В сложных гидрогеологических условиях велось строительство Таннского тоннеля длиной 7 800 м, расположенного на железной дороге Токио—Кобэ. Строительство было начато в 1918 году и завершено в 1934 году. В 1936—1941 годах в Японии под Симонесским проливом был построен один из первых в мире протяжённых подводных тоннелей. Его длина составила 6 330 м.
В 1939 году в Кардифоре (США) был построен, по-видимому первый в мире, подземный гараж. Заглублённый под одну из площадей города на 10,7 м, он одновременно являлся убежищем для населения на особый период. С 1940 года в США начинают активно использоваться заброшенные выработки в известковых карьерах в качестве холодильников для длительного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. Исследования, проведённые американскими специалистами, показывают, что в подземных известковых выработках в течение длительного времени сохраняются постоянная температура и влажность. В случае отключения приборов охлаждения температура в подземных складских помещениях поднимается на 3 "С в течение 60 дней.
А в 1948 году в г. Наантали (Финляндия) было сооружено одно из первых в мире подземных нефтехранилищ.
До начала Второй мировой войны в Германии шло интенсивное строительство подземных заводов. Для этого использовались:
существующие горные выработки с расширением отдельных участков до необходимых размеров;
горизонтальные горные выработки внутри холмов или гор;
подземные и полуподземные сооружения, возводимые в глубоких котлованах (нередко использовались глубокие овраги, тальвеги и прочие естественные углубления).
Одним из наиболее крупных был завод для производства ракетных установок ФАУ-1 и ФАУ-2 в Нордхаузе (Тюрингия), расположенный внутри большого холма. Завод состоял из двух параллельных тоннелей длиной 2,3 км и шириной 12,5 м, расположенных на расстоянии 1,4 км один от другого. Тоннели соединялись друг с другом 46-ю поперечными выработками. Общая полезная площадь подземного пространства составляла около 15 га.
По окончании Второй мировой войны строительство подземных заводов приобрело широкий размах в Великобритании. Для этого, обычно, использовались заброшенные горные выработки. Например, в одной из заброшенных шахт, существовавшей ещё в ‘Первую мировую войну, был размещён подземный завод по изготовлению деталей самолётов. Общая полезная площадь завода составляла около 6 км 2 .
Говоря об истории подземного строительства, нельзя обойти вниманием такой немаловажный аспект, как строительство подземных гидротехнических сооружений, отличающихся наибольшей сложностью и трудоёмкостью по сравнению с промышленными и гражданским объектами. Так, можно привести следующее сопоставление: площади поперечного сечения камерных выработок для машинных залов, уравнительных резервуаров и распределительных устройств подземных ГЭС нередко превышают 1 ООО м 2 , гидротехнических тоннелей — 200 м 2 , в то время как площадь поперечного сечения перегонных, тоннелей метрополитена составляет 20—25 м 2 [Мостков, Орлов, Степанов, 1986]. В качестве примера приведём проект подземного машинного зала Рогунской ГЭС (рис. 1.6). Подземный машинный зал Рогунской ГЭС длиной 320 м, шириной 27 м и высотой 64 м запроектирован на глубине 500 м от поверхности земли. В непосредственной близости от него — помещение силовых трансформаторов шириной
20 м, высотой 38 м и длиной 180 м, отделённое от машинного зала скальным целиком шириной 38 м. Общий объём подземных выработок на Рогунском гидроузле — около 5,3 млн. м 3 , а их протяжённость — около 60 км.
Широко распространено строительство подземных ГЭС в Италии. Подземные машинные залы станций Ампецо, Глоренца, Акри и др. имеют поперечное сечение коробового типа, аналогичное Рогунской ГЭС. Экономические расчёты, выполненные итальянскими проектировщиками, показывают, что расположение трансформаторов в подземной выработке, в непосредственной близости от машинного зала (закрытое распределительное устройство — ЗРУ), даёт около 50 % общей экономии по сравнению
Рис. 1.6. Разрез по машинному залу Рогунской ГЭС (проект): 1 — машинный зал, 2 — помещение трансформаторов и затворов отсасывающих труб, 3 — защитный свод, 4 — гидрогенератор, 5 — гидротурбина, 6 — силовой трансформатор, 7 — турбинная камера, 8 — отсасывающая труба, 9 — тоннель токопрово-да, 10 — кондиционер, 11 — мостовой кран, 12 — монорельсовая тележка, 13 — вентиляционная шахта, 14 — вмещающий горный массив, 15 — турбинная шахта
с наземным расположением (открытое распределительное устройство — ОРУ) [Барбакадзе, Давыдов, 1983].
На Тихоокеанском побережье Канады расположена крупная подземная ГЭС «Нечако-Кемано».
