Использовавшийся шпунт имел толщину 3 дюйма и переменную ширину; он обязательно выполнялся шпунтованным (в паз и гребень) со стороны траншеи, примыкающей к зданиям, а в более глубоких выемках — с обеих сторон траншеи, и забивался деревянными молотками выше уровня грунтовых вод, в то время как ниже этой отметки использовались паровые копровые бабы. Распорки, схватки и стойки, как правило, имели размеры 12 на 12 дюймов.
В ходе более глубоких выемок встречался чрезвычайно сложный грунт: приходилось проходить через пласты плывунов толщиной от 1 до 18 футов (последний — на 31-й стрит между Седьмой и Восьмой авеню, в самой глубокой из выполненных выемок). После обнаружения мелкого песка в этой траншее продвижение вперед было невозможно до тех пор, пока сквозь песок не был опущен плотный деревянный цилиндр путем выемки материала внутри него и утяжеления его оболочки тяжелым чугунным балластом. Когда этот цилиндр доходил до гравия, залегавшего под песком, он использовался в качестве зумпфа, и уровень воды поддерживался ниже дна выемки, что позволяло успешно продолжать работы. Однако песок продолжал поступать из-под шпунтового ограждения в таких объемах, что фасадные стены четырех примыкающих зданий получили серьезные трещины и подлежали разборке и перекладке. Все крыльца вдоль этой траншеи дали осадку и потребовали ремонта.
Метод выемки грунта под подпорную стену на уступе был очень простым и применялся только там, где скальная порода залегала близко к поверхности и примыкающие здания имели фундаменты на ней; поскольку покрывающий материал в таком случае был сухим и, следовательно, прочным, крепление практически не требовалось или не требовалось вовсе. Суть метода заключалась в том, чтобы расширить выемку котлована на 2–3 фута за проектную заднюю грань подпорной стены и вести эту выемку на глубину, необходимую для ее подошвы, ниже которой выемка сужалась до 1 фута внутри лицевой поверхности стены и продолжалась либо до ее возведения, либо после него.
Возведение подпорных стен.—Бетонные стены возводились секциями длиной 50 футов, за исключением тех случаев, когда при таком шаге деформационный шов оказывался под нишей для балки или точно на линии ряда распорок; в таких случаях длина секции соответственно уменьшалась. Ни в коем случае не допускалось оставлять траншеи открытыми на всю глубину: бетонирование начиналось сразу после обнажения требуемого участка скального основания, как только можно было подготовить опалубку и выполнить предварительные работы для секции. Каждая секция представляла собой монолит, за исключением редких случаев, когда очень сильные дожди делали невозможным удержание рабочих на объекте.
Различные операции при возведении бетонной стены показаны на рис. 7. Направляющие доски «a a», сечение A-A, надежно прибивались гвоздями к чередующимся ярусам распорок по всей длине секции, причем лицевая поверхность каждой направляющей доски устанавливалась по линии предполагаемой лицевой поверхности бетонной стены, а 2-дюймовые шпунтованные доски из ели укладывались вдоль направляющей доски до высоты нижней распорки и надежно раскреплялись от переднего шпунтового ограждения. Одновременно выкладывалась 4-дюймовая кирпичная стена по линии задней грани стены до высоты первой ступени. Там, где нижняя распорка находилась ниже этой отметки, кирпичная кладка в этом конкретном месте оставлялась заниженной и достраивалась после удаления распорки. Затем кирпичная стена гидроизолировалась со стороны, обращенной к бетону, причем свободные полосы гидроизоляции оставлялись свисающими поверх кирпичной кладки не менее чем на 8 дюймов вниз по тыльной стороне. После этого вдоль поверхности скального основания непосредственно с внешней стороны кирпичной стены укладывался 6-дюймовый дренаж из гончарных труб, стыки труб чеканились паклей, пропитанной цементом, и заделывались цементным раствором выше линии на 1 дюйм ниже горизонтального диаметра, а остальная часть каждого стыка оставалась открытой. Поперечные дрены укладывались от тройников в тыльном дренаже к лицевой поверхности стены во всех пониженных точках скального основания и по меньшей мере через каждые 25 футов длины стены, причем стыки этих отводящих труб полностью чеканились и цементировались. Затем поверхность скального основания промывалась и счищалась добела и покрывалась слоем раствора толщиной около 1 дюйма, после чего секция была готова к бетонированию.
