Строительство гавани с системой анти-заиливания. Логистика производства и транспортировки сотен тонн извести. Методы возведения гавани
Фактически, без римского бетона, Ирод не мог построить свой великолепный порт. Бетон решил все логистические проблемы, которые обычно обрекали такое предприятие на неудачу. Нет подходящего камня для строительства гавани? Используем бетон. Нет отправной точки для строительства мыса, чтобы укрывать корабли от шторма? Строим свою из бетона. Как только эти вопросы были урегулированы, перед логистиками встали другие серьёзные проблемы. Ирод, без сомнений, имел масштабную модель гавани - обычный предварительный этап для крупного строительного проекта в греко-римский период, который, вероятно, сопровождался расчетами объема необходимого материала на основе предложенной длины волнорезов, ширины и глубины воды, где должен был укладываться материал. Вероятно, также были учтены местные таблицы приливов и отливов и количество возможных рабочих дней (сезонные штормы, вероятно, ограничивали время проведения строительных работ менее чем до двухсот дней в году).
Конструкция гавани также была задумана очень умно. Проклятием всех искусственных гаваней является опасность заиления. Построенный Ариппой Порт Юлиус уже начал заиливаться ко времени его совместного проекта с Иродом, и в конечном итоге должен был быть брошен. Решение Ирода или инженеров Агриппы - соорудить каналы на верхушках молов, которые были бы открыты только во время самых высоких приливов, обеспечивая проток незаиленной воды через гавань. Это был продуманный, современный дизайн. Беда в том, что порт расположен в самом плохом из всех возможных мест, и даже Ирод, вероятно, понимал, что выбранное им место было далеко не идеальным. К сожалению, вся береговая линия его королевства была почти такой же. Вероятно, чтобы умаслить руководство, Ирод предложил название города - Кесария и название его гавани Себастос (греческое слово для Августа). Такие вещи льстят власть имущим.
На этот момент Агриппа, вероятно, передал планы своим инженерам присутствовавшим на совещании, и попросил их рассчитать логистические требования к строительству такой гавани из гидравлического бетона. («Можете ли вы подготовить расчёты к завтрашнему дню?»). После того, как инженеров оставили обмозговывать цифры, Агриппа и Ирод, вероятно, перешли к обсуждению политической ситуации в регионе, чтобы вникнуть в последние донесения из Парфии, обменяться придворными сплетнями, а, возможно, поговорить и о личных вещах - «Как дети поживают?» (Хотя, в случае Ирода, это может быть и не очень благоразумный вопрос).
Можно вообразить выражение лица Агриппы, когда его инженеры вернулись с материально-техническими затратами на строительство гавани Ирода. Только сейчас, после того, как было проведено много подводных археологических изысканий, мы начинаем понимать, насколько колоссальны были эти поставки.
Римские инженеры вдумчиво и скрупулезно всё распланировали, и они точно знали, сколько извести, пуццоланы и заполнителя потребуется для вычисленного объема, а также какое потребуется количество древесины для обжига рассчитанного количества извести. Точно так же, как сегодня генеральному директору дается толстая папка со всеми подробностями относительно предполагаемого проекта, и он обычно принимает решение, о том стоит ли начинать проект, так и главный инженер Агриппы должен был притащить здоровенный свиток, а затем кратко, на словах, доложить ситуацию. Я предполагаю, что он поступил примерно так (используя современную метрическую систему мер для удобства читателя): "Ваше превосходительство, строительство гавани в месте, где пожелал король Ирод, будет очень трудным делом. Если мы забудем на мгновение о необходимом количестве заполнителя, то для гавани потребуется 24 000 кубических метров пуццоланы и 12 000 кубических метров извести. Давайте сначала обсудим вопрос с пуццоланой. Доставить такое количество пуццоланы в Иудею будет затруднительно. Это во много раз больше, чем мы использовали в Порт-Юлиусе, где у нас было преимущество в том, что огромные залежи пуццоланы располагались прямо под ногами. Если использовать для перевозки обычные грузовые корабли то их количество просто ошеломляющее. Я имею в виду, что речь пойдет о грузе весом почти 23 000 000 кг. Как перевести столько пуццоланы в Иудею?"
