Тоннель под Темзой

Несколько неудачных попыток тоннеля под Темзой. Брюнель изобретает щит. Кто же знал что под землёй нечем дышать

Самым большим применением гидравлического цемента со времен Древнего Рима было строительство тоннеля под Темзой в Лондоне. Впервые построить тоннель под Темзой предложил Ральф Додд  в 1798 году. Додд, инженер из Нортумберленда, который наблюдал, как шахтеры, не подвергая свою жизнь опасности, добывают уголь под рекой Таин, предложил построить тоннель, соединяющий районы Грейвсенд и Тилбери. Один или два года спустя (одни датировки дают конец 1799 года, другие начало 1800 года) начались работы по строительству тоннеля. Со стороны Грейвзенда была вырыта шахта, но она постоянно заполнялась песком-плавуном. Строительство должно было быть прекращено, так как стало ясно, что земля непригодна для выкапывания тоннеля, но Додд считал, что он может справится с этой проблемой и продолжал попытки строительства до тех пор, пока два года спустя финансирование в конечном итоге не закончилось.

Новая попытка, проект "Арка Темзы", была предпринята в 1804 году, чтобы построить тоннель, соединяющий Ротерхит и Лаймхаус (в настоящее время Wapping). Для контроля за проведением работ был выбран Роберт Вази, ещё один инженер из Нортумберленда. Хотя здесь грунт был не так плох, как в Грейвзенде, Вази также столкнулся с проблемой  подтопления, из-за которой строительство постоянно отставало от запланированного графика проведения работ. Разочарованный медленным темпом строительства, директор  нанял инженера Корниша Ричарда Тревитика чтобы заменить Вази. Тревитик был одаренным инженером, который внес ряд усовершенствований в технологию паровых двигателей. (Он был одним из первых сторонников парового транспорта и даже строил работающие образцы, чтобы продемонстрировать концепцию паровой тяги, но никто не заинтересовался предлагаемым им изобретением). В то время, когда ему предложили проект туннеля, Тревитик пользовался популярностью благодаря своему паровому земснаряду, который использовался для обеспечения судоходства по Темзе. Директора "Арки Темзы", очевидно, полагали, что он был подготовленным специалистом, чтобы иметь дело с водонасыщенными грунтами. Тревитик нанял группу корнуэльских шахтеров, чтобы построить тоннель, но люди, больше привыкшие иметь дело со скалой, чем с речным илом, с трудом адаптировались к новым условиям. Тем не менее, они сумели приспособится к водонасыщенным грунтам, и работа над строительством тоннеля продолжалась. В 1808 году, когда тоннель был завершен более чем на две трети, пролом в потолке вызвал катастрофическое затопление тоннеля, которое почти убило Тревитика и нескольких его работников. Существует история, что наводнение было вызвано следующим образом: кто-то сказал Тревитику, что направление тоннеля изменилось и он слегка отклоняется от курса. По этому Тревитик,  якобы, пробил потолок туннеля, чтобы взглянуть куда он ведёт, и из-за этого и произошло затопление. История звучит как глупейшая басня, распространяемая одним из коллег Тревитика, с которым у него были напряжённые отношения. Нельзя читать о достижениях Тревитика и в то же время верить, что он был способен на такую глупость.

Не утратившие надежды, руководители проекта "Арка Темзы" объявили публичный конкурс на продолжение строительства туннеля. В конкурсе победил Чарльз Уайатт, известный как владелец фирмы "Паркер и Уайатт". Он предложил провести работы по углублению дна вдоль предполагаемого тоннеля под Темзой. В эту траншею будут уложены и соединены под водой сборные кирпичные цилиндры, построенные с использованием гидравлического римского цемента фирмы "Уайатт и Паркер". На бумаге схема имела смысл, но когда компания наняла Джона Исаака Хокинса, чтобы проверить жизнеспособность предложения, повороты русла реки и трудность соединения цилиндров оказались непреодолимыми. Затем был инженерный отчет, в котором делался вывод, что строительство туннеля под Темзой "невыполнимо", хотя внимательное чтение отчета предполагает, что термин "практически невозможно" был бы лучшим заключением. Так закончился проект тоннеля "Арка Темзы".

Тем не менее идея строительства тоннеля под Темзой висела в воздухе. Для талантливых и дальновидных людей нет ничего более заманчивого, чем принять такой вызов и построить невозможное. И Брюнель хотел именно этого. Возможно, никто со времен Джона Смитона не был способен, и достаточно упрям, чтобы взяться за столь грандиозный проект.

