля. Следовательно, на всей Кругобайкальской железной дороге всего сооружен 41 тоннель, 40 из них располагались на Западном участке (ст. Байкал - Култук). Один тоннель (N 9) не сохранился. В разных проектах количество тоннелей изменялось от19 до 34штук. Строительство галерей окончательным проектом не предусматривалось. К концу 1903 года выяснилась необходимость строительства дополнительных искусственных сооружений, т.к. во время строительных работ в тоннелях и выемках начались обвалы горных пород. Были намечены места сооружения галерей. Оказалось, что 33 галереи необходимо пристроить к 21 тоннелю. Кроме того, были построены 9 однопутных галерей и 5 двухпутных. Все 47 галерей построены на Западном участке во время строительства первого пути. Планировалось построить 3 железные галереи, но они были не закончены. На втором этапе строительства дороги были поставлены еще 3 железобетонные галереи.

Во многих случаях непонятно, где тоннель, а где галерея. Поэтому подсчитать количество тоннелей с первого раза удается не всем. А основное их различие заключается в технологии строительства. Тоннели пробиваются в горных массивах для того, что бы уложить рельсы под землей там, где эти массивы служат барьерами для укладки пути. В отличие от тоннелей галереи строятся (именно строится, а не пробивается) в глубоких выемках для того, чтобы защитить от обвалов полотно железной дороги. Пристроенные к тоннелям галереи, создают единый комплекс: тоннель-галерея.

Большая часть тоннелей имеет в поперечнике сферический (Сурамский) профиль. Десять тоннелей имеют параболический (повышенный) профиль. Предлагая этот профиль, расчет делался на то, что сплошные монолитные породы при наклонном залегании будут оказывать только вертикальное давление, а боковое давление будет отсутствовать. На Кругобайкальской железной дороге это оказалось редкостью. Поэтому во время работ по выломке пород наблюдалось раскрытие швов в облицовке сводов. Сооружение тоннелей началось в 1902-1903 гг. Кладка закончилась к началу августа 1904 года. Порталы доделывались и 1905 году. Надзор за выломкой тоннелей длинной менее 170 м осуществляли начальники участков, а тоннелей длиной более 170 м особыми тоннельными производителями работ. На строительство тоннелей был объявлен конкурс. Подрядчики были разными людьми - это военные инженеры (подполковник Березовский) и гражданские инженеры (Никитин, Перцов, Андронников), иностранные подданные (Андреотти, Бонди, Ферари), один тоннель (N 39) строил крестьянин Половинкин.

Проходка тоннелей велась ручным и машинным способом. При ручном способе среднесуточный ход составлял 0.42 - 0.59 м. При машинном способе применялось электричество. Это было впервые на железных дорогах России. От применения машинного бурения ожидали значительного повышения проходки тоннеля, но этого не произошло. Поскольку дело это было новое, а отсюда и не правильная организация труда, отсутствие опытных людей, поломки аппаратов, отсутствие мастерских по ремонту аппаратов и машин. Средняя скорость проходки при машинном бурении составила 0.96 м в сутки. Для сравнения можно привести скорость проходки направляющей штольни крупнейшего европейского тоннеля. Симплонский тоннель (Швейцария, длина 19 770 м, построен 1899-1905 гг.) имел скорость проходки 4.25-5.10 метров в сутки.

Самый длинный тоннель. Тоннель N 12 "Половинный" прорезает одноименный мыс и расположен на 109-110 км. Этот тоннель выделяется среди других тоннелей своей длинной, она составляет 778.75 м. Пробивался "Половинный" с большими сложностями. Геологи-изыскатели в 1900 году дали обнадеживающее заключение о геологическом строении этого района. Заключение об изысканиях давал один из корифеев геологической науки, профессор Петербургского горного института Иван Васильевич Мушкетов. В июне 1900 года он посетил район изысканий. По его мнению, породы на Байкальских берегах прочные, размывание пород водами Байкала приходится на мысы, а эти места как раз прорезаются тоннелями. Одним словом, Кругобайкальская железная дорога "безопаснее, чем многие альпийские" железные дороги. На самом деле изыскатели не учли некоторые геологические факторы, повлиявшие на сооружение всей железной дороги. Например, происхождение трещиноватости, наличие вечной мерзлоты, а также водонасыщенность горных пород. Все эти проблемы встали во весь рост во время строительства тоннелей и галерей. Поэтому, длину многих тоннелей пришлось увеличивать в ходе строительства.

