Перспективы строительства Трансконтинентальной магистрали



Мост/тоннель через Берингов пролив — проект соединения Евразии (Чукотки) и Северной Америки (Аляски) на/под Беринговым проливом (Рис.1). Планируется, что это будет самый длинный тоннель для транспорта и трубопроводов, обеспечивающий поставки электроэнергии и энергоносителей в Северную Америку. Проект, который находится под координацией России, США и Канады, потребует около 10–15 лет на реализацию и около $65 млрд. [1,2,3].

Проект предусматривает создание транспортного коридора протяжённостью 6 тыс. км. Часть будет проходить по тоннелю длинной в 64 км длиной, что почти в два раза превышает протяжённость подводной части тоннеля под проливом Ла-Манш. Стоимость тоннеля составит около $10 — $12 млрд. Остальная часть пойдёт на строительство транспортного коридора. Тоннель будет состоять из трёх секций: высокоскоростной железной дороги, автомобильного шоссе, трубопровода и ЛЭП. Также будут проложены кабели оптоволоконной связи [4,5,6].

Рис. 1. Трансконтинентальная железнодорожная магистраль и мировая транспортная сеть

Идея создания проекта магистрали, которая будет соединять Евразию и Северную Америку, возникла ещё в конце девятнадцатого века: губернатор штата Колорадо Уильям Гилпин предложил соединить два континента железнодорожной паромной связью, но получил отказ от русского правительства. В 90-е годы в Вашингтоне была создана Международная некоммерческая корпорация «InterhemisphericBeringStraitTunnelandRailroadGroup» (IBSTRG). В Москве было создано российское отделение «IBSTRG» — «Трансконтиненталь», и создан Координационный научно-технический центр. Сейчас проект разрабатывается в полную силу. Ожидается, что строительство мультитранспортного коридора окажет положительное воздействие на интенсификацию Сибири и Дальнего Востока [7,8,9,10]. Предпосылки строительства ТКМ [11,12]:

1. Переключение большой доли грузооборота в рассматриваемом регионе на ТКМ, что обеспечит поступление доходов за счёт транзита грузов.
2. Это позволит задействовать огромный потенциал гидроресурсов востока России.
3. Для российских компаний откроется доступ к крупнейшим месторождениям полезных ископаемых.
4. Подъём инфраструктуры, появление новых рабочих мест.
5. Выгодно для международной торговли: между странами ЕС и АТР ежегодно курсируют около 6 млн. контейнеров.
6. Укрепление русско-американских отношений в долгосрочной перспективе и расширение двустороннего сотрудничества.
7. Транспортное сообщение между Аляской и нижними 48-ю штатами, через запад Канады, будет иметь благоприятное воздействие на Аляску, западную часть Канады и тихоокеанский северо-запад США.
8. В Восточной Сибири, в одном из наименее населённых регионов мира строительство транспортных коммуникаций послужит толчком для активизации экономики, будет способствовать заселению этого региона.

За последние годы была выполнена обширная международная программа работ. Были задействованы проектные, научно-исследовательские и учебные организации [1,4,7,11,13,14,15,16]. Выполнены исследования по трассированию магистрали, разработаны предварительные технические решения тоннеля под Беринговым проливом и топливно-энергетическая концепция проекта. В Американской ассоциации инженеров железных дорог была создана техническая группа по изучению данного вопроса, которая пришла к выводу о возможности реализации проекта. Заинтересованность также проявили Япония и КНР.

Основная часть

Тоннель: Ширина самого узкого места Берингова пролива составляет примерно 90 км. По разным оценкам, длина тоннеля может достигать от 100 до 110 км. Строительство облегчает наличие двух островов посередине: Ратманова и Крузенштерна (Большой и Малый Диомиды, рис.2). Геологические условия благоприятны для строительства ТКМ: небольшая глубина (18, максимум 54 м в прибрежьях Аляски), устойчивые грунты, присутствие гранитов и прочных известняков. Всего 10 % от общей длины тоннеля (10–11 км) приходится на участки с неблагоприятными условиями строительства. Предполагается, что глубина залегания тоннеля будет составлять около 80 метров под дном пролива.

