«Проходка туннелей под Ист-Ривер: Нью-Йоркское туннельное продолжение Пенсильванской железной дороги»

Жесткие козырьки были установлены взамен скользящих, первоначально смонтированных на щитах B и D в Манхэттене, примерно в то время, когда последние встретили породу у рифа.

При установке полингов и забойки все пустоты позади них по возможности заполнялись болотным сеном или мешками с опилками или глиной. Для предотвращения утечки воздуха в рыхлом материале стыки между досками промазывались глиной, специально подготовленной для этой цели в глиномешалке. Раздвижные удлинители полов рабочих отсеков в начале работ часто использовались для поддержки деревянной забойки или рыхлой породы, как показано на рис. 1 на листе LXVIII. В такие моменты передняя часть удлинителей плотно прижималась к дощатой зашивке давлением домкратов пола. Во время продвижения щита давление на домкраты пола постепенно сбрасывалось, что позволяло полам вдвигаться обратно в щит, продолжая при этом поддерживать забой. Удлинители также служили удобными рабочими площадками. Однако во время толкания щита они подвергались сильным изгибающим нагрузкам, и чугунные штоки часто ломались или заклинивали. Удлинители не прослужили дальше края уступа в Манхэттене и прошли лишь примерно половину пути скальных работ в Лонг-Айленд-Сити. Жесткие удлинители, первоначально установленные на щитах A и C в Манхэттене, оказались недостаточно прочными и продержались всего несколько дней.

Везде, где скальный забой был достаточно прочным и высоким, нижняя выработка проходилась на 20–30 футов впереди щита. Выработка и установка ложа выполнялись независимо от забоя вышележащего мягкого грунта и тем же способом, который описан для сплошных скальных участков. Остальная часть скального забоя удалялась путем взрывания верхних и боковых шпуров в направлении нижней выработки после того, как мягкий грунт был вынут. При взрывных работах требовалось соблюдать большую осторожность, чтобы не нарушить деревянное крепление и не отколоть породу из-под забойных досок. Если происходило то или другое, следствием мог стать серьезный вывал грунта. Метод нижней выработки показан на рис. 1, 2 и 3 на листе LXVIII, а забойка и полинги — на рис. 2 на листе LXX.

В начале работ, там, где нижняя выработка была невыполнимой, мягкий грунт сначала вынимался описанным выше способом, а в породе бурились шпуры с помощью машин, смонтированных на треногах, после чего порода взрывалась в виде уступа. При таком плане буровые работы не могли производиться до тех пор, пока не был удален мягкий грунт. Этот метод называется методом скального уступа.

Позже был разработан метод скальной выемки. Перфораторы устанавливались на колоннах в нижних отсеках щита, и в забое бурились шпуры во время выполнения работ на мягком грунте выше. Бурение производилось для горизонтального или вертикального откола, а также для обуривания боков и свода. Во время работы бурильщики были защищены деревянными площадками, выдвинутыми из полов вышележащих отсеков. Этот план, хотя и был, вероятно, не столь экономичным по расходу взрывчатых веществ, позволил избавиться почти от всех задержек, связанных с бурением уступа.

Plate LXX, Fig. 1.—Small Shaft Sunk to Rock.

Plate LXX, Fig. 2.—Breasting and Poling in Front of Shield.

Plate LXX, Fig. 3.—Shutters on Front of Shield.

Plate LXX, Fig. 4.—Hydraulic Erector Placing Segment.

Участок в сплошном мягком грунте. — Как описывали мисс. Хэй и Фицморис в докладе о Блэкволлском тоннеле, [C] подрядчик с заметным успехом применял затворы в забое щита при выемке рыхлого сыпучего материала. Он закономерно перенял этот метод для работ на Ист-Ривер. Когда щиты в тоннелях B и D в Манхэттене, первые из проходивших через мягкий грунт, достигли точки под фактической линией перемычки, работы были частично приостановлены, и в забое верхнего и среднего отсеков были установлены затворы. Затворы в средних отсеках щита D показаны на рис. 3 на листе LXX, а метод работы с затворами показан на рис. 4, 5, 6 и 7 на листе LXVIII. На рис. 4 на этом листе щит показан готовым к шагу. Когда давление подавалось на домкраты щита, рабочие ослабляли гайки на винтах, удерживающих концы затворов, и позволяли последним вдвигаться в рабочие отсеки. В конце шага затворы находились в положении, показанном на рис. 5 на листе LXVIII. При подготовке к новому шагу заслонки в затворах открывались, и материал перед ними разгребался внутрь щита. Одновременно затворы постепенно подавались вперед. Два верхних затвора в отсеке обычно выдвигались на 12–15 дюймов, после чего породу можно было выгребать лопатой поверх нижних затворов, как показано на рис. 6 на листе LXVIII и рис. 3 на листе LXX. В нижних отсеках затворы не устанавливались, и поскольку давление воздуха обычно было недостаточно высоким, чтобы удерживать забой сухим в нижней части, эти отсеки довольно хорошо заполнялись мягким мокрым плывуном. Непосредственно перед шагом этот материал вынимался до точки, где он начинал втекать быстрее, чем его успевали вынимать. Большая часть выемки в нижнем отсеке выполнялась с помощью пескососа (выдувной трубы). Во время шага материал из нижнего отсека часто перетекал назад через открытую дверь в поперечной перемычке, как показано на рис. 5 на листе LXVIII.

Сообщалось, что в Блэкволлском тоннеле материал был достаточно рыхлым, чтобы все время находиться в тесном контакте с затворами. В тоннелях Ист-Ривер дело обстояло иначе. Песок в верхней части был сухим и часто мог стоять с вертикальным забоем в течение нескольких часов. При выдвижении затворов было трудно привести их в тесный контакт с забоем по окончании операции. Мягкий материал внизу постоянно затекал в нижний отсек и подмывал жесткий сухой материал вверху. Последний постепенно обрушивался, и порой фактический забой находился на несколько футов впереди затворов. В таких обстоятельствах воздух свободно выходил через незащищенную песчаную поверхность забоя. Стыки затворов промазывались глиной, но это не мешало воздуху выходить через нижние отсеки. Такое состояние способствовало образованию прорывов воздуха, которые постоянно случались там, где в песке использовались затворы. В тоннелях B и D в Манхэттене затворы использовались описанным выше способом на всем протяжении вплоть до рифа. В тоннеле C, который значительно отставал от тоннелей B и D, затворы, хотя и были установлены, никогда не применялись против забоя, а выемка велась с помощью полингов вверху и забойки забоя. Это изменение привело к значительному ускорению темпов работ и уменьшению числа прорывов. Проходка через мягкий материал в тоннеле C только что завершилась, когда был начат тоннель A, и бригады рабочих были переброшены.

Таким образом, работы в мягком грунте в тоннеле A воспользовались опытом, полученным в тоннеле C. Затворы в этом тоннеле устанавливались только в верхних отсеках и, как и в тоннеле C, никогда не использовались в контакте с забоем. Метод работы показан на рис. 1, 2 и 3 на листе LXXI. Результатом стали еще более высокие темпы проходки в тоннеле A, и хотя утечка воздуха в этом тоннеле была не меньшей, чем в трех остальных, произошел лишь один прорыв, вызвавший сколько-нибудь значительное падение давления. В тоннелях A и C диафрагмы в задней части средних отсеков нижних ярусов рабочих камер были демонтированы до того, как щиты вошли в мягкий грунт. Это изменение не дало таких больших преимуществ в мягком грунте, как в скальном, но оно облегчило удаление мягкого мокрого песка внизу. В тоннеле A после встречи с гравием к передвижной эстакаде был подвешен ленточный конвейер, один из концов которого выступал через проем в рабочий отсек. Использование конвейера позволило продолжать выдачу породы из забоя во время монтажа нижних тюбингов чугунной обделки и привело к существенному росту скорости проходки.