В "Половинном" тоннеле горные породы изобиловали водонасыщенными горизонтами. С Иркутской стороны в 80-85 м от портала обнаружился большой приток воды, поэтому в тоннеле устроили дренажную каменную галерею с водобойным колодцем, для отвода воды. Галерея располагалась с нагорной стороны. Значительная водоносность пластов отмечалась так же на участке от 330 до 415 м. В средней части тоннеля (457-521 м) наблюдалась капиллярность воды. Ввиду значительной водоносности пород, на всем протяжении тоннеля построили канал с выходом его в кюветы с обеих сторон тоннеля. Породы с Иркутской стороны оказались не прочными, здесь пришлось устанавливать дополнительную крепь. Кроме того, откос с Иркутского портала представлен породами с вечной мерзлотой, эти опасные породы вызвали удлинение тоннеля на 19 м. Первоначально планировалось обделать только 2/3 тоннеля, а 1/3 оставить без обделки, ускорив тем самым работы по строительству тоннеля и снизив его стоимость. В действительности тоннель пришлось обделывать по всей его длине. Тоннель пробивался с помощью двух штолен: верхней и нижней. С пробивки верхней штольни начиналась разработка свода. Основная часть тоннеля пройдена бельгийским способом: сначала вырабатывается верхняя часть профиля, поддерживаемая деревянной крепью, производится каменная кладка свода и под прикрытием свода производится дальнейшая разработка и кладка стен тоннеля. Лишь участок с 64 по 88 м пробит австрийским методом, то есть разработкой на полный профиль тоннеля, установкой крепи, а затем полный профиль обделывался бутовой кладкой. Из-за сильного бокового давления и опасности смещения стен тоннеля с Иркутской стороны устроен обратный свод (т. е свод под рельсовым полотном, но другим радиусом) длиной 26 метров.

Вывоз грунта осуществлялся в вагонетках объемом 1.94 м3, по специально проложенной линии шириной 90 см, как и в Сурамском тоннеле на Кавказе. Ежесуточно вывозилось около 200 м3 грунта. Подготовительные работы в тоннеле начались 1 сентября 1902 г. с разработки входных выемок, а 14 октября этого года начали заготовку камня, в пади Половинной, для обделки свода и стен. В ноябре 1902 г. начали пробивку верхнего направляющего хода, в конце декабря 1902 г. для ускорения работ пробивается нижний направляющий ход. И верхний и нижний ходы пробивались с обеих сторон тоннеля. Обделка началась 17 июня 1903 г. с кладки свода. В это же время, в июле произошла стыковка нижнего хода и верхнего хода. Обделку можно было начинать сразу после выломки верхнего хода, но инженерный совет МПС тянул с утверждением типа обделки. Полностью работы в тоннеле закончились в начале июля 1904 года, а 8 июля в нем начали укладывать рельсы. В тоннеле построены одна большая и четыре малые ниши. Длина тоннеля в разных проектах изменялась от 754 до 790 м. Среднесуточный ход при ручном бурении 1.55 м. Расход динамита 3 452 кг. Стоимость тоннеля 1 210 661 руб. Сооружение тоннеля вели подрядчики: русский инженер Никитин и итальянский подданный Андреолетти.

Обделка свода и стен велась из бутового камня (камень неопределенной формы) горизонтальными рядами с околкой камня с лицевой поверхности. Портальные кольца тоннелей обделаны колотым бутом. Порталы оформлены просто, но в то же время искусно. Стены порталов выложены из бутового, приколотого и тесаного камня горизонтальными рядами. Углы и арки сложены в рамку лентой, кордоны из камня чистой тески. На порталах выбиты даты строительства тоннеля: "1902 - 1904".