Присутствуя на корпоративных совещаниях в течение четверти века, я с удовольствием слушал презентации многих инженеров. Хорошие сначала представляют проблему таким образом, что она кажется неразрешимой. Затем, дав вам несколько секунд, чтобы поразмыслить над этим парадоксом, они улыбаются, а затем выдают хитрое решение. Главный инженер Агриппы, должно быть, наслаждался тем, как у его босса вытягивается лицо, прежде чем объявить о своей хитрой схеме. «Однако у нас есть идея. Если бы вы могли нанять гигантские зерновые корабли после того, как они выгрузили свой груз в Остии, а затем отправить их на юг до Неаполя, где их можно загрузить вулканической почвой; затем, на обратном пути в Александрию, они останавливаются на строительной площадке в Иудее для разгрузки. Старая дамба у башне Страто, к югу от планируемой гавани, может быть расширена с помощью блоков из бетона и песчаника, чтобы обеспечить убежище для нескольких кораблей на время строительства основной гавани. Как только основная гавань будет завершена, дамба Страто может служить в качестве вспомогательного волнолома, чтобы уменьшить влияние течения на южный пирс.
«Тем не менее, самый сложный вопрос, которые надо ррешить - это 12 000 кубических метров извести, которая также необходима для изготовления бетона, - и это только для причалов. Эта известь будет весить около 29 000 000 кг (около 63 800 000 фунтов). В отличие от пуццоланы, которую можно просто накопать, известь нужно обжигать. Для производства этой извести нам понадобятся сотни печей для обжига, которые вести обжиг по двадцать четыре часа в день, каждый день в течение пяти или шести лет, пока эта гавань будет строиться. Как только у нас будет известь, её нужно погасить, а затем упаковать в амфоры - которых потребуется много много тысяч, которые затем должны перевозиться грузовыми кораблями со специальным канатным оборудованием и специальными колодами для хранения амфор, дабы при транспортировке они не разбились - никто не обрадуется разбитой амфоре с известью на мокрой палубе корабля. Для большей эффективности было бы здорово, чтобы печи для обжига керамики и обжига извести были вблизи месторождений известняка и источников топлива, но это самая большая проблема из всех. Исходя из расчёта, что для производства 190 кг извести нам потребуется сжечь один дуб в качестве топлива, то для производства всей извести нам понадобится примерно от ста до двухсот тысяч деревьев. Откуда взять эти деревья? Береговая линия Средиземноморского бассейна практически полностью лишена деревьев. Помните как несколько лет назад, нам пришлось получить разрешение от Августа, чтобы вырубить священную рощу, вокруг Святилища Сибилии в Кумее? Как вы помните, это был, пожалуй, последний лес девственных дубов в Италии рядом с морем, но у нас не было выбора, потому что эта древесина была необходима для строительства кораблей, которые мы использовали в войне против Марка Антония и царицы Клеопатры. Да и это количество древесины ничто по сравнению с тем огромным объемом деревьев, которые необходимы для этого проекта. И вот загвоздка: в дополнение к деревьям, необходимым для обжига извести, нам понадобится столько же деревьев для печей для обжига керамики, чтобы сделать огромное число необходимых для транспортировки извести амфор, а ещё потребуется дерево для строительства опалубки для бетона. Предлагаемый размер форм для бетона потребует длинных досок, поэтому для них нам понадобится хвойная древесина. Однако где взять эти тысячи сосен?
Здесь лицо Агриппы, вероятно, опять вытянулось, прежде чем его главный инженер улыбнулся и снова выступил с мудрым решением.
«Как известно вашему превосходительству, Мезия на южном берегу реки Дунай недавно стала римской провинцией. Рядом с ней, на той же реке, находится Фракия, управляемая царем, который, как и Ирод, лоялен Риму. На северном берегу находится Дачия, независимое королевство, с которым, по крайней мере, сейчас, мы также имеем добрососедские отношения. Все они богаты и деревьями и известняками. Мы можем выстроить группу печей для обжига извести через каждые несколько миль на берегах Дуная, которые могут быть использованы в по мере продвижения работ по заготовке древесины. Я уверен, что мы сможем найти месторождения глины для амфор где-то недалеко от реки, но учитывая что под руками будет очень много древесины, мы могли бы использовать новую технологию, недавно привезенную из Галлии: деревянные бочки. В них можно насыпать больше извести, чем в амфоры, они легче в обращении и гораздо менее хрупкие. Как древесину, так и известь можно сплавлять вниз по реке на лодках в черноморский порт Троесми, где их затем можно загружать на большие грузовые суда, предназначенные для Иудеи. Разумеется, поскольку эти предприятия по лесозаготовкам и обжигу извести, без сомнения, будут государственной монополией, доходы в казну тоже будут существенными». (Всегда упоминайте материальную выгоду - вы же хотите, чтобы голова вашего босса была занята денежными знаками.)