Plate LXXI

На щитах в Лонг-Айлете затворы не устанавливались вообще. Непосредственно перед тем, как щиты переходили в сплошной мягкий грунт, к каждому из них крепился жесткий козырек.

Метод работы в мягком грунте со стороны Лонг-Айленд-Сити проиллюстрирован на листе LXXII. Сплошные линии у забоя щита показывают положение грунта до шага щита, а пунктирные — после шага. Забой разрабатывался до передней кромки козырька и зашивался до уровня чуть ниже пола верхних карманов щита. В среднем кармане грунту позволяли принимать естественный откос назад на пол. В задней части нижних карманов он удерживался инвентарными досками. Давление воздуха всегда было примерно равно гидростатическому напору на уровне середины щита, так что забой в верхнем и среднем карманах был сухим. В нижних карманах он был влажным и тек под воздействием усилия при толкании щита. Благодаря этому методу четырьмя щитами со стороны Лонг-Айленда за 120 дней — с 1 ноября 1907 г. по 1 марта 1908 г. — было пройдено 4195 погонных футов тоннеля. Это составило в среднем 8,74 фута в день на один щит.

Скорость проходки, характер материалов и принятые методы приведены в таблице 2.

Подготовка к стыковке щитов. — Как упоминалось ранее, манхэттенские щиты были остановлены у края рифа. Перед выполнением финального шага этих щитов с необычной тщательностью были установлены специальные полинги. Выемка имела форму колокола для приема щитов со стороны Лонг-Айленда. Расположение полингов показано на рис. 4 и 5 на листе LXXI. После того как щиты были задвинуты в окончательное положение, показанное справа на рис. 5, задние концы полингов опирались на режущую кромку и оставляли пространство для демонтажа козырька. После того как это было выполнено, в качестве меры предосторожности против прорывов воздуха при сближении щитов были построены временные перемычки из бетона и мешков с глиной. Затем через перемычку вперед была пробита 8-дюймовая труба на расстояние от 30 до 100 футов для проверки выравнивания по осям и уклонам между двумя забоями до того, как щиты будут окончательно сдвинуты вместе. Погрешности съемок оказались ничтожными, но здесь, как и везде, щиты находились не совсем в желаемом положении, и для сведения режущих кромок потребовалось аккуратное маневрирование. Щиты со стороны Лонг-Айленда проталкивались навстречу щитам из Манхэттена.

ТАБЛИЦА 2. — Скорость проходки, характер материалов и методы, принятые при строительстве тоннелей под Ист-Ривер.

Линия A, Лонг-Айленд.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

All rock Bottom heading 69+39.9 69+79 Aug. 2, '06 Sept 25, '06 54 39.1 0.724

All rock Center heading 69+79 70+64 Sept 25, '06 Nov. 21, '06 57 85 1.49

Earth and rock Center heading 70+64 71+34 Nov. 21, '06 Dec. 30, '06 39 70 1.79

Earth and rock Bottom heading 71+34 71+89 Dec. 30, '06 Feb. 13, '07 45 55 1.22

All rock Bottom heading 71+89 72+11 Feb. 13, '07 Feb. 21, '07 8 22 2.75

Earth and rock Center heading 72+11 72+67 Feb. 21, '07 Mar. 19, '07 26 56 2.15

All rock Center heading 72+67 76+54 Mar. 19, '07 Sept 6, '07 171 387 2.26

Earth and rock Going out of rock 76+54 77+24 Sept 6, '07 Oct. 4, '07 28 70 2.50

All earth Soft ground 77+24 90+57.3 Oct. 4, '07 Mar. 26, '08 174 1,333.3 7.66

Линия B, Лонг-Айленд.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

All rock Bottom heading 69+29.6 70+46 Oct. 16, '06 Nov. 20, '06 35 116.4 3.33

Earth and rock Bottom heading 70+46 71+95 Nov. 20, '06 Feb. 23, '07 95 149 1.57

All rock Bottom heading 71+95 72+25 Feb. 23, '07 Mar. 6, '07 11 30 2.73

Earth and rock Center heading 72+25 72+60 Mar. 6, '07 Mar. 24, '07 18 35 1.94

All rock Going out of rock 72+60 76+57 Mar. 24, '07 Aug. 7, '07 136 397 2.92

Earth and rock Soft ground 76+57 77+30 Aug. 7, '07 Sept 5, '07 29 73 2.52

All earth Soft ground 77+30 90+49.6 Sept 5, '07 Mar. 19, '08 196 1,319.6 6.73

Линия C, Лонг-Айленд.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

All rock Bottom heading 68+61.9 69+93 June 11, '06 Oct. 16, '06 127 131.1 1.03

Earth and rock Bottom heading 69+93 71+65 Oct. 16, '06 Feb. 7, '07 114 172 1.51

All rock Bottom heading 71+65 71+91 Feb. 7, '07 Feb. 13, '07 6 26 4.33

All rock Center heading 71+91 75+81 Feb. 13, '07 July 20, '07 157 390 2.48

Earth and rock Going out of rock 75+81 76+56 July 20, '07 Aug. 25, '07 36 75 2.08

All earth Soft ground 76+56 90+44.4 Aug. 25, '07 Mar. 17, '08 205 1,388.4 6.77

Линия D, Лонг-Айленд.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

Rock Bottom heading 68+50.6 69+77 June 2, '06 Oct. 24, '06 144 126.4 0.87

Earth and rock Bottom heading 69+77 71+22 Oct. 24, '06 Jan. 13, '06 81 145 1.79

All rock Bottom heading 71+23 72+00 Jan. 13, '07 Mar. 3, '07 49 78 1.59

All rock Center heading 72+00 75+73 Mar. 3, '07 July 10, '07 129 373 2.89

Earth and rock Going out of rock 75+73 77+63 July 10, '07 Sept 25, '07 77 190 2.47

All earth Soft ground 77+63 90+38.6 Sept 25, '07 Mar. 7. '08 164 1,275.6 7.78

Линия A, Манхэттен.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

Rock ⎧

⎨

⎩ Top heading

Top lift of bench

Bottom lift of bench 108+43

108+43

108+43 107+74

107+74

107+74 July 20, '05

Aug. 8, '05

Aug. 30, '05 Aug. 3, '05

Aug. 23, '05

Sept 27, '05 14

15

28 ⎫

⎬

⎭ 57 69 1.21 ⎧

⎨

⎩ Excavation in normal air, and before advance of shield.

Rock ⎧

⎨

⎩ Bottom heading

Bottom heading 107+74

107+74 107+21

107+21 Sept 27, '05

Nov. 30, '05 Oct. 23, '05

Dec. 29, '05 26

29 ⎫

⎬

⎭ 55 53 0.96 ⎧

⎨

⎩ Bottom heading timbered to avoid the possibility of a break.

Mixed Bottom heading 107+21 106+99 Oct. 26, '06 Nov. 20, '06 25

22 0.88

Bottom heading timbered.

