Підводні тунелі Підводні тунелі можуть використовуватися при створенні постійно діючої транспортного зв'язку через водну перешкоду (річку, канал, озеро, водосховище). Вони найкращим чином відповідають умові забезпечення безперебійного руху транспорту на обох пересічних магістралях (наземної та водної) і володіють наступними перевагами перед мостами: не порушують побутового режиму водотоку, не перешкоджають судноплавству, повністю зберігаючи існуючий характер акваторії; захищають транспортні засоби від несприятливих атмосферних впливів; забезпечують безперебійне та цілорічне рух транспорту на ділянці перетину водотоку; зберігають місце розташування берегових споруд і пристроїв, зводять до мінімуму число будівель і споруд, що підлягають знесенню на. п одходить до перетину; практично не порушують архітектурний ансамбль міста. Техніко-економічне порівняння мостового і тунельного переходу показує, що підводний тунель має більш високу вартість будівництва, проте експлуатаційні витрати на утримання мостів, особливо низьководних, значно вище, ніж тунелів [Копиленко, Ципін, 1999]. У цілому, підводні тунелі найбільш часто використовуються в наступних топографічних і. інженерно-геологічних умовах: широкий водотік з плоскими, низькими, нерідко забудованими берегами; ложі водотоку утворено товщею слабких грунтів, що поширюються на досить велику глибину, в їх основі лежать більш міцні грунти; рух наземного або водного транспорту на ділянці перетину характеризується високою інтенсивністю і сталістю протягом доби. Крім того, перевага тунельного варіанту віддають при наявності паводків і потужних льодоходом, що проходять при високих рівнях води, нестійкості русла, а також за вимогами містобудівного характеру. У залежності від розташування відносно дна водотоку розрізняють (рис. 2.72): підводні тунелі, цілком заглиблені у грунтовий масив; тунелі на дамбах або окремих опорах; плаваючі тунелі, заанкереним тросовими відтяжками в руслове ложі. Підводні тунелі на дамбах, тунелі-мости і плаваючі тунелі ефективні при перетині глибоких водних перешкод. При їх використанні скорочується довжина переходу, поліпшуються експлуатаційні показники траси.
Вибір в міській межі місця розташування підводного тунелю визначається характером планування та забудови міських ділянок, топографічними умовами місцевості та у спосіб будівництва. Зазвичай тунельне перетин намагаються розташовувати перпендикулярно осі водотоку, що дозволяє зменшити довжину споруди та спростити його будівництво і експлуатацію. В умовах щільної забудови берегів можливе влаштування косого перетину водної перешкоди. Підводний тунель може розташовуватися як на прямий, так і на криволінійній в плані трасі. Викривлення в плані траси тунелю викликано необхідністю огибания перешкод: зон розмиву, островів, штучних підводних споруд; або, навпаки, прагненням підходу до острова для влаштування вентиляційних шахт або розкриття додаткових вибоїв. Найбільш характерні, крім прямолінійних, наступні варіанти розташування підводного тунелю в плані: для розміщення руслового ділянки на прямий, в межах берегових ділянок, трасу тунелю розташовують на кривих (рис. 2.73, а); підхідні берегові ділянки підводного тунелю потрапляють на різні сторони повороту, тому вісь тунелю в плані розташовують на кривій (рис. 2.73, б), з-за неспівпадання осей підводних ділянок на обох берегах водотоку, криволінійні ділянки шляху розташовують поблизу урізу води, а весь тунель має в плані витягнуту S-подібну форму (рис. 2.73, в);
для організації проміжної будмайданчика, пов'язаної зі зміною способу будівництва або, при необхідності, пристрої вентиляційної шахти, використовуються природні або штучні острови в руслі водотоку, що допускає викривлення траси тунелю в плані (рис. 2.73, г). У будь-якому випадку необхідно дотримуватися нормативні вимоги до елементів криволінійних ділянок дороги та їх взаємною сполученню. Поздовжній профіль тунелю (рис. 2.74) може проектуватися двосхилим увігнутого обриси, з плоским нижнім розділовим ділянкою, або, при значній протяжності споруди, розділовий ділянку замінюють двома елементами поздовжнього профілю з ухилами, спрямованими від середини тунелю до берегів водотоку. У місцях планованого сполучення ухилів, при їх великий алгебраїчній різниці, призначають елементи перехідної крутизни, що забезпечують виконання нормативних вимог до поздовжнього профілю. В особливо довгих підводних тунелях може проектуватися більш складна полігональна або багатоскатний форма поздовжнього профілю, що диктується відмітками дна по трасі тунелю та умовами забезпечення мінімальних глибин закладення.