На последнем этапе строительства, когда была уложена одна колее, и велись работы по доделке тоннеля, для безопасности работ применялась электрическая колокольная сигнализация, предупреждающая о приближении поезда.

Самый дорогой тоннель. Поражает стоимость одного погонного метра тоннеля N 11 "Шумихинского", расположенного на 101 км. Она составляет 1656 рублей, при длине тоннеля 299 м. Тогда как средняя стоимость одного погонного метра Кругобайкальских тоннелей 1266 рублей. Теперь сравним эти цифры со знаменитыми тоннелями Европы и России, которые сооружались, примерно в одни сроки: в конце 19 начале 20 века. Знаменитый российский тоннель на Кавказе - Сурамский. Стоимость одного погонного метра там составляла 1560 рублей при длине тоннеля 3 991 м (в 13 раз больше "Шумихинского"). Уникальный Симплонский тоннель в Швейцарии имел стоимость одного погонного метра 1060 рублей, но его длина равна 19 768 метров, что в 66 раз больше "Шумихинского". В чем же особенность строительства "Шумихинского" тоннеля? Конечно же, в геологическом строении мыса Березового. Мыс, пологий со всех сторон, с внешней стороны, казалось, не представлял ни каких сложностей для строительства. В действительности все оказалось не просто. Вот что скрывалось под мягкими очертаниями мыса. тоннель строительство кругобайкальский

Тоннель, по мнению геолога А.В. Львова (будущего профессора Иркутского государственного университета), проводившего исследования в связи с повсеместно начавшимися обвалами во время тоннельных работ, расположен на месте ступенчатого, террасовидного сброса прикрытого древним обвалом из огромных глыб. Промежутки меду глыбами завалены грунтом. Такой грунт не возможно было расшевелить динамитом, но при оттаивании он давал обвалы. Сложность проходки этого тоннеля заключалась в том, что ось его проходила по границе поверхности сброса. Эта граница состоит из навалов каменных глыб. Отдельные глыбы имеют объем до 48 м3. Навалы образуют массивы, разделенные льдом и глинисто-щебнистым материалом. Часто массивы образуют щели ни чем не заполненные. По одной такой щели человек мог пройти на 85 метров в сторону от тоннеля (!) и опуститься вниз под тоннель к Байкалу. Примерно на середине тоннеля, над сводом, находится щель, такой ширины, что в нее можно было войти. Местами она заполнена мерзлым щебнистым грунтом, льдом, глыбами до 4 м3. При таянии льда такие щели дают обвалы. Если представить, что во время работы в тоннеле создается положительная температура, можно только удивляться с какими трудностями столкнулись строители при проходке этого тоннеля. Горные породы, слагающие мыс, с Култукского портала сильно разбиты трещинами, весьма подвижны, что так же создавало обвалы и сдвиги горных масс при выломке тоннеля. Из-за этого часть Култукской припортальной выемки, на протяжении 38 м, заменили тоннелем, что не предусматривалось проектом. Горные породы оказывали сильное давление на крепи, поэтому их число пришлось увеличивать в два раза. С Иркутской стороны, вследствие оттаивания грунта осела часть свода и отодвинулась в сторону. Кладка свода была разобрана, на месте свода появились пустоты, которые были заполнены забуткой (то есть кладкой из камня) "насухо" и на растворе. Для ускорения работ в тоннеле пробили нижний ход на протяжении 30 метров. Внутри тоннеля через фурнель делалась перегрузка выломанной породы из верхнего хода в нижний. Пробивать верхний ход начали в марте 1903 года. Средняя скорость пробивки 0.96 м в сутки. Заготовка материалов для обделки тоннеля началась в мае 1903 г. Камень брали в соседней Шумихинской пади. В августе 1903 года начали кладку свода, в сентябре этого года произошла сбойка верхнего хода. Тоннель подготовлен для укладки рельсов к концу июня 1904 года. Вывалы составили 3.1% от общего количества выломанной породы. Длина тоннеля увеличилась в ходе изысканий и строительства со 147 м до 299 м. Подрядчики инженер-подполковник Березовский и Коновалов.