Mixed Rock bench 106+99 106+34 Nov. 20, '06 Jan. 13, '07 54

65 1.20

Earth Poling and breasting 106+34 99+11 Jan. 13, '07 Apr. 17, '07 94

723 7.69

Mixed Rock cut 99+11 93+96 Apr. 17, '07 Oct. 24, '07 190

515 2.71

Rock Bottom heading 93+96 93+58 Oct. 24, '07 Nov. 14, '07 21

38 1.81

Rock Center heading 93+58 92+42 Nov. 14, '07 Dec. 27, '07 46

116 2.52

Rock Bottom heading 92+42 91+05 Dec. 27, '07 Feb. 24, '08 59

137 2.32

Mixed Rock cut 91+05 90+57 Feb. 24, '08 Mar. 20, '08 25 48 1.92

Линия B, Манхэттен.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

Rock ⎧

⎨

⎩ Top heading

Top lift of bench

Bottom lift of bench

Bottom lift of bench 108+35

108+35

108+35

108+15 107+87

107+87

108+15

107+87 July 6, '05

Aug. 3, '05

Aug. 26, '05

Sept 11, '05 July 27, '05

Aug. 14, '05

Aug. 30, '05

Sept 26, '05 21

11

4

15 ⎫

⎬

⎭ 51 48 0.94 ⎧

⎨

⎩ Excavation done in normal air and before advance of shield.

Rock Bottom heading 107+87 107+00 Oct. 23, '05 Jan. 17, '06 86

87 1.01

Mixed Bottom heading 107+00 106+64 Jan. 17, '06 Feb. 12, '06 26

36 1.38

Mixed Rock bench 106+64 106+31 Feb. 12, '06 Mar. 1, '06 17

33 1.94

Earth Poling and breasting 106+31 105+58 Mar. 1, '06 Apr. 3, '06 33

73 2.21

Earth Shutters in contact with face 105+58 99+19 Apr. 9, '06 Nov. 1, '06 206

639 3.10

Mixed Rock bench 99+19 98+44 Nov. 1. '06 Dec. 29, '06 58

75 1.30

Mixed Bottom heading 98+44 97+76 Dec, 29, '06 Feb. 12, '07 45

68 1.51

Mixed Rock cut 97+66 93+84 Feb. 12, '07 Aug. 6, '07 175

392 2.24

Rock Full face 93+84 93+21 Aug. 6, '07 Sept 2, '07 27

63 2.33

Rock Center Heading 93+21 92+30 Sept 2, '07 Oct. 12, '07 40

91 2.28

Rock Bottom heading 92+30 90+99 Oct. 12, '07 Dec. 6, '07 55

131 2.38

Mixed Rock cut 90+99 90+49.6 Dec. 6, '07 Jan. 3, '08 28 49.4 1.76

Линия C, Манхэттен.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

Rock ⎧

⎨

⎩ Top heading

Top heading

Excavating bench

Bottom heading

Bottom heading 107+79.03

107+69

107+79

107+23

107+23 107+69

107+23

107+23

106+72

107+15 Dec. 20, '04

Jan. 1, '05

Jan. 21, '05

Mar. 1, '05

Oct. 12, '05 Dec. 27, '04

Jan. 15, '05

Feb. 28, '05

Mar. 11, '05

Oct. 27, '05 7

14

38

10

15 ⎫

⎬

⎭ 54 0.77 ⎧

⎨

⎩ Stopped to brace portal. No work done from March 12th to October 11th, 1905, except a little trimming in September. All work up to this date done in normal air. Heading advanced to 106+70 and bulkheaded.

Rock Bottom heading 107+15 106+62 Nov. 6, '05 Dec. 2, '05 26

53 2.04

Mixed Bottom heading 106+62 106+55 Dec. 2, '05 Dec. 23, '05 21

7 0.33 ⎧

⎨

⎩ Heading advanced to 106 + 40. Shut down in order that Line D might have a lead.

Mixed Bottom heading 106+55 106+17 Feb. 12, '06 Mar. 22, '06 38

38 1.00 ⎧

⎨

⎩ Shut down on account of air shortage.

Mixed Rock cut 106+17 105+85 Apr. 2, '06 Apr. 20, '06 18

32 1.78

Shut down on account of air shortage.

Mixed Rock cut 105+85 105+55 July 27, '06 Aug. 26, '06 30

30 1.00

Shut down April 20th to July 27th, 1906.

Earth Breasting and poling 105+55 99+40 Aug. 26, '06 Jan. 2, '07 127

615 4.84

Mixed Rock cut 99+40 98+70 Jan. 2, '07 Feb. 6, '07 35

70 2.00

Rock Full face 98+70 98+60 Feb. 6, '07 Feb. 12, '07 6

10 1.66

Mixed Bottom heading 98+60 98+39 Feb. 12, '07 Mar. 6, '07 22

21 0.95

Rock Bottom heading 98+39 98+17 Mar. 6, '07 Mar. 15, '07 9

22 2.44

Mixed Rock cut 98+17 95+68 Mar. 15, '07 July 30, '07 110

249 2.26

Heading advanced to 97+82.

Rock Middle heading 95+68 94+61 July 30, '07 Aug. 21, '07 49

107 2.18

Heading advanced to 94+35.

Mixed Rock cut 94+61 93+56 Aug. 21, '07 Oct. 3, '07 43

106 2.46

Rock Middle heading 93+56 92+73 Oct. 3, '07 Nov. 11, '07 39

83 2.13

Mixed Rock cut 92+73 90+55 Nov. 11, '07 Feb. 13, '08 94

218 2.32

Shut down until Line D shields met.

Mixed Rock cut 90+55 90+44.4 Feb. 25, '08 Mar. 3, '08 6 11 1.83

Линия D, Манхэттен.

Material. Method. Station: Date: Number

of days. Linear

Feet. Rate of

progress in

feet per day. Remarks.

From To From To

Rock ⎧

⎨

⎩ Top heading

Removing bench

Bottom heading

Trimming

Trimming 107+70.49

107+70.49

107+35

107+70

107+70 107+16

107+35

106+80

106+80

106+80 Dec. 9, '04

Jan. 1, '05

Jan. 30, '05

Mar. 29, '05

Aug. 31, '05 Jan. 31, '05

Jan. 27, '05

Feb. 10, '05

Apr. 12, '05

Sept 19, '05 ⎫

⎬

⎭ 123 90 0.73 In normal air.

Rock Bottom heading 106+80 106+67 Oct. 5, '05 Nov. 8, '05

34 13 0.40 Bottom heading timbered.

Mixed Bottom heading 106+67 106+39 Nov. 8, '05 Dec. 23, '05

45 38 0.84

Mixed Sliding hood and breasting. Rock bench 106+29 105+70 Dec. 23, '05 Jan. 24, '06

32 59 1.84

Earth Poling and breasting 105+70 104+61 Jan. 24, '06 Feb. 27, '06

31 109 3.41

Earth Poling, breasting and shutters 104+61 103+90 Mar. 2, '06 Mar. 31, '06

29 71 2.45 ⎧

⎨

⎩ Three days' delay to set shutters in top. Shut down 20 days to permit consolidation of the river bed and to repair broken plates.

Earth Shutters 103+90 99+41 Apr. 20, '06 Sept 3, '06

136 449 3.40 Four days of 136, delay account of flood.