Рис. 7. ЭСКИЗ, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ ОПАЛУБКУ И МЕТОД БЕТОНИРОВАНИЯ ПОДПОРНЫХ СТЕН В ТРАНШЕЕ.
Возведение монолитных секций в траншеях требовало, чтобы распор от одного комплекта распорок воспринимался бетоном до того, как можно будет удалить комплект, расположенный выше, что неизбежно обуславливало медленный темп работ; скорость укладки бетона была ровно такой, чтобы предотвратить схватывание одного слоя до укладки следующего слоя сверху.
Использовавшийся бетон смешивался в пропорциях 1 часть цемента на 3 части песка и 6 частей щебня порциями по 2 мешка в передвижных смесителях Рэнсома емкостью ¾ и 1 куб. ярд, смонтированных с приводимыми сжатым воздухом двигателями на одной раме. Эти смесители размещались на поверхности и загружались с помощью тачек, причем правильные количества песка и щебня для каждой порции отмерялись в прямоугольных ящиках до загрузки тачек. Бетон выгружался из смесителя в бункер, который разделялся на два желоба, причем одновременно использовался только один из них, а бетон перебрасывался лопатами из нижней части желобов в его окончательное положение. Лицевой раствор толщиной 2 дюйма укладывался одновременно с бетоном и отделялся от него стальной диафрагмой до тех пор, пока оба материала не занимали свои места, после чего диафрагма извлекалась, и оба слоя перелопачивались вместе. Нижние части направляющих досок обрезались чуть выше уровня бетона по мере его укладки, и как только стена достигала распорки на одном конце секции, эта распорка ударялась, опалубка наращивалась до следующей распорки спереди и сзади и раскреплялась к шпунтовому ограждению, так что к моменту подъема всей длины секции до уровня первого ряда распорок опалубка на одном конце была готова для последующих слоев. Слои бетона никогда не превышали 8 дюймов по высоте, и временами возникали незначительные задержки в бетонировании, пока плотники готовили следующий ярус опалубки, но такие задержки редко были достаточно продолжительными, чтобы позволить бетону схватиться.
После того как секция бетона окончательно схватывалась, опалубку с обеих сторон снимали, и давление со стороны траншеи передавалось непосредственно на готовую стену. Лицевую поверхность стены затирали цементным кирпичом для удаления следов от досок, а затем покрывали тонким слоем цементного раствора. После этого по задней стороне стены продолжали укладку гидроизоляции и кирпичной защиты, причем пространство между рядами распорок сначала подвергали гидроизоляции и обкладывали кирпичом, а распорки переносили на готовую поверхность, после чего достраивали пропущенные участки. Гидроизоляция состояла из трех слоев войлока Hydrex марки Pennsylvania Special и четырех слоев каменноугольного пека. Пек содержал не менее 25% углерода, размягчался при температуре 60° по Фаренгейту и плавился при температуре от 96° до 106° по Фаренгейту. Температуру плавления определяли путем помещения 1 грамма пека на свинцовый диск с отверстием диаметром 5/16 дюйма, погруженный в воду, которую нагревали со скоростью 1° в минуту; температура воды в момент прохождения пека через отверстие считалась температурой плавления.
Чтобы предотвратить разрыв гидроизоляции в стыках между секциями при их сжатии из-за перепадов температуры, поверх каждого стыка накладывали вертикальную полосу войлока шириной 6 дюймов с нахлестом 3 дюйма на каждую бетонную секцию. Тыльная сторона этой полосы не покрывалась пеком, а была посыпана измельченным тальком, благодаря чему гидроизоляционный слой оставался свободным от стены на расстоянии 3 дюймов по обе стороны от каждого стыка.
