История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Примерно в это же время тоннель диаметром 10 футов и длиной 2500 футов в обкладке из чугуна прокладывался под Ист-Ривер на глубине почти 125 футов под водой. Этим занималась газовая компания «Ист-Ривер». Тоннель соединил Манхэттен и Лонг-Айленд. С самого начала предполагалось, что тоннель почти полностью пройдет сквозь камень, поэтому проходческий щит не был подготовлен, и сжатому воздуху особого внимания не придавали. Через несколько месяцев тоннель, продвигаясь с разных сторон, вошел в мягкий водоносный слой, который сжатый воздух при безопасных давлениях не мог держать. После многих бесполезных попыток подрядчик отказался от продолжения строительства, и оно было поручено Чарльзу М. Джейкобсу (1850–1919), британцу по рождению. Тот немедленно собрал проходческие щиты. В мягком водоносном слое работы сразу пошли быстрее. В конце 1894 года тоннель был достроен и полностью готов для установки 39-дюймовой газовой трубы и прокладки узкоколейной железной дороги. Этот тоннель стал своего рода экспериментальной лабораторией для разработки принципов прокладки субаквальных тоннелей в регионе Нью-Йорка. Проблемы со щитами и сжатым воздухом здесь успешно решались в самых разных условиях, в том числе для взрыва каменной породы в тоннеле, части которого располагались в мягком водоносном слое.

После завершения прокладки этого тоннеля Джейкобсу предложили рассмотреть вопрос об осуществимости и возможной цене завершения строительства двух гудзонских речных тоннелей, которые остались «похороненными» в иле с тех пор, как фирма Пирсона прекратила работы в 1892 году. В 1902 году за дело взялась американская фирма, президентом которой был Уильям Г. Макаду, а инженером – Джейкобс. Изначальный план был существенно изменен, и результатом в 1904–1905 годах стал тоннель Макаду как часть железной дороги Гудзон – Манхэттен.

До того как двойной речной тоннель был построен, возникли две необычные ситуации. Было установлено, что в илистом слое общая нагрузка в 2500 тонн, которую оказывали 11 гидравлических домкратов на щит, часто была достаточна, чтобы продвинуть его вперед без необходимости использования других приспособлений. После этого «слепая проходка» – так ее назвали – стала общепринятой процедурой. При использовании этого метода в одном из тоннелей было пройдено за день 72 фута. Однажды возле нью-йоркского берега проходчики наткнулись на каменную жилу, и имело место несколько воздушных выбросов. Речь идет о выбросе сжатого воздуха в тоннель, после чего образовался гигантский пузырь, пробившийся через мягкий ил и, вероятно, вынесший на поверхность людей и оборудование. С барж стали сбрасывать глину, чтобы укрепить речное дно над тоннелем. Глина, опускавшаяся вниз, становилась почти жидкой и задачу не выполнила. Слой глины затвердел, когда внутри тоннеля разожгли горелки, и дал возможность продолжать работу. Джейкобс впоследствии говорил, что никогда раньше в истории люди не изготавливали кирпичи под дном реки. Первая пара тоннелей (северная) была закончена в 1904 году, спустя 30 лет после начала проекта Хаскином.

Когда строительство тоннелей Макаду – Гудзонского и Манхэттенского – близилось к завершению, начал оформляться план прокладки тоннеля под Гудзоном в районе 32-й улицы. Пенсильванские тоннели располагаются примерно в 1½ мили к северу от северной части тоннелей Макаду. Они имеют немного больший диаметр, и чугунная обкладка усилена слоем бетона толщиной по крайней мере 2 фута. Дно Гудзона здесь, по сути, не отличается от того, что южнее. Это глубокий слой илистых отложений, и коренная порода под ним на разных, но весьма значительных глубинах. В одном месте каменная порода была в 300 футах ниже уровня воды. Не приходилось сомневаться, что тоннели в мягком иле не выдержат нагрузки от тяжелых локомотивов и вагонов, хотя существенного оседания в Гудзонском и Манхэттенском тоннелях не было. Правда, там ходили только легкие поезда. Сначала было предложено решить проблему с помощью забивки свай до более твердого грунта. В конце концов, после долгих исследований их сочли ненужными. Вместо этого укрепили крышу и обратный свод стальными стержнями, а бетонную облицовку сделали толще. В результате вес тоннеля, фут за футом, включая максимальную нагрузку от поезда, сравнялся с весом вытесненного ила. Тоннель, в сущности, превратился в плавучий цилиндр, подвешенный на концах.

В районе Таппа-Зи, в 22 милях к северу от Пенсильванских тоннелей, дно Гудзона все еще представляло собой слой ила – местами до глубины 300 футов. Здесь в 1952–1955 годах был построен мост длиной около 3 миль, главный пролет которого – консольный – имел длину 2400 футов. Опоры этого пролета поддерживались восемью огромными полуплавучими закрытыми кессонами, или коробами армированного бетона, опирающимися на стальные сваи, уходящие вглубь до коренной породы.