Mixed Bottom bench 99+41 99+17 Sept 3, '06 Sept 23, '06

20 24 1.20

Mixed Bottom heading 99+17 98+50 Oct. 2, '06 Nov. 24, '06

53 67 1.27 Thirteen days' shut-down to put on hood.

Rock Bottom heading 98+50 97+72 Nov. 24, '06 Jan. 16, '07

53 78 1.47

Mixed Bottom heading 97+72 97+27 Jan. 16, '07 Feb. 10, '07

25 45 1.40

Mixed Rock cut 97+27 95+72 Feb. 10, '07 Apr. 23, '07

72 155 2.15

Rock Middle heading 95+72 95+57 Apr. 23, '07 May 11, '07

18 15 0.83

Rock Middle heading 95+57 94+65 May 23, '07 June 17, '07

25 92 3.68 Twelve days' delay to repair cutting edge.

Mixed Middle heading 94+65 94+41 June 17, '07 June 25, '07

8 24 3.00

Mixed Rock cut 94+41 94+03 June 25, '07 July 13, '07

18 38 2.11

Rock Middle heading 94+03 92+64 July 13, '07 Sept 12, '07

61 139 2.28

Mixed Middle heading 92+64 92+54 Sept 12, '07 Sept 20, '07

8 10 1.25

Rock Middle heading 92+54 92+50 Sept 20, '07 Sept 21, '07

1 4 4.00

Mixed Rock cut 92+50 90+38.66 Sept 21, '07 Jan. 8, '08 109 211.34 1.94

Сбойки между забоями были осуществлены в следующие даты:

Тоннель D — 20 февраля 1908 г.; тоннель B — 3 марта 1908 г.; тоннель C — 5 марта 1908 г.; тоннель A — 18 марта 1908 г.

Перед тем как режущие кромки могли быть сведены вместе, потребовалось срезать выступающие полы рабочих отсеков.

Организация работ подрядчика. — Работы в тоннелях велись непрерывно в течение тринадцати дней из четыредней, причем регулярная работа останавливалась для проведения ремонта по воскресеньям через неделю. Когда требуемое давление превышало 32 фунта, привлекались четыре бригады рабочих, каждая из которых работала в две смены по 3 часа с перерывом в 3 часа между сменами. Когда давление было менее 32 фунта, задействовались три бригады, каждая из которых отрабатывала по 8 часов, но с перерывом примерно на 1/2 часа при низком давлении на обед.

Требуемое давление воздуха. — На протяжении большей части работ в мягком грунте поддерживалось давление, которое примерно уравновешивало гидростатический напор на оси тоннеля. Для этого требовалось давление на 30–34 фунта на кв. дюйм выше атмосферного. В тоннелях B и D в Манхэттене во время работ в мягком грунте в течение значительных периодов времени поддерживалось давление до 37 фунтов; в плотном грунте возле рифа часто было достаточно 28 фунтов. Во время удаления разрушенных тюбингов давление на короткое время поднималось до 42 фунтов и удерживалось в диапазоне от 37,5 до 40 фунтов чуть более месяца.

Подача воздуха. — Для регулярной работы подрядчик установил по четыре компрессора с каждой стороны реки, каждый из которых имел номинальную производительность 5000 куб. футов свободного воздуха в минуту при подаче на 50 фунтов выше нормы и при скорости вращения 100 об/мин. Дополнительный компрессор такой же производительности был поставлен с каждой стороны реки в соответствии с требованием 25-процентного запаса мощности; эти дополнительные компрессоры также имели цилиндры высокого давления, которые можно было подключать по желанию и в которых давление можно было увеличивать до 150 фунтов, а воздух использовать для питания перфораторов, цементационных машин и т. д. Таким образом, вся установка с каждой стороны реки имела номинальную производительность 25 000 куб. футов свободного воздуха в минуту, или в среднем 6250 куб. футов на забой. Ее безопасная рабочая производительность составляла около 20 000 куб. футов в минуту.

Щиты прорвались через скальную поверхность в тоннелях B, C и D в Манхэттене в ноябре и декабре 1905 г. Расход воздуха в четырех тоннелях вскоре превысил 15 000 куб. футов за 24 часа, а в тоннеле D в нескольких случаях превысил 7 000 куб. футов за тот же период. Прорывы воздуха стали частыми, и было очевидно, что компрессорная станция недостаточна для проходки четырех тоннелей одновременно в рыхлом грунте к востоку от манхэттенской породы. Поэтому работы в тоннеле A после приостановки 29 декабря не возобновлялись в течение примерно десяти месяцев, а тоннель C также закрывался более чем на четыре месяца в период с декабря 1905 г. по июль 1906 г. За это время мощность станции была увеличена с номинальных 25 000 куб. футов свободного воздуха в минуту до 35 000. В тоннеле D по мере приближения к рифу Блэкуэллс-Айленд материал постепенно становился более плотным, с большим содержанием глины и меньшей утечкой воздуха, и к концу этого периода скальная поверхность находилась всего в 3 футах от верха щита; в тоннеле B порода рифа все еще располагалась чуть ниже щита, но перекрывающий материал содержал большую долю глины и очень хорошо удерживал воздух. Тоннель C все еще находился в рыхлом грунте, но, учитывая безопасность двух линий и увеличение мощности компрессорной станции, было решено возобновить работы в тоннеле A, что и было сделано 23 октября 1906 г. С тех пор работы во всех забоях велись непрерывно до тех пор, пока не были достигнуты точки встречи со щитами Лонг-Айленда.

Этот период, с января по октябрь 1906 г. включительно, был самым напряженным за всю работу, особенно первые шесть месяцев. При закрытии одного, а временами и двух тоннелей расход воздуха в забоях со стороны Манхэттена составлял в среднем более 20 000 куб. футов в минуту в течение периодов от 30 до 60 дней; он часто превышал 25 000 куб. футов за 24 часа при максимальном значении почти 29 000 куб. футов, и несомненно, что в течение более коротких периодов эта величина значительно превышалась. В нескольких случаях количество воздуха, подаваемого в один тоннель, составляло в среднем более 15 000 куб. футов в минуту за 24 часа. Наибольшие средние показатели за 24 часа были получены позже в тоннеле A после возобновления там работ и превысили 19 000 куб. футов, но условия в забоях других линий к тому моменту были настолько благоприятными, что работы велись непрерывно во всех.

Дефицит первоначальной компрессорной станции в Манхэттене был столь очевиден, а необходимость одновременной проходки всех забоев со стороны Лонг-Айленда столь ясна, что было решено увеличить номинальную производительность компрессорной станции Лонг-Айленда до 45 400 куб. футов свободного воздуха в минуту, что на 10 400 куб. футов превышало мощность манхэттенской станции после ее расширения.

Plate LXXII

Грунт, встреченный при выходе из породы при проходке на запад со стороны Лонг-Айленда, был гораздо более плотным и менее проницаемым для воздуха, чем на манхэттенской стороне, однако на расстоянии от 400 до 600 футов непосредственно к востоку от рифа он представлял собой чистый рыхлый песок, и пока щиты проходили через него, количество воздуха, подаваемого в четыре забоя, редко опускалось ниже 20 000 куб. футов в минуту; обычно оно составляло более 25 000 куб. футов при зарегистрированном максимуме 33 400 куб. футов. Хотя это было больше, чем когда-либо использовалось на манхэттенской стороне, воздух распределялся по забоям более равномерно, и ни в одном из них не достигался максимум, наблюдавшийся на манхэттенской стороне, где наибольший показатель составлял 12 700 куб. футов в минуту за 24 часа; однако следует помнить, что в какой-то момент со стороны Манхэттена в плохих грунтах строились только два тоннеля.