«Таким образом, строительство порта Себастос и города Кесарии не только возможно, но и реально выполнимо. Оба будут великолепными памятниками Августу, точно так же, как Александрия навсегда увековечила память Александра Македонского».
То, что мы знаем наверняка, это то, что Ирод, должно быть, представил сильное обоснование для строительства гавани Агриппе, а Агриппа, в свою очередь, должно быть убедил Августа, что это проект необходимо поддержать, потому что римляне начали оказывать помощь в больших масштабах вскоре после встречи в Лесбосе. Конечно, для римлян был и дополнительный стимул. Если Иудея когда-либо станет римской провинцией, Кесария будет великолепной столицей. Проконсул пользовался бы комфортом космополитического западного города, чего, безусловно, не было в Иерусалиме.
Оставляя в стороне феноменальные требования к ресурсам, строительство гавани было чудом древней инженерии. Они столкнулись с уникальными проблемами, которые никогда не встречались раньше, и поэтому служили отличным испытательным стендом для применения новых строительных технологий. До того, как построить город Кесарию, должна была быть построена гавань Себастоса, а до того, как построить гавань, нужно было построить её южный волнорез. Без этого, в данной части морского побережья, было невозможно ослабить мощные течения идущие в северном направлении, и течение воды было слишком бурным, чтобы начать строительство остальной части гавани.
Археологи обнаружили три различных метода ослабления течения, применяемых древними инженерами при строительстве этих бетонных молов, и это дало понимание того, что римляне учились прямо в процессе строительства. Первый метод заключался в использовании копра для забивки свай, чтобы забить деревянные балки в морское дно, причем их расположение было прямоугольным. Водолазы - вероятно, ныряльщики за морскими губками, которые могли задерживать дыхание на несколько минут, прибивали длинные доски из ели или сосны к вертикальным балкам. Песчаное морское дно было заранее подготовлено и отсыпано толстым слоем камней из куркара, чтобы предотвратить протечку воды и вымывание песка под законченным причалом, практика, которой сегодня следуют современные инженеры, строящие волноломы. Толстый слой бетона сбрасывался в форму, а затем втрамбовывался в подушку из щебня. Как только трамбовка заканчивалась, снова сбрасывали заполнитель из куркарского камня и разравнивали его, чтобы создать плоскую поверхность, прежде чем добавлять следующий слой бетона и повторить трамбовку. Известь, пуццолана и песок, вероятно, смешивались на плавающей платформе рядом с опалубкой, а затем перегружались в большую корзину, которую выводили на место сброса с помощью канатов, управляемых небольшим краном. После того как корзину выводили в нужное положение, тянули за верёвку и корзина опрокидывалась сбрасывая бетон в воду. Внутри формы заполненной водой бетон падал прямо вниз. Затем спускались ныряльщики, чтобы проверить, упала ли груз бетона в нужное место; если нет, то следующую порцию направляли с помощью сбитого деревянного устройства, пригруженного свинцовым сердечником, чтобы преодолеть его плавучесть. После того, как бетон был вывален, снова засыпали каменный заполнитель, и его снова его разравнивали а затем сбрасывали ещё один слой бетона. Этот процесс повторялся до тех пор, пока не достигали вершины формы. На ту сторону формы которая быдла расположена со стороны открытого моря, дополнительно отсыпали избыточное количество камня, чтобы защитить ее от подводных течений и волн.
Этот метод строительства был, по меньшей мере, трудозатратным. Ныряльщику, несмотря на его способность задерживать дыхание на срок до пяти минут, вероятно, требовалось два или три погружения, чтобы забить только один гвоздь в доски из-за сопротивления воды (и наверняка его раздражали гнущиеся гвозди) а ведь ещё требовалось много погружений для укладки и уплотнения каждого слоя бетона и заполнителя.
Очевидно, что на ранней стадии строительства был разработан другой подход к технологии строительства, так как мы видим переход к менее трудоёмкой технологии. Вскоре формы стали собирать на суше, а конструкция досок, покрывающих полы и стены, имели те-же связи и швы, которые использовались в древних кораблях, для обеспечения водонепроницаемости. Для придания дополнительной прочности, внутренняя часть формы была надёжно закреплена рядом деревянных перемычек, которые пересекались под прямым углом. Этот плавающий кессон затем пригружался достаточным количеством бетона, чтобы поддерживать его в воде, пока его не выводили на место монтажа с помощью канатов. Потом выполнялся всё тот же процесс выгрузки и трамбовки бетона и заполнителя, но его эффективность и скорость были значительно увеличены, ведь самая трудоёмкая часть работы была выполнена в относительно сухом месте. Операторы кранов управляли спуском формы так, чтобы она медленно опустилась на место, плотно прижавшись к ранее уложенному участку.