Брюнель пришёл к инвесторам со своей идеей тоннельного щита для проведения земляных работ под Темзой. Предыдущие два туннеля были узкими пешеходными переходами, шириной около 1 метра, которые едва позволяли расходится двум пешеходам. Тоннель Брюнеля будет более просторным: шесть метров в высоту и десять с половиной метров в ширину, состоящий из двух параллельных арочных коридоров, открытых друг в друга и достаточно просторных, чтобы обеспечить и движение пешеходов и движение экипажей. Брюнель представил подробные чертежи предлагаемого им "тоннельного щита", который защитит рабочих и обеспечит безопасность проведения земляных работ по мере его продвижения. Он описал щит как " закрытый водонепроницаемый чехол". Инвесторы заинтересовались изобретением, и заплатили за серию пробных проходов по дну Темзы, и лучшие результаты получились на скважинах, пробуренных между Ротерхайтаом и Уоппингом, менее чем в миле от туннеля Тревитика. Здесь были выявлены залежи твердой голубой глины. Убедившись в том, что план Брюнеля осуществим, в июне 1824 года была зарегистрирована фирма "Тоннель Темзы", и было выпущено 2 128 акций по 50 фунтов каждая. Акционеры полагали, что после завершения строительства туннеля, взимаемая за пользование тоннелем небольшая пошлина в конечном счёте покроет расходы на строительство, а затем будет приносить стабильный доход.

Работы начались в Ротерхите 2 марта 1825 года, чуть более чем в сорока метрах от берега Темзы. Сначала должна была быть выкопана вертикальная шахта до требуемой глубины, и только потом можно будет приступать к работам в самом туннеле. Брюнель справился с этой задачей весьма хитроумно: у него было плоское железное кольцо шириной в 15 метров, собранное на том месте, где должна была быть выкопана шахта. На кольце он построил круглую кирпичную башню из римского цемента. Кирпичные стены были сложены в несколько слоев, а внутренняя часть башни была прочно укреплена деревянными балками и железными шпалами. Когда были возведены стены башни, рабочие выкопали землю внутри. По мере того, как продвигались земляные работы, высота и вес башни увеличивались, и конструкция начала постепенно погружаться в землю. После того, как кладка была закончена, на вершине башни была собрана паровая машина. Двигатель использовался для откачки воды, которая иногда затопляла место выемки грунта, и управления конвейером, который транспортировал бесконечную цепь ведер заполненных выкопанной землей, которую нужно было убирать (ранее люди справлялись с этой задачей поднимаясь по лестнице с ведрами в руках). Постепенно, несмотря на небольшие препятствия, башня опустилась на требуемую глубину около 20 метров. Вертикальная  шахта была закончена в ноябре 1825 года. Теперь пришло время для горизонтальных земляных работ, и время испробовать в действии щит Брюнеля.

А может и нет. Председатель проекта Уильям Смит, казалось, намеревался совать палки в колёса Брюнелю на каждом шагу. Когда башня начала погружаться в землю, а Брюнель заканчивал последние детали проекта конструкции тоннельного щита, Смит начал жадничать. Он сказал Брюнелю, что щит - ненужная роскошь и что тоннель можно построить более традиционными методами. Брюнель указал на провал этих традиционных методов при предыдущих попытках построить тоннель под Темзой. Смит остался на месте председателя, а Брюнель пошел вперед и начал строить щит (его будет строить его старый друг Генри Модслей). Поскольку щит был запланирован изначально, а его создатель, Модслей, был достаточно известен и имел хорошие политические связи, Смит сдался. Смит был членом парламента и хорошо понимал пределы того, на сколько он мог мешать  Брюнелю, однако он так и не отказался от своих попыток насолить Брюнелю.

Модслей доставил несколько сотен деталей из кованного чугуна, из которых состоял тоннельный щит, на стройплощадку в Ротерхите. Каждая деталь была опущена краном на дно шахты на место сборки. После того, как щит был собран, он по праву считался инженерным чудом. Восьмидесятитонный "бегемот" состоял из двенадцати вертикально расположенных рам, в каждой из которых было по три отсека, где люди могли выкопать землю перед началом кладочных работ. Каждая рама имела десятки выступающих досок, всего их было пятьсот, которые врезались в лицевую часть тоннеля на несколько метров в глубину, так называемый "пробойник". Эти направляющие служили и для того чтобы удерживать  раму в правильном положении и для разработки глины спереди. Каждая рама, поддерживаемая у основания широким железным башмаком, соединенная шаровым шарниром, могла двигаться вперед с помощью мощных винтовых домкратов, которые упирались в кирпичную кладку, чтобы следовать на направлением разработки полости тоннеля рабочими. Конечно, это создало сильную конкуренцию, так как каждая смена хотела продвинуться дальше чем другая. Щит начал свое медленное путешествие на север к Уоппингу 25 ноября 1825 года.