Во Франции подземная ГЭС Монпеза на р. Фонтельер заглублена на 60 м от поверхности земли. Длина машинного зала ГЭС составляет 60 м, ширина 13,5 м, высота 27 м. Вода подаётся по деривационному тоннелю протяжённостью 17 км.
В Финляндии с 1956 по 1975 годы построены 4 подземных ГЭС. Крупнейшая подземная ГЭС в стране — «Пирттикоски», находится в верхней части устья р. Кемийоки. Машинный зал станции, построенной в 1956—1959 годах, пройден на глубине 100 м от уровня моря. Вода на гидротурбины подаётся по двум напорным тоннельным водоводам длиной 60 м каждый, с площадью поперечного сечения 130 м 2 , а отводится по напорному тоннелю площадью сечения около 400 м 2 . По данным на 1989 год этот тоннель был второй в мире по площади поперечного сечения [Саари, Рейнисто, Лайне, 1993].
В 1979 году в Финляндии был построен гидротехнический тоннель протяжённостью 120 км (площадь поперечного сечения 15,5 м 2 ). Он используется для водоснабжения Хельсинки путём подачи воды из озера Пяйаянне в водохранилище Силвола.
Примерно в тоже время в СССР, в чрезвычайно сложных инженерно-геологических условиях, был построен тоннель для переброски стока р. Арпа в оз. Севан (рис. 1.7). Общая протяжённость тоннеля 48 км [Мостков, 2001].
Не меньшую сложность представляет собой строительство подводных тоннелей. В 1983 году в Санкт-Петербурге был возведён автодорожный тоннель протяжённостью около 1 км, обеспечивающий постоянную транспортную связь между Канонерским и Гутуевским островами. Подводный участок, протяжённостью 375 м, сооружён из опускных секций длиной 75 м, шириной 13,3 м и высотой 8,05 м, выполненных из монолитного железобетона с наружной металлоизоляцией.
В 1988 году в Японии был введён в эксплуатацию тоннель «Сейкан», проходящий под дном Салгарского пролива на глубине 240 м и связывающий между собой острова Хонсю и Хоккайдо. Его протяжённость — 53 850 м. Строительство тоннеля про-
Рис. 1.7. Гидротехнический тоннель Арпа—Севан:
1 — Кетчутское водохранилище; 2 —плотина; 3 — тоннель № 1; 4 — тоннель № 2; 5 — строительная шахта; 6 — входной портал тоннеля № 2; 7 — выходной портал тоннеля № 1
должалось более 40 лет. Сооружение представляет собой три параллельно идущих тоннеля: диаметром 11,1 м — основной, по которому идут поезда, и диаметрами 5м — два служебных. Основной и вспомогательные тоннели связаны между собой системой коридоров и переходов. С поверхностью «Сейкан» соединён двумя порталами — в начале и в конце тоннеля, и несколькими вертикальными и наклонными шахтами, оснащёнными мощными грузовыми лифтами. Каждый из таких лифтов способен спустить вниз и поднять на поверхность несколько грузовых автомобилей одновременно. Под проливом, на случай чрезвычайных ситуаций, имеются две просторные станции.
В июне 1991 года закончилась проходка 50-ти километрового комплекса тоннелей под проливом Ла-Манш. Также как и «Сейкан», транспортный подземный комплекс под Ла-Маншем представляет собой систему из трёх тоннелей: два перегонных однопутных железнодорожных тоннеля наружным диаметром 8,36 — 8,72 м, а между ними служебный тоннель диаметром 5,38 — 5,77 м (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Подводный тоннель под проливом Ла-Манш: 4— основные тоннели, 2 — железнодорожная платформа для перевозки автомобилей, 3 — вспомогательный тоннель, 4 — поперечные сбойки
Большие объёмы подземного строительства в последние годы ведутся в Москве. Это, в первую очередь, Торгово-рекреацион-ный комплекс «Охотный ряд» на Манежной площади, подземный гараж на Театральной площади, комплекс «Москва-Сити», подземный комплекс на Поклонной горе, значительное число автостоянок, подземных переходов и транспортных тоннелей.
ТРК «Охотный ряд» (рис. 1.9) относится к многоцелевым подземным сооружениям и включает: торговый центр с грузовым двором, офисы, археологический музей, предприятия общественного питания и искусственное русло р. Неглинки. Комплекс расположен в древнейшей части Москвы на стеснённом участке (между тремя линиями метрополитена, с сохранением движения наземного транспорта) в чрезвычайно сложных гидрогеологических условиях. Параллельно с его строительством выполнялся полный перенос подземных коммуникаций на площади более 5 га. Технические решения помещения ТРК проектировались с учетом снижения шума и вибрации от метрополитена и автотранспорта.