Рис. 2. Трасса тоннеля под Беринговым проливом

Рассматривается вариант построения сначала пилотного тоннеля, которое должно начаться с обоих континентов и с обоих островов одновременно. Далее планируется построить основной тоннель. Пилотный и сервисный тоннели будут обеспечивать вентиляцию и водоотвод. Существует несколько вариантов строительства тоннеля, например, методом погруженного тоннеля и с помощью тоннелепроходческого комплекса (ТПК)[17]. Метод погружённого тоннеля: Вся конструкция строится на суше, затем её отдельные части погружают в воду и собирают. Эта технология подходит для арктических условий, в которых и располагается Берингов пролив. Сначала строится сухой док из отдельных блоков (рис.3). Затем блоки опускают на воду, располагают в соответствии с рельефом морского дна и погружают на дно.

Рис. 3. Схема изготовления опускных секций в доке-шлюзе: 1 — ограждающие дамбы; 2 — док; 3 — тоннельные секции; 4 — уровень воды при затоплении дока; 5 — перемычка; 6 — шлюз; 7 — уровень воды в шлюзе при выводе секций; 8 — протока для выводов секций в русло; 9 — русло водотока

После того, как будет завершено строительство секций и установлены временные перегородки на торцах, тоннельные элементы транспортируются к месту установки. После того, как тоннельные элементы перемещены к месту установки, их последовательно погружают в воду. Тоннельный элемент с положительной плавучестью погружается балластом (водой) и опускается в готовую траншею с помощью подъёмных кранов, установленных на баржах (рис.4).

Рис. 4. Процесс погружения секции тоннеля в готовую траншею

На одном из торцов секции устанавливается резиновая прокладка. Её назначение состоит в том, чтобы герметизировать соединения между двумя смежными секциями, то есть обеспечить водонепроницаемость сооружения. Преимущества метода погруженного тоннеля:

1. Длина тоннелей, построенных из опускных секций, намного меньше длины тоннелей, построенных с помощью ТПК, что уменьшает стоимость строительства.
2. Элементы подводных тоннелей собираются на суше, что позволяет сделать различные поперечные сечения. В отличие от этого, поперечные сечения тоннелей, построенных с помощью ТПК, имеют в основном круглую форму.
3. В отличие от тоннелей, сооружаемых щитовым способом, этот метод предусматривает строительство элементов на суше, что позволяет упростить сам процесс строительства, улучшить контроль качества, избежать многих непредвиденных проблем, которые могут возникнуть при строительстве с помощью ТПК под водой.

Метод строительства тоннеля с помощью тоннелепроходческого комплекса (ТПК): Для постройки тоннеля под Беринговым проливом придётся преодолеть около ста километров арктических скал по дну океана. Это стало возможным благодаря ТПК. Гидравлические рычаги обеспечивают выравнивание тоннеля и направляют режущий диск. С каждым его оборотом ТПК продвигается вперёд, пока рычаги полностью не выпрямятся. После этого режущий диск выключают, рычаги фиксируют, и строители прокладывают следующую часть тоннеля, выравнивая её с помощью рычагов, чтобы сделать следующий шаг вперёд (рис.5).

Проходку основного тоннеля намереваются начать после выхода пилотного тоннеля к вентиляционным стволам на островах. Для проходки предусматривается использование проходческих машин, которые успешно справились с работами в подводных и других тоннелях в сложных геологических и гидрогеологических условиях в разных странах мира. Также предстоит создать установки для предупреждения поступления холодного воздуха в тоннель в связи с непростыми климатическими условиями.

Рис. 5. Схема работы тоннелепроходческого комплекса: 1 — гидравлические рычаги; 2 — режущий диск

Трасса будет пролегать от Якутска до Среднеколымска и далее на Чукотку. Существуют два варианта дороги от Якутска до Берингова пролива (Рис.6)

1. Северный. Идёт в широтном направлении на Чукотку.
2. Южный. Проходит рядом с автомобильной дорогой Якутск-Магадан.

Первый вариант на 400 км короче, но преимущество второго варианта в расположении: трасса совпадает с будущей железной дорогой на Магадан.

Рис. 6. Варианты пролегания трассы дороги к Берингову проливу

Выводы

Таким образом данный проект несмотря на дороговизну и сложность, является проектом, позволяющим открыть в будущем новые горизонты развития, не только касающиеся технического прогресса, но также экономической стороны. В первую очередь трансконтинентальная магистраль — это связь двух материков, двух государств: России и Америки. ТКМ позволит улучшить инфраструктуру обеих стран, обеспечит подъём товарооборота, поможет в развитии Аляски, Сибири и др.

Рассматривая техническую сторону строительства тоннеля, можно сделать заключение, что из предлагаемых вариантов, наиболее приемлемым является метод построения с помощью ТПК (тоннелепроходческого комплекса), несмотря на большие материальные затраты. Так как дно Берингова пролива имеет скалистый характер, метод погружённого тоннеля, несмотря на простоту и выгоду своего использования, в данном случае может вызвать множество проблем и сложностей, которые потребуют больших сил и затрат.