Исходя из вышесказанного, можно заключить, что станция, в конечном итоге установленная на Лонг-Айленде и имевшая номинальную производительность 45 400 куб. футов свободного воздуха в минуту, стала бы разумным ответом первоначальным реальным потребностям на манхэттенской стороне, и наоборот: станция, в конце концов созданная на манхэттенской стороне и имевшая номинальную производительность 35 000 куб. футов свободного воздуха в минуту, оказалась бы достаточной для стороны Лонг-Айленда.

Общее количество свободного воздуха, сжатого для обеспечения рабочих камер тоннелей и кессонов Лонг-Айленда, составило 34 109 000 000 куб. футов, и кроме того, 10 615 000 000 куб. футов было сжато до давления от 80 до 125 фунтов для силовых нужд, из которых по меньшей мере 80% стравливалось в рабочих камерах со сжатым воздухом. Таким образом, общая подача свободного воздуха в каждый забой во время работы под давлением составляла в среднем около 3550 куб. футов в минуту.

Количество воздуха, уходящего во внезапного прорыва, по-видимому, намного меньше, чем может показаться. Исследование ряда случаев, показавших большие потери давления в сочетании с протяженным участком тоннеля, обеспечивающим относительно большой резервуар воздуха, показало, что максимальная потеря составила около 220 000 куб. футов свободного воздуха за 10 минут. В среднем это составляет чуть более 19 000 куб. футов в минуту — максимальная зарегистрированная подача в один тоннель за период 24 часа. Однако из этого количества от 30 до 40% выходило в первые 45 секунд, в то время как остальная часть представляла собой более или менее постоянную утечку до тех пор, пока подача не могла быть увеличена в достаточной степени для поддержания упавшего давления. Лишь очень немногие прорывы показывали сопоставимые по объему потери, но присущая наблюдениям неточность делает приведенные цифры лишь весьма приблизительными.

Особые трудности.

Наиболее серьезные трудности в работе возникли в самом начале. В тоннеле D прорывы воздуха и обрушения песка из забоя происходили часто после того, как в верхней части был встречен мягкий грунт. Примерно через шесть недель после выхода на полный песчаный забой и до установки затворов щит проявил выраженную тенденцию к оседанию, потянув за собой обделку тоннеля, что привело к сильному повреждению ряда тюбингов в нижней части колец. Несмотря на применение исключительно высоких значений вертикального опережения, [D] песок был настолько мягким, что оседание щита продолжалось на протяжении примерно пятнадцати колец, а максимальное отклонение составило почти 9 футов ниже проектной отметки. Гидростатический напор на средней высоте тоннеля составлял 32,5 фута, и повышение давления воздуха до 37 фунтов, предпринятое в этот момент, было сопряжено с серьезной опасностью сильных прорывов из-за недавнего нарушения естественного перекрытия вследствие извлечения и повторного забивания свай при реконструкции паромных причалов Лонг-Айленда, расположенных непосредственно над трассой. Тем не менее это существенно подсушило забой, и щит начал снова подниматься, практически вернувшись на проектную отметку, когда произошли ожидавшихся прорывы, завершившиеся попаданием каменной наброски со дна реки внутрь щита и затоплением передней части тоннеля 4 футами песка и воды. Утечка воздуха была огромной, и поскольку давление более 28 фунтов поддержать не удавалось, забой был заделан перемычкой, а работы в тоннеле были приостановлены на три недели для консолидации дна реки.

Это была самая серьезная трудность на любом из участков работ, и, возникнув в самом начале, она оказалась чрезвычайно удручающей. Во время остановки работ поврежденные тюбинги были временно усилены стальными ребрами и армированным бетоном (рис. 1 на листе LXXIII), которые по завершении работ были заменены на литые стальные сегменты, как описано в другом месте. Практически никаких дальнейших смещений чугунной обделки не происходило, а потеря проектной отметки из-за оседании щита, которая была безусловно наибольшей за все время работ, оказалась недостаточной для того, чтобы потребовалось менять проектные уклон или трассу путей. Работы были возобновлены с использованием затворов в забое в качестве вспомогательного средства для выемки. Чрезвычайно опасные явления больше не повторялись, однако в течение двух месяцев утечка воздуха оставалась крайне высокой: во многие дни этого периода требовался расход в среднем 15 000 куб. футов в минуту.

Plate LXXIII, Fig. 1.—Temporary Reinforcement of Broken Plates And Removal of a Plate in Sections.

Plate LXXIII, Fig. 2.—Heavy Cast-Steel Patch Attached to Bent Segment of Cutting Edge.

Plate LXXIII, Fig. 3.—Inflow of Soft Clay Through Shield.

Plate LXXIII, Fig. 4.—Reinforcement of Broken Plate with Long Polt and Twisted Steel Rods.

В тоннеле B после выхода из-под линии перемычки в апреле 1906 г. потери воздуха стали очень большими, а прорывы происходили почти ежедневно вплоть до конца июня. В моменты прорывов давление в тоннеле падало на 2–8 фунтов, и на восстановление прежнего давления обычно уходило несколько часов. В течение этого времени регулярные работы прерывались. В конце июня было получено разрешение на увеличение толщины глиняной подушки до уровня воды 27 футов при среднем отливе. Дополнительный слой глины был отсыпан в конце июня и начале июля, что практически полностью прекратило прорывы.

К концу месяца природная глина, описанная выше, составляла бо́льшую часть забоя и с этого момента играла важную роль в снижении требуемого расхода воздуха. В апреле и начале мая работы велись под паромными эстакадами Пенсильванской железной дороги. Подушку приходилось отсыпать, сбрасывая глину из тачек через отверстия в настиле.

В тоннеле A к моменту остановки работ в конце 1905 г. нижняя выработка была пройдена на 23 фута впереди забоя. За десять месяцев простоя трещины в вышележащей породе раскрылись. Скальная поверхность находилась всего на 2–4 фута ниже верха режущей кромки на протяжении около 60 футов. Поверх породы залегали крупные валуны, погруженные в острый песок. Удаление валунов и установка полингов без провоцирования вывала были чрезвычайно сложной операцией. Открытые трещины над нижней выработкой также часто создавали проблемы, поскольку в забое происходили многочисленные камнепады, которые разрушали забойку и позволяли мягкому материалу сверху затекать в щит. Было зафиксировано два вывала объемом от 50 до 75 куб. ярдов и множество мелких.

Управление щитами.

В ходе работ практически не возникало трудностей с продвижением щита точно по оси, однако удерживать его на проектном уклоне было гораздо сложнее. На скальном участке, где ложе можно было установить достаточно далеко впереди, чтобы оно набрало прочность до того, как на него будет наддвинут щит, никаких проблем не возникало вообще. Там же, где ложе удавалось уложить лишь за очень короткое время до того, как оно должно было принять на себя вес щита, ситуация выглядела совершенно иначе. Щит имел тенденцию проседать у режущей кромки, и стоило ему один раз опуститься вниз, как изменить его направление становилось чрезвычайно трудно. Обычно это достигалось за счет заделки в ложе на прочном основании рельсов или тяжелых дубовых досок. Часто эту операцию приходилось повторять несколько раз, прежде чем она приносила успех. В мягком грунте изменить направление щита было намного проще, однако из-за изменчивого характера материала порой невозможно было заранее определить, как именно следует наклонять щит. Опыт работ в Манхэттене показал, что чугунная обделка сохраняет наилучшее положение относительно уклона, когда нижняя сторона нижней части щита в его задней части движется по проектной отметке низа обделки, но если скорость проходки была низкой, лучше было вести щит чуть выше.