При проектуванні поздовжнього профілю підводного тунелю велика увага приділяється правильному призначенням глибини закладення верху тунелю щодо дна водотоку або водоймища, яка призначається залежно від способу будівництва і свій ств гр унтів руслового ложа. Якщо підводна частина споруджується щитовим способом під стисненим повітрям, то, щоб уникнути його прориву, мінімальну глибину закладення щодо лінії можливих розмивів призначають залежно від свій ств гр унтів, що складають руслове ложі: 4-6 м в щільних глинистих грунтах, 8-10 м в слабких незв'язних грунтах. Зменшення товщини захисної покрівлі може досягатися пристроєм по дну водоймища, безпосередньо над спорудою, захисного глиняного матрац товщиною 2-3 м і шириною 3-4 діаметра тунелю. При будівництві подрусловой частини методом опускних секцій глибина закладення тунелю призначається не менше: 2,5 - 3 м в слабких незв'язних грунтах і 1,5-2 м у щільних глинистих грунтах. Місця переломів поздовжнього профілю намагаються поєднувати із стиками секцій. Це полегшує конструкцію самих секцій і пристрій під неї підстави. Характерним прикладом є залізничний тунель довжиною 5,8 км під затокою Сан-Франциско (рис. 2.75). Необхідність обходу сейсмонебезпечних ділянок у затоці і полігональна форма поздовжнього профілю призвели до викривлення поздовжньої осі споруди в горизонтальній і вертикальній площинах. У результаті цього з 57 секцій тунелю 15 мають криволінійний обрис у плані і 4 - в профілі. Дві секції представляють відрізки спіралі, криволінійні в обох площинах.
Форма поперечного перерізу подрусловой частини визначається способом проходки і, в більшості випадків, при застосуванні щитового способу або способу опускних секцій має круговий або прямокутне обрис. Глибина води над тунелем повинна бути достатньою для судноплавства. Для боротьби з водою, що з'являється у експлуатованому споруду, в самому низькому місці тунелю влаштовують водоприймач і розміщують у ньому насосну станцію невеликої потужності. Вона використовується для видалення порівняльної невеликих обсягів води, що збираються в закритій частині тунелю. У нижній частині відкритих рамп влаштовують високопродуктивні дренажні відкачки для перехоплення і видалення дощових вод. Крім цього, для запобігання затоплення підводного тунелю передбачають різні конструктивні рішення (рис. 2.76). Підводний комунікаційний тунель в Свеаборг (Фінляндія), побудований в 1980 році, має загальну протяжність
1265 м, площа поперечного перерізу близько 13 м 2. У тунелі прокладені тепло-і водопровід і електричні кабелі (рис. 2.77). Частини стелі та стін тунелю покриті набризкбетоном. У найнижчій точці встановлений насос для відкачування стічних вод. У Норвегії запроектований перший в світі автомобільний тунель плаваючий діаметром 20 м і довжиною 1440 м, заанкереним в грунт (рис. 2.78). У тунелі передбачається розмістити двухполосную проїжджу частину, пішохідні та велосипедні доріжки. У нижній частині буде розміщено баласт і інспекційний прохід. У 2001 році в Москві, у складі транспортної розв'язки на перетині Волоколамського шосе з вул. Свободи, введений в експлуатацію унікальний тунель під каналом ім. Москви
(Рис. 2.79). У складі загального комплексу будівельно-монтажних робіт був виконаний перенесення великої кількості підземних комунікацій і пристрій колекторів, розбирання існуючих і спорудження нових гідротехнічних споруд каналу, реконструкція існуючих тунелів під каналом. Траса тунелю складається з двох ділянок: перший довжиною близько 160 м, зведений як єдина монолітна залізобетонна конструкція без проміжних деформаційних швів. Друга ділянка, протяжністю близько 240 м, складається з дев'яти секцій, розділених проміжними деформаційними швами. У поперечному перерізі тунель представляє собою двосекційну коробку з розмірами 7,9 x28, 7 м, призначену для пропуску п'яти смуг руху (рис. 2.80).