Самый сложный тоннель

Каждый тоннель на Байкале, каждая галерея имеют свою историю. Все они сооружались в трудных условиях в не зависимости от длины. Правда, сложность строительства в некоторых случаях зависела и от подрядчиков. Халатное отношение их к работе осложняло проводимые в тоннеле работы. Тоннель N18 в этом отношении исключение. Этот тоннель, после того как он был готов, пришлось переделывать заново. Вот какие испытания прошли инженеры, рабочие, техники возводя это инженерное сооружение.

Тоннель расположен на 123 км и имеет длину 75 метров. Огромная скала с крутым ручьем Киркирей создала немало проблем строителям. Глядя на это обнажение, инженеры несколько раз меняли свое отношение к нему. Отвесный утес, длиной более 700 м можно было пройти только тоннелем на всю ее толщину, что и было сделано, но значительно позже, во время строительства второго пути. Началось же все с того, что инженеры решили обойти скалу без тоннеля. Но обнаженная громадина грозила обвалами. Поэтому решение меняется. В целях ускорения строительства, решено пока пробивать тоннель под один путь и только через часть скалы, остальная часть горного массива оставалась висеть над железной дорогой.

И во время строительства тоннель претерпел сложные изменения. Через несколько дней после начала пробивки хода, 1 мая 1903 года, произошел обвал. Работы остановились для уборки вывала. Десять дней ушло на уборку породы. Затем принялись укреплять косогор, грозивший обвалом. В июле началась дальнейшая пробивка тоннеля. Изучение обстановки показало, что горные породы сильно разрушены. У Иркутского портала, ближайший массив отделен от горного склона широкой щелевидной трещиной сбросового характера. Трещина заполнена щебнем и дресвой. Она в свою очередь пересекает еще одну щелевидную трещину, образовавшийся таким образом клин осел на свод тоннеля и вызвал в нем трещину. Кроме этого свод подвергался давлению и другого горного массива, образованного так же трещинами сброса. Оттаявшие от мерзлоты глыбы во время дождей приходили в движение, и их не возможно было остановить: они давали значительные обвалы. Во второй половине октября 1903 года работы в тоннеле были остановлены. Во время уборки очередного вывала обратили внимание на косогор, который во избежание неприятностей пришлось укреплять. Сложность пробивки тоннеля заставила пересмотреть проект. Вместо однопутного тоннеля решено строить двух путный, но для этого необходимо значительно расширить ход. Горные породы пришлось шевелить вторично, а это тоже способствовало многочисленным вывалам.

С началом обделки тоннеля начали строить галереи с обеих сторон. На завершающем этапе работ, при землетрясении 26 июня 1905 года, подвижные глыбы привели к деформации тоннеля. В одном кольце, трещина у Иркутского портала увеличивалась и распространялась по массиву и благодаря сдвигу в сторону озера, каменных масс, отделившихся от общего кряжа по почти вертикальным трещинам вдоль оси тоннеля, создалось сильное давление на его свод. В своде и стенах произошло раскрытие швов кладки, расслаивание камней, их переломы и, наконец, сдвиг кладки. Весь тоннель оказался разрушенным. Осмотр этого явления привел к выводу, что разрушение тоннеля произошло под действием бокового давления, которому не в состоянии противостоять симметричный тип обделки, применявшийся при строительстве тоннеля.

Для дальнейшего сооружения тоннеля разработали специальный тип обделки (не симметричный), после чего приступили к реставрации тоннеля. Всего отреставрировали 46 м. Обделку переделали заново во всем тоннеле. Подрядчик Перцов.

Деформация тоннеля убедила строителей, что необходимо обойти это место другим тоннелем, длиной 745 метров. Но политическая обстановка на востоке в то время не позволила этого сделать. Осуществление этого проекта началось во время строительства второго пути, в 1911 году.