В забоях со стороны Лонг-Айленда, которые, как правило, находились в мягком грунте, режущие кромки щитов удерживались на 4–8 дюймов выше по отношению к проектному уклону, чем рельсы. В этом случае щиты обычно двигались параллельно проектному уклону, хотя это в значительной степени корректировалось способом выдачи породы и жесткостью грунта в нижней части щита.

В среднем щиты толкались десятью-двенадцатью нижними домкратами под давлением около 4000 фунтов на кв. дюйм. Домкраты имели 9-дюймовые плунжеры, что составляло суммарное среднее усилие, необходимое для продвижения щита, равное 2 800 000 фунтов. В мягком грунте, где использовались затворы, часто задействовались все двадцать семь домкратов, а в нескольких случаях давление превышало 6000 фунтов на кв. дюйм. При удельном давлении 6000 фунтов на кв. дюйм суммарное усилие на щит при работе всех двадцати семи домкратов составляло 5154 тонны.

Повреждения щитов.

Было зафиксировано лишь два случая повреждения основных конструктивных элементов щитов. Наиболее серьезный произошел в тоннеле D, где режущая кромка в нижней части щита была вдавлена в слегка пологий уступ породы. В стальной отливке образовался прогиб, который заметно увеличивался при следующих нескольких шагах. Работы были приостановлены, и к погнутым сегментам была прикреплена массивная литая стальная накладка, перекрывающая прогиб, как показано на рис. 2 на листе LXXIII. В дальнейшем никаких проблем с деформированным участком не возникало. Другой случай произошел в тоннеле B со стороны Лонг-Айленда, где случилась похожая, но менее серьезная авария, с которой справились аналогичным образом.

Перемычки. — В Манхэттене перемычки должны были сооружаться вблизи шахт до того, как в тоннелях могло быть создано давление. После проходки 500 футов тоннеля на каждой линии были возведены вторые перемычки. Давление воздуха между первой и второй перемычками было затем снижено до значений от 15 до 20 фунтов. Когда щиты были продвинуты на 1500 футов, был построен третий комплект перемычек. Почти все демонтированные поврежденные тюбинги находились между первой и третьей перемычками в Манхэттене. Перед началом этой операции двери шлюзов в перемычках № 3 были перевернуты, чтобы воспринимать давление с запада. Благодаря этому можно было одновременно вести работы по демонтажу щитов при сравнительно низком давлении и извлекать поврежденные тюбинги.

В Лонг-Айленд-Сити роль перемычек № 1 выполняли перекрытия кессонов. Были установлены еще два комплекта перемычек: первый — на расстоянии около 500 футов, а второй — около 1500 футов от шахт.

Оседание поверхности земли.

Проходка таких участков речных тоннелей с земляным сводом, которые располагались в сухопутной части, вызывала оседание поверхности земли, обычно составлявшее от 3 до 6 дюймов. Трехэтажное кирпичное здание по адресу: Восточная 34-я улица, 412, потребовало масштабного ремонта. Это здание стояло над участком выработки в частично мягком и частично скальном грунте, где тоннели выходили из манхэттенского уступа и где произошло несколько вывалов песка в щит. По сути, пустоты, образовавшиеся в результате этих вывалов, со временем дошли до поверхности и привели к просадки мостовой проезда между зданиями на 4 или 5 футов на значительной площади. Тоннели также проходили непосредственно под паромными эстакадами и путями Пенсильванской железной дороги на Восточной 34-й улице. В тоннелях B и D в это время постоянно происходили прорывы воздуха, и на участках с медленной проходкой это вызывало столь значительное оседание, что одну из эстакад пришлось перестраивать. Тоннель A, напротив, где скорость проходки была высокой, практически не вызвал оседания путей.

Глиняная подушка.

Как упоминалось ранее, глина сбрасывалась поверх тоннелей на разную глубину в разное время. Требовался материал, который уплотнялся бы в монолитную массу и не подвергался бы быстрому размыву под воздействием приливных течений реки и выхода больших объемов воздуха, которые часто приводили воду в окрестностях щитов в бурное движение. Подходящую глину не удалось найти в непосредственной близости от места работ. Для этой цели были опробованы материалы с Шутерс-Айленда и из Хаверстро. Правительственные инстанции не одобрили первый вариант, и большая часть использованной глины поступала из второго пункта. Хотя было выдано несколько различных разрешений, регулировавших работы, среди них было три наиболее важных. Первое разрешение позволяло создать подушку, которая в целом повторяла профиль тоннелей, со средней толщиной 10 футов на манхэттенской стороне и несколько меньшей на стороне Лонг-Айленд-Сити. Второе общее разрешение позволявало нарастить подушку до плоскости, лежащей на 27 футов ниже уровня малых вод. Это оказалось эффективным средством для сдерживания тенденции к прорывам воздуха, но приводило к значительным потерям воздуха. Наконец, отсыпка была разрешена над ограниченными и обозначенными участками до плоскости на 20 футов ниже уровня малых вод. Везде, где пользовались этим последним разрешением, чрезмерная утечка воздуха практически полностью прекращалась. После того как все щиты прошли далеко в русло реки, подушка позади них дредировалась, и глина использовалась повторно впереди щита.

Над щитами ежедневно производились промеры глубин (продлевания), и если обнаруживался заметный размыв, в образовавшуюся воронку сбрасывалась глина. При каждом серьезном прорыве воздуха как можно скорее, не дожидаясь промеров, сбрасавалась шаланда глины. Для этих целей значительное количество глины хранилось в Пиджон-стрит-слипе в Лонг-Айленд-Сити, а одна или две грунтоотвозные шаланды с днищевыми люками держались заполненными на случай чрезвычайных ситуаций. Мистер Роберт Чалмерс, отвечавший за промеры для подрядчика, заявляет, что «углубления в подушке, вызванные размывом из-за выхода воздуха, как правило, в плане были примерно круговыми, а в сечении — несколько уплощенными по центру». Удовлетворительных промеров в центре сильного прорыва получить никогда не удавалось, но следующий пример в некоторой степени иллюстрирует то, что происходило. Над тоннелем B на пикете 102+80 в обычных условиях было 36 футов воды, 7 футов глиняной подушки и 20 футов естественного перекрытия. Воздух выходил со скоростью около 10 000 куб. футов в минуту, а небольшие прорывы случались один-два раза в день. 22 июня промеры показали глубину 54 фута. Дно реки было размыто на глубину 18 футов примерно за два дня. На следующий день из щита были извлечены валуны, которые почти наверняка покоились на естественном дне реки. Глина из подушки также попадала в щиты в ряде случаев во время или после прорывов. Наиболее примечательным случаем стал сентябрь 1907 г., когда верх щита в тоннеле D выходил из восточной части рифа Блэкуэллс-Айленд. Песок в верхней части был очень крупным и рыхлым, что позволяло воздуху выходить совершенно свободно. Падение куска рыхлой породы из-под забойки спровоцировало вывал песка, за которым последовала глина из подушки, представлявшая в этом месте в основном более мягкий повторно поднятый материал. Выемка породы из щита продолжалась, когда мягкая глина снова начала течь и прорвалась обратно в тоннель на расстояние 20 футов, как показано на рис. 3 на листе LXXIII. Для восстановления контроля над забоем и завершения шага потребовалось десять дней тщательной и тяжелой работы из-за мощного давления пластичной глины.