Третий метод строительства строительства бетонной формы был обнаружен археологами на северной пристани, которая, вероятно, строилась после завершения строительства мола южного причала. Эта форма была построена на основании из четырех тяжелых деревянных балок, с концами надрезанными по осям. Затем они вставлялись друг в друга, образуя прямоугольник, похожий на основание бревенчатого домика. Рама, вместо одинарных стен была построена с двойными стенами, которые также включали продольные и поперечные связи. Пространство 0,23 м между двойными стенками было заполнено римским бетоном с очень высоким содержанием извести - почти 35% - и небольшим количеством различных заполнителей. Археологи предположили, что полости между двойными стенками тщательно заполнялись бетоном, постепенно увеличивая её вес и заставляя платформу медленно погружаться под воду. Как ни странно, деревянный пол не был демонтирован. Если бы это было так, ныряльщикам снова пришлось бы выполнить утомительную задачу по укладке и трамбованию бетона и заполнителя под водой. Другое объяснение состоит в том, что основание формы было построено из бетона, а остатки основания были покрыты бетоном, сброшенным поверх. Трудно представить, что заполнение двойного корпуса бетоном было достаточно чтобы противостоять плавучести формы, особенно с большими балками в основании. Возможно, у формы был бетонный пол, опирающийся на внутренний край балок основания и усиленный пересекающимися деревянными связями внизу. Эта догадка - моя собственная теория - позволила бы проводить работы на суше.
Единственное качество, свойственное всем формам, состоит в том, что они были довольно большими, некоторые длиной до 11,5 м и шириной до 15 м. Некоторые из них были прямоугольными, некоторые квадратными, в зависимости от того складывались они на причале или нет. Высота форм изменялась от 1,5 м до 4,5 м.
После того, как на нужные места было установлено достаточное количество бетонных форм, их плоские верхушки поднялись над водой на несколько метров. Затем над бетонной поверхностью были положены тщательно отобранные каменные блоки из когда-то имеющегося в изобилии курркара, что, возможно, и заставило древнего еврейского историка Иосифа Флавия утверждать, что гавань была построена из каменных блоков, а не из бетона, поверие, которое сосуществовало то тех пор, пока подводные исследования, проведённые археологами во второй половине двадцатого века не доказали обратное.
После восьми лет строительства, включая напряжённые подготовительные работы по производству и транспортировке строительных материалов, гавань Себастос была открыта в 15 году до нашей эры. Это было непревзойденное инженерное достижение и по-прежнему считалось бы замечательным сооружением даже по сегодняшним меркам. Себастос был больше афинского порта в Пирее и соперничал с Александрийским портом в Египте, самой крупной гаванью существующей тогда на планете. Примерно два тысячелетия пройдут до того, как другая построенная из бетона гавань сравняется с ним по размеру, не говоря уже о том чтобы обогнать его. Жемчужиной гавани Себастоса был его южный волнолом. Вместо того чтобы противостоять мощному северо-западному течению, южный волнорез изящно отклонял его в северо-западном направлении, направляя поток дальше в Средиземное море. Его левый край продолжался в этом направлении, в то время как его правый край отклонялся на север, чтобы ширина волнореза увеличивалась по мере приближения к конечной точке. Оконечность южного волнолома была противоположным концом меньшего, хотя все еще массивного северного причала, который следовал по прямой траектории от суши на запад. Расстояние между концами причалов, образующее вход в гавань, было приблизительно от 20 до 30 м в ширину.
Хотя эти конструкции назывались волнорезами, они были намного больше чем просто волнорезы. Построенные сооружения были плоскими, жесткими полуостровами из искусственного камня, которые превосходили характеристики любого естественно сформированного мыса. Южный причал был 40 м в ширину у береговой линии и 60 м в ширину у конечной точки почти в полукилометре в Средиземном море. На нём была и дорога и тротуар, а также был построен ряд больших сводчатых каменных складов. На морском конце был возведён массивный маяк, самый высокий и яркий маяк за пределами Александрии. Две башни из бетона и камня, каждая из которых поддерживала три огромных статуи, располагались по обе стороны от входа в гавань. Иосиф Флавий не говорит нам, кого или что изображали статуи, но определённо не еврейского бога, потому что такие образы были запрещены законом. Возможно, они представляли богов-олимпийцев, чей благосклонности, несомненно, искали строители гавани.