И сегодня над тоннелем видны огромные трещины и гладкие плоскости сбросов, по которым обваливались глыбы. За тоннелем можно увидеть каменный полувиадук и подпорные стенки (вверху и внизу), опоры железного моста. Все это сохранилось со времени сооружения первого пути. Как правило, все стенки первого пути скрыты под насыпью второго пути. Фактически в этом месте сохранился кусочек линии первого пути, хотя и частично разрушенный, но дающий полное представление в каких условиях прокладывалась железная дорога. Тоннель N18 строился под два пути, но в процессе эксплуатации первого пути неоднократно отмечалось, что после сильных дождей деформация тоннеля увеличивалась, а после прекращения притока воды, деформация не исчезала. Во время прокладки второго пути в 1911-1913 годах этот тоннель был брошен, взамен построили тоннель N18-бис, длиной 636 метров.

Этот тоннель представляет собой сложное инженерное сооружение. Над западной частью тоннеля протекает ручей Киркирей, отличающийся мощным и быстрым потоком. Для его отвода от тоннеля создали необычное сооружение - акведук. В верхней части пади, по которой течет ручей, на высоте 66 метров над Байкалом воздвигнута плотина высотой 15 м. Для регулирования стока воды в нижней части плотины сделано специальное отверстие, из которого вода поступает в бетонный лоток, спускающийся к тоннелю двумя уступами. Для перехода железнодорожного тоннеля ручей пустили по специальному тоннелю, вырываясь из него, он достигает земли по наклонному желобу, и по каменным уступам впадает в Байкал. Вода, просачивающаяся в железнодорожный тоннель, собирается в специальные штольни, из которых отводится в поперечные и продольные лотки, проложенные под рельсами и по железобетонному лотку, под землей достигает поверхности Байкала.

Самый красивый тоннель. Тоннель 9-бис, построенный в обход Березовской бухты, имеет длину 496 метров. В связи с тем, что тоннель N9 не сохранился, "Березовскому" тоннелю дали такую приставку для того, чтобы не нарушать нумерацию тоннелей, сложившуюся со времени строительства первого пути. В плане тоннель имеет сложную кривую. Для расширения фронта работ в феврале 1912 года со стороны бухты Березовой в тоннель пробит боковой ход. И сейчас, проходя этот тоннель, можно выйти через боковой ход и во всей красе увидеть чудесную Березовую бухту. Портал тоннеля самый красивый на КБЖД (Иркутский портал не сохранился). Он заслуживает внимания. Портал сложен колотым облицовочным камнем горизонтальными рядами и, с обеих сторон, обрамлен выступающими колоннами. Арка сложена в ленту и подчеркнута выступающим ободком. Над аркой прямоугольный выступ, тоже обрамлен выступающими колоннами. Некоторые детали: капитель, рельеф пилона, кордоны, замковый и цокольные камни выделены чистой теской. Самый верх портала украшает железнодорожная эмблема. Места сопряжения портала с выемкой, сложены циклопической кладкой.

Литература

1.Выпов И. Г. Уникальная магистраль России // Инженеры путей сообщения: железнодорожный путь, мосты, строительство. - М., 2007. - С. 506-525: ил., черт., портр.

2. Крайнов М. А. Изыскания других вариантов дороги // Изысканiя Кругобайкальской желъезной дороги / В. Вознесенский; Геологическiя изслъедованiя вдоль линiи Кругобайкальской желъезной дороги / Мушкетов И.В.; статьи различных авторов.

3. Кропоткин П.А. Записки революционера.- М.: Московский рабочий, 1988. - 544с.

3. Кругобайкальская железная дорога: крат. путеводитель / Вост.-Сиб. ж.д. Дор. центр НТИ; ред. С.Мурзин, сост. А.Чертилов. - Иркутск: Артиздат, 2001. - 64 c.

4. Ремезова. О. В. История строительства КБЖД: проблемы исследования. - М.: Б.и., 1956.- 440с.

5. Ремезова О.В., Чертилов А.К. Летопись Кругобайкальской железной дороги: Изыскания. Строительство. Эксплуатация // Вост.-Сиб. правда. - 2002. - 25 мая.

Размещено на Allbest.ru