Глиняный экран имел важнейшее значение для всех работ на протяжении всего проекта, и трудно представить, как без него можно было бы проложить тоннели через мягкий грунт со стороны Манхэттена.

Объем нового материала, использованного в экране, составил 283 412 куб. ярд., из которых 117 846 куб. ярд. были извлечены из-над уже пройденных тоннелей и повторно уложены в экран впереди проходческих щитов. Всего через прорывы было отсыпано 88 059 куб. ярд. глины. Общая стоимость возведения и удаления экрана составила 304 056 долларов.

Чугунная обделка.

Стандартная чугунная обделка тоннеля имела обычную трубчатую конструкцию с внешним диаметром 23 фута. Кольца шириной 30 дюймов состояли из одиннадцати сегментов и замкового камня. Толщина стенки (полотна) сегментов в центральной части составляла 1-1/2 дюйма и увеличивалась до 2-3/8 дюйма у основания ребер (фланцев), которые имели глубину 11 дюймов, толщину 2-1/4 дюйма у основания и 1-1/2 дюйма по краю; все контактные поверхности были обработаны на станке. На краях фланцев были отлиты выемки, образующие при установке обделки паз глубиной 1-1/2 дюйма и шириной около 3/8 дюйма для чеканки. Отверстия под болты были отштампованы в фланцах, а приливы (бобышки) вокруг отверстий механической обработке не подвергались. По центру каждой плиты для стандартной 1-1/4-дюймовой трубы было высверлено с нарезанием резьбы привычное отверстие для нагнетания цементного раствора. На практике выяснилось, что стандартная трубная резьба была слишком мелкой, а конусность — нежелательной. Каждый сегмент весил примерно 2 020 фунтов, а замковый камень — 520 фунтов, при этом общий вес составлял 9 102 фунта на погонный фут тоннеля. На рис. 1 показаны детали стандартной тяжелой обделки.

В дополнение к стандартной чугунной обделке были предусмотрены литые стальные кольца тех же размеров для использования на коротком участке тоннеля при переходе от скального основания к основанию из мягкого грунта. Здесь ожидались неравномерная осадка и, как следствие, возможные деформации и рост напряжений, однако, за исключением небольшого закономерного проседания обделки при ее выходе из хвоста проходческого щита, никакой подобной осадки замечено не было.

Два класса более легкого чугуна — один с толщиной стенки 1 дюйм и фланцами 8 дюймов, а другой с толщиной стенки 1-1/4 дюйма и фланцами 9 дюймов (первый весил 5 166 фунтов на погонный фут тоннеля, а второй — 6 776 фунтов) — были предусмотрены для использования на наземных участках между Ист-авеню и шахтами Лонг-Айленд-Сити. Также были поставлены сегменты особой тяжести двух весовых категорий для использования в нижней части колец. Так называемые плиты XX имели стенки и фланцы на 1/4 дюйма толще стандартного сегмента, а плиты YY были соответственно на 1/2 дюйма тяжелее. Условия их применения будут упомянуты ниже. Все отливки относились к тому же общему типу, который показан на рис. 1.

Кольца с сужением по ширине на 3/4 дюйма и 1-1/2 дюйма использовались при изменениях в плане и профиле (уклоне): первые применялись примерно на каждом четвертом кольце на кривых радиусом 1° 30'. Сужения на 1-1/2 дюйма в основном использовались при изменениях уклона, когда требовалось освободить чугунную обделку от защемления о хвост проходческого щита. Еще более широкие сужения были бы полезны для быстрого достижения этой цели.

Никаких приливов для крепления к укладчику на сегментах не отливалось; вместо этого приспособление, показанное на рис. 4 на листе LXX, вставлялось в одну из пар отверстий под болты около центра плиты и удерживалось в нужном положении крепежной гайкой на одном из концов.

В начале работ предполагалось, что естественная деформация колец не приведет к уменьшению вертикального диаметра более чем на 1 дюйм; однако это значение было немного превышено, и средняя величина деформации по всему тоннелю составила 1-7/16 дюйма. Укладчики монтировались на проходческом щите в таком положении, при котором они находились в плоскости центра монтируемого кольца, если продвижение (совершение шага домкратами) выполнялось без опережения (наклона) и ровно на такое расстояние, которое было необходимо для установки сегментов. Если щит продвигали слишком далеко (что случалось редко), это создавало неудобства при монтаже. При проходке с большими положительными вертикальными углами опережения (что происходило чаще) неудобство размещения укладчика на щите проявлялось более отчетливо. В таких условиях плоскость движения укладчика располагалась под острым углом к плоскости кольца, и после установки нижней части кольца обычно требовалось продвинуть щит еще на несколько дюймов вперед, чтобы установить верхние плиты. О практических последствиях этого процесса будет сказано ниже.

Fig. 1.

Сначала монтаж чугунной обделки в подводных тоннелях несколько мешал работам по уборке породы, однако времени, требуемого на завершение последней, было вполне достаточно для монтажа первой, и начало очередного шага проходки редко откладывалось из-за незавершенности сборки кольца. После демонтажа нижней части диафрагм, позволившему подавать вагонетки с породой внутрь щита и дальше за него, обе операции стали выполняться одновременно без серьезных помех. Установка ленточного конвейера для перемещения разработанного мягкого грунта в тоннеле А оказалась особенно полезной в этом отношении.

В качестве подготовки к окончательной затяжке болтов каждого смонтированного кольца на его горизонтальном диаметре устанавливался 15-тонный стяжной домкрат, состоявший из небольшого тягового домкрата, помещенного в легкую шарнирно-рычажную цепь из серег; кроме того, укладчики часто использовались для поддомкрачивания свода обделки с целью придания кольцу правильной круглой формы. Перед началом продвижения щита на горизонтальный диаметр также устанавливался 1-1/4-дюймовый талреп, предотвращающий расхождение чугунных элементов до заполнения пустот с внешней стороны цементным раствором. Приближение опор верхней площадки концевой платформы потребовало удаления этих талрепов со всех колец, кроме трех головных, однако если обделка проявляла тенденцию к дальнейшей деформации, их устанавливали снова после прохода концевой платформы, и они оставались на месте до возведения бетонного свода обделки.

Стоимость погрузочно-разгрузочных работ и монтажа чугунной обделки в разное время существенно различалась, составляя в среднем для подводных тоннелей 3,32 доллара за тонну непосредственно учитываемых затрат труда на перемещение и монтаж, к которым необходимо было прибавить 7,54 доллара накладных расходов («верхних расходов»). В эту цифру также включена стоимость ремонта поврежденных плит.

Поврежденные плиты. — Во время строительства подводного участка тоннелей было обнаружено, что некоторое количество сегментов оказалось сломано при продвижении щита. Поломки, которые за редким исключением ограничивались тремя или четырьмя нижними плитами, почти всегда происходили на передней (обращенной внутрь кольца) плоскости и редко распространялись за пределы нижней части фланца. Тщательный анализ изломов и журналов проходки позволил выделить несколько отчетливых типов разрушений и три основные известные причины поломок под воздействием щита.

