Тоннели и мосты как инженерные сооружения¶

Тоннели и мосты — два класса искусственных инженерных сооружений, предназначенных для преодоления естественных или искусственных препятствий: водных объектов, оврагов, горных массивов, городской застройки, транспортных развязок. Мост проводит путь над препятствием, тоннель — под ним или сквозь него. Оба типа относятся к транспортной инфраструктуре и часто рассматриваются совместно, поскольку решают общую задачу — обеспечение непрерывности дороги, железнодорожной линии, трубопровода или пешеходного маршрута.

¶Определения и различие

Мост — сооружение, перекрывающее препятствие и состоящее из пролётных строений и опор. Тоннель — протяжённая подземная или подводная выработка, имеющая замкнутый по периметру контур обделки. Принципиальная разница в том, что мост работает на открытом воздухе и опирается на промежуточные опоры, тогда как тоннель окружён грунтом или водой и воспринимает давление среды. Существуют промежуточные формы: мост-тоннель, эстакада в выемке, «крытый» мост.

¶История

Мостостроение древнее тоннелестроения. Каменные арочные мосты известны в Месопотамии и Древнем Риме; римляне возводили акведуки и мосты через Тибр, Рейн, Дунай. В России деревянные мосты через Волхов и Днепр упоминаются с X–XI веков, каменные — с XV–XVI веков. Первый постоянный металлический мост в России — Николаевский (Благовещенский) через Неву, открытый в 1850 году.

Тоннели долгое время сооружались для водоснабжения и добычи. Первый железнодорожный тоннель — Ливерпуль — Манчестер (1826–1830). В России первый железнодорожный тоннель появился на линии Санкт-Петербург — Варшава в 1850-х годах. Крупные тоннели XX века связаны с метрополитеном: Московский метрополитен открыт в 1935 году.

¶Классификация мостов

По назначению: автодорожные, железнодорожные, пешеходные, трубопроводные, совмещённые. По материалу: деревянные, каменные, металлические, железобетонные, комбинированные. По конструкции: балочные, арочные, рамные, вантовые, висячие, понтонные. По длине различают малые (до 25 м), средние (25–100 м), большие (100–500 м) и внеклассные (свыше 500 м).

¶Классификация тоннелей

По расположению: горные, подводные, городские. По назначению: транспортные (метрополитен, автодорожные, железнодорожные), гидротехнические, коммунальные, специальные. По способу сооружения: горный, щитовой, опускной, продавливание. По глубине заложения: мелкого (до 20 м) и глубокого заложения.

¶Конструктивные элементы

Мост включает фундаменты, опоры (промежуточные и береговые), пролётные строения, мостовое полотно, опорные части, деформационные швы, ограждения. Тоннель состоит из обделки, лотка, порталов, вентиляции, водоотвода, освещения, эвакуационных выходов. Обделка выполняется из бетона, железобетона, чугуна, стали.

¶Строительные технологии

Мосты возводят методами навесной сборки, продольной надвижки, уравновешенного бетонирования, использования плавучих опор. Тоннели сооружают буровзрывным способом, тоннелепроходческими щитами, методом «стена в грунте», замораживанием грунтов. Щитовая проходка с применением механизированных комплексов позволяет вести работы под реками и плотной городской застройкой.

¶Крупнейшие сооружения

Среди мостов: Акаси-Кайкё (Япония, около 3911 м), Большой Чжоушань (Китай). В России — Крымский мост (19 км, автомобильно-железнодорожный, открыт в 2018 году), мост на остров Русский (около 1885 м, открыт в 2012 году), Президентский мост в Ульяновске.

Среди тоннелей: Готардский базисный (Швейцария, 57 км, 2016), Северомуйский (Россия, 15,3 км), Байкальский (6,7 км), Лефортовские тоннели в Москве. Подводные: Евротоннель (50,5 км), тоннель под Босфором.

¶Значение и проблемы

Мосты и тоннели сокращают путь, разгружают дорожную сеть, обеспечивают круглогодичное сообщение. Одновременно они дороги в строительстве и обслуживании, требуют постоянного мониторинга, зависят от геологии, сейсмики, гидрологии. Ошибки в проектировании приводят к авариям, крупнейшие из которых — обрушения мостов и прорывы воды в тоннели.

¶Интересные факты

• Самый длинный в мире тоннель — Готардский базисный (57 км).
• Крымский мост — самый протяжённый в России и один из крупнейших в Европе.
• Первый в мире подводный автомобильный тоннель — тоннель под Темзой (1843).
• Байкало-Амурская магистраль включает более 10 крупных тоннелей.

Источники: Большая российская энциклопедия; технические справочники по мостостроению и тоннелестроению; материалы профильных транспортных ведомств.