Литература:

1. Нехорошков Е. В. Оценка ожидаемой эффективности уникальных инвестиционно-строительных проектов (на примере Трансконтинентальной магистрали через Берингов пролив): Автореф. дис. канд. эконом. наук. — Новосибирск: 2005. — 24 с.
2. Лазарев Ю. Г., Синицына Е. Б. Основы совершенствования транспортной инфраструктуры /Ю. Г. Лазарев, Е. Б. Синицына// Технико-технологические проблемы сервиса — СПб: 2013. № 2 (24), С.92–93.
3. Лазарев Ю. Г. Транспортная инфраструктура (Автомобильные дороги). Монография — LAP LAMBERT, Германия: 2015. 173 с.
4. Нехорошков Е. В. Роль Трансконтинентальной магистрали через Берингов пролив в региональном развитии экономики // Вопросы экономики и права. — 2012. — № 3. — С.318–321.
5. Лазарев Ю. Г., Синицына Е. Б. Современное состояние проблемы совершенствования транспортной инфраструктуры / Ю. Г. Лазарев, Е. Б. Синицына //Технико — технологические проблемы сервиса. — СПб.: 2013.№ 4(26), С. 71–74.
6. Ватин Н. И., Производство работ. Определение продолжительности строительства воднотранспортных сооружений/ Н. И. Ватин, Г. Я. Булатов, Т. Ф. Морозова, А. В. Улыбин// Учебное пособие: СПб, СПбПУ, 2013. 116 с.
7. Воскресенский И. В. К обоснованию концепции развития транспортной инфраструктуры Сибири и дальнего Востока. Политранспортные системы. — Тезисы Международной научно-технической конференции в рамках года наука России — ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке». — Новосибирск: изд. СГУПС, 2014. С. 20–22.
8. Лазарев Ю. Г., Новик А. Н., и др., Изыскания и проектирование транспортных сооружений: Учебное пособие /Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, В. Г. Терентьев, С. А. Сидоров, С. А. Уколов, В. А. Трепалин / СПб.: ВАТТ, 2008. 392 с.
9. Лазарев Ю. Г., Строительство автомобильных дорог и аэродромов: Учебное пособие. / Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, С. В. Алексеев, Н. В. Ворончихин, А. Т. Змеев, С. А. Уколов, В. А. Трепалин, С. В. Дахин, В. Т. Колесников, Д. Л. Симонов // СПб.: ВАТТ. 2013. 528 с
10. Лазарев Ю. Г., Собко Г. И. Реконструкция автомобильных дорог: Учебное пособие. СПб. 2013. 93 с.
11. Воскресенский И. В., Воскресенская Т. П. Россия и всемирная сухопутная транспортная сеть // Вестник УрГУПС. 2014. № 4 (20). С. 26–31.
12. Лазарев Ю. Г., Громов В. А. Современные требования к обеспечению потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог // В сборнике: Инновационные технологии в мостостроении и дорожной инфраструктуре. Материалы межвузовской научно- практической конференции. 2014. С. 102–109.
13. Ватин Н. И., Моделирование набора прочности бетона в программе ELCUT при прогреве монолитных конструкций проводом/ Н. И. Ватин, М. О. Дудин, Ю. Г. Барабанщиков// Инженерно-строительный журнал. 2015. № 2 (54). C. 33–96.
14. Lazarev Yu.G., Research of processes of improving soil properties based on complex ash cement binder /. Yu.G. Lazarev, G. Sobko, M. Chakir // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vols. 584–586. Pp. 1681–1686.
15. Lazarev Yu.G., Effectiveness of Soil Reinforcement Based on Complex Ash-Cement Bonder Applied Mechanics and Materials / Yu.G. Lazarev, M. F. Chakir, E. N. Syhareva, Y. A. Ibraeva // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vols. 725–726. Pp. 208–213.
16. Лазарев Ю. Г., Обоснование деформационных характеристик укрепленных материалов дорожной одежды на участках построечных дорог. / Ю. Г. Лазарев, П. А. Петухов, Е. Н. Зарецкая/ Вестник гражданских инженеров. 2015. № 4 (51). С. 140–146.
17. Нгуен Ван Хунг. Методы рассчёта тоннелей, выполненных из опускных секций, на сейсмические воздействия: Автореф…дис. канд. техн. наук. — Москва: МГУПС (МИИТ), 2015. — 139 с.