В первом случае случайное попадание постороннего предмета между головкой домкрата и чугунной обделкой приводило к тому, что домкрат упирался во фланец выше своего нормального положения (напротив стенки кольца), что обычно вызывало скол части фланца или появление нескольких радиальных трещин с прогибом фланца или без него. Эти повреждения были весьма характерными, и их причину удавалось легко распознать, даже если сам посторонний предмет непосредственно не был замечен.

Во втором случае попадание твердого металлического предмета, например небольшого инструмента, в кольцевой зазор между обделкой и хвостом щита, где он застревал на внутреннем уступе (бортике) и волочился по мере продвижения щита, являлось доказанной причиной поломки ряда сегментов. Такие повреждения не имели каких-либо специфических характеристик, но обычно располагались в непосредственной близости над траекторией движения потерянного инструмента или металла. Их причина устанавливалась по обнаружению глубокой царапины на нижней стороне сегмента либо по находке инструмента, заклиненного в хвосте щита или лежащего под сломанной плитой при ее демонтаже. Весьма вероятно, что к этой категории следует отнести и ряд поломок, отнесенных на счет неизвестных причин.

Третья причина охватывает наибольшее количество поломок и, хотя ее трудно четко охарактеризовать, представляет наибольший интерес. Говоря в целом, эти повреждения являлись результатом перемещений щита относительно положения обделки тоннеля. При проходке в мягком грунте часто было трудно привить нижним домкратам усилие, достаточное для завершения полного шага в 30 дюймов по требуемой траектории. Поэтому в начале шага щит выдавливался вверх, а по мере уплотнения песка перед щитом, когда требовалось большее усилие, оно обеспечивалось задействованием верхних домкратов. Верхняя часть щита медленно подавалась вперед, и к концу шага достигалось требуемое положение; однако щит совершал качательное движение с заметным подъемом хвостовой части ближе к концу шага. Аналогичный подъём хвоста происходил, когда при больших положительных углах опережения верхняя часть щита подавалась вперед для монтажа верхних плит кольца. С другой стороны, когда щит шел выше проектной отметки и требовалось опустить его, проход щита через вершину перегиба профиля вызывал аналогичный эффект. Во всех этих перемещениях, при плотно забитом глиной зазоре между хвостом щита и обделкой, восходящее усилие щита стремилось сплющить обделку снизу, что приводило к периодическим поломкам плит. Широкое использование сужающихся колец, устанавливаемых так, чтобы снять защемление обделки о хвост щита, заставляет тоннель следовать изменениям уклона щита, но значительно снижает повреждения колец от такого воздействия.

В тоннеле D, где при прохождении через мягкий песок требовались очень большие положительные углы опережения в сочетании с выраженной тенденцией щита к осадке, щит сильно зажимало на обделке, и он волочился по ней своей верхней частью. Опора обделки на мягкое основание в этом случае также стремилась приподнять низовую часть, о чем свидетельствовало раскрытие нижних поперечных стыков при ослаблении болтов для снятия напряжения во время шага проходки. Ожидавшихся трещин в плитках свода, которые чаще наблюдались в других тоннелях, здесь не произошло, и они не были обнаружены нигде, кроме одного места в тоннеле B, где их происхождение связали с аналогичным действием щита. Трещины, возникающие в результате перемещений щита, как кратко описано выше в третьем случае, не ограничивались каким-либо конкретным типом, но чаще возникали на самом конце кольцевого фланца, чем в любой другой точке.

Количество сломанных плит в подводных тоннелях составило 319 штук, или 0,42% от общего числа смонтированных. Из них 52 были обнаружены и удалены либо до начала шага проходки, либо сразу после него, причем подавляющее большинство было повреждено при погрузочно-разгрузочных работах до монтажа или в процессе его. Оставшиеся 267 штук рассматриваются ниже.

Ремонт сломанных плит. — По завершении шага проходки хвост щита не доходил примерно на 5 дюймов до перекрытия всей ширины последнего кольца, поэтому удаление плиты, сломанной во время этого шага, привело бы к обнажению грунта у хвоста щита. При прочном материале в нижней части это не создавало особых трудностей, и в таких условиях сломанная плита обычно удалялась немедленно. Однако в песке, и особенно со стороны Манхэттена, где он был плывунным и подвижным, извлечение плиты было сопряжено с определенной опасностью, и такие плиты обычно оставляли до окончания проходки тоннеля. Многие из них были усилены путем установки стальных, XX- и YY-сегментов в последующих кольцах вблизи места излома.

После встречи щитов было возобновлено отложенное ранее заменение сломанных сегментов. Давление воздуха поднималось в достаточной степени, чтобы насухо осушить песок с внешней стороны сегментов, которые засверливались и выбивались, как правило, по четвертям, как показано на рис. 1 на листе LXXIII. Затем в кольцо вставлялся стальной сегмент и подтягивался на место с помощью талрепов. Применение стяжного домкрата с усилием около 30 тонн на каждый конец поочередно обеспечивало плотную посадку плиты на радиальные стыки по торцам.

Там, где сломанная плита была изолированной и усиливалась стальными или усиленными сегментами в смежном кольце, трещина (если она была незначительной) просто чеканилась для обеспечения водонепроницаемости. Если же трещина раскрывалась или доходила до стенки плиты, поперечные фланцы стягивались между собой болтом размером 1-1/2 дюйма на 7 футов, пропущенным через отверстия под болты, ближайшие к сломанному фланцу. Этот длинный болт работал по принципу тетивы лука и снабжался на концах двумя гайками, установленными на противоположных сторонах поперечных стыков взамен стандартных болтов, извлеченных для его установки. На рис. 4 на листе LXXIII один из таких болтов показан на своем месте. Кроме того, все сломанные плиты, оставшиеся в тоннеле, были усилены 1-дюймовыми стержнями из скрученной стали, заложенными в бетонную обделку (также показано на рис. 4 на листе LXXIII).

Специальная конструкция в местах стыковки подводных щитов. — Демонтаж щитов начинался сразу же после того, как они останавливались в своем конечном положении режущими кромками друг к другу. Планами предусматривалось их полное удаление, за исключением цилиндрических оболочек и литых стальных режущих кромок. Внутри первых монтировалась стандартная тоннельная обделка на расстоянии до 4 футов от тыльных частей (пят) режущих кромок. Перекрывая последние и образуя непрерывную металлическую обделку тоннеля, возводилась специальная конструкция, показанная на рис. 2. Она состояла из кольца из катаной стали толщиной 1-1/4 дюйма и длиной 7 футов, смонтированного внутри режущих кромок с кольцевым зазором в 1 дюйм, и двух специальных чугунных колец фасонной формы, предназначенных для соединения кольца из катаной стали с обычной обделкой. Один фланец специальных чугунных колец был стандартного типа, а другой был отогнут назад на 9 дюймов в виде кольца, внутренний диаметр которого совпадал с внешним диаметром кольца из катаной стали, к которому оно крепилось болтами.

Пространство между стандартной и специальной конструкциями имело разную ширину у разных щитов и заполнялось замыкающим кольцом, отлитым по размерам, определенным на месте работ. На рис. 2 показана завершенная конструкция.