Когда начались работы над горизонтальной шахтой, Смит и Брюнель начали спорить о том, какой роман цемент использовать. Брунель хотел использовать роман цемент Френсиса и Вайта, в то время как Смит настаивал на том, чтобы использовать более дешевую альтернативу, производимую его другом Мэтью Уилксом, чрезвычайно богатым бизнесменом. Уилкс также воспользовался возможностью открыть цементный завод после истечения срока действия патента Паркера и Уайатта и агрессивно продавал свой продукт. Нет никаких доказательств того, что Уилкс подкупил Смита, но это не было бы удивительно, поскольку Уилкс имел сомнительную репутацию (он сделал свое состояние пиратством и работорговлей). Брюнель с неохотой использовал цемент Уилкса при строительстве башни, но теперь, когда начинались земляные работы под Темзой, он настоял на цементе  производимом Фрэнсисом и Уайтом, сославшись на проведенные им испытания, которые показали, что последний имеет лучшие гидравлические свойства. Председатель не обращал на него внимание до тех пор, пока постоянные жалобы и письма Брюнеля не сделали этот вопрос слишком уж утомительным, чтобы спорить, поэтому Смит наконец позволил инженеру использовать выбранный им цемент. (Смит и Уилкс, должно быть, получили некоторое удовлетворение, когда позже баржа, перевозившая большое количество цемента Фрэнсиса и Уайта на стройплощадку, затонула в Темзе, авария, которую приписывают несчастному случаю.)

Вода стала большей проблемой, чем первоначально ожидалось. Обнадёживающие результаты бурения оказались обманчивыми, поскольку, хотя почва была в основном глинистой, она также имела прожилки с водными каналами, а иногда и с огромными полостями, заполненными водонасыщенной грязью. Слои глины и грязи наполнялись осколками столетий, и землекопы иногда вырывали странные артефакты. Чаще всего, это был "современный" мусор, который доставлял много хлопот, и тоннель часто вонял все еще разлагающимся мусором, который то падал с потолка, то выскакивал из "пробойника". Эти покрытые слизью сгустки отходов вырабатывали метан, от которого у рабочих кружилась голова или служили причиной случайных "вспышек", опалявших волосы или ресницы. К счастью, количество этого газа никогда не было достаточно большим, чтобы вызвать крупный взрыв.

Не только рабочие страдали от плохого воздуха. Ядовитые испарения оказывали влияние и на здоровье Брюнеля и других инженеров. Один из помощников инженера, Райли, потерял сознание и был эвакуирован из туннеля. Его лихорадило, он бредил, а через неделю впал в кому и умер. Не ясно, умер ли он от газа или просто стал жертвой одной из бесчисленных болезней, которые медицина Викторианской Англии была бессильна побороть, но большинство рабочих приписывали смерть Райли "плохому воздуху".(До этих пор единственным погибшим был пьяный рабочий, который упал со щита и проломил себе череп). Вскоре после смерти Райли Брюнель тоже чувствовал себя плохо, он пишет в своем дневнике: "меня охватило странное и неописуемое ощущение - перед глазами поднялась дымка, и в течение получаса, я ничего не видел левым глазом". Ему пришлось отлёживаться несколько недель, но вскоре он не смог выдержать больничный режим и вернулся к тоннельным работам, хотя его зрение восстановилось не полностью. Когда инженер Уильям Армстронг заболел а, после выздоровления, не захотел возвращаться на работу, Брюнель назначил своего младшшего сына, Изамбарда ему на замену. Изамбарду, который работал в качестве помощника инженера при строительстве тоннеля с самого начала, только что исполнилось двадцать лет. Несмотря на семейственность, это был хороший выбор. Изамбард был таким же блестящим инженером, как его отец, и однажды затмит славу Брюнеля старшего.

Рис 19. Портрет Джона Смитона, знаменитого инженера и архитектора. Смитон открыл "природный цемент" и использовал его для строительства знаменитого Эдистонского маяка (его можно увидеть на заднем плане)