Бетонирование продолжалось даже в самую суровую погоду; одна секция была уложена, когда термометр показывал 5° выше нуля. Когда температура опускалась ниже точки замерзания, песок и щебень нагревали с помощью дровяных костров в больших трубах, проложенных под штабелями материалов; температуру смеси измеряли часто и поддерживали ее выше 40 градусов. Многочисленные испытания, проведенные во время выполнения работ, показали, что, хотя температура бетона вскоре после укладки немного падала, через 2 часа она всегда была на 2–5° выше. Лицевую и тыльную стороны бетона защищали от замерзания обильным слоем соленого сена, уложенным непосредственно за опалубкой.
В одном торце каждой секции на всю ее высоту ниже опорной площадки пролетного строения устанавливали вертикальный желоб шириной 24 дюйма и глубиной 9 дюймов, в который входила следующая секция. Если во время бетонирования температура была ниже 50° по Фаренгейту, устраивали деформационный шов: на торец готовой секции со стороны лицевой поверхности укладывали полосу плотного звукоизоляционного войлока шириной 2 фута, а остальную часть торца покрывали двумя слоями войлока и гидроизоляцией из пека. Один слой звукоизоляционного войлока у лицевой поверхности был примерно такой же толщины, как два слоя гидроизоляции, и использовался для того, чтобы пек не выдавливался из шва на лицевую поверхность стены.
Котлованы для подпорных стен на 31-й и 33-й улицах во всех случаях делали достаточной ширины для размещения канализационных коллекторов, которые укладывали, как только обратная засыпка, тщательно утрамбованная и уплотненная водой, достигала проектных отметок; затем завершали обратную засыпку, а газовые и водопроводные магистрали прокладывали позже в отдельных траншеях.
Высота секций бетона, возводимых в траншее, варьировалась от 13 до 59 футов от основания до верха задней стены. За исключением стены на Седьмой авеню высотой 50 футов и стены на Девятой авеню высотой 62 фута, ни одна из секций, построенных методом уступов, не превышала 14 футов. Опалубка и крепления для этих стен были практически одинаковыми, за исключением того, что низкие стены строились участками длиной около 50 футов, тогда как опалубка для стен на Седьмой и Девятой авеню имела длину всего 20 футов.
Опалубка и крепления для стен на Девятой авеню показаны на рис. 8. Эти опалубки изготавливались как единое целое и перемещались вперед от секции к секции; они были жестко закреплены снизу подкосами до точки на 36 футов выше основания, а верхняя часть удерживалась на месте болтами диаметром ¾ дюйма, пропущенными через опалубку и закрепленными тросами за болты, зацементированные в скальной породе позади.
Рис. 8.
После установки и закрепления опалубки вдоль скального основания выкладывали кирпичную стену толщиной 8 дюймов, содержащую вертикальный ряд трехканальных пустотелых плиток через каждые 5 футов длины, уложенную так, чтобы максимально соответствовать профилю скалы, при этом все пустоты заполняли щебнем. Затем на кирпичную и плиточную стену на всю высоту наносили гидроизоляцию, аналогичную той, что была описана для стен в траншее, и жестко крепили ее к передней опалубке, причем крепления снимали по мере того, как бетон достигал их уровня. Бетон смешивали на уровне улицы и подавали через желоба, как было описано ранее.
В таблицах 1, 2 и 3 показано количество цемента, использованного в каждой секции подпорной стены, и приведены данные, с помощью которых можно определить количество других материалов.
Разработка котлована. — Разработка котлована в период использования конной тяги и грузовиков была в основном подготовительной работой, выполненной для приведения котлована в надлежащее состояние для работы поездов с грунтом после завершения строительства Пирса № 72 и эстакадного подхода. Это потребовало устройства открытой выемки от Девятой до Седьмой авеню на глубине, достаточной для того, чтобы пройти под канализационными коллекторами и другими подземными сооружениями на авеню, обеспечив проход локомотива, и шириной, достаточной как для рабочих, так и для погрузочных путей, а также строительства чугунного канализационного коллектора на Восьмой авеню через всю выемку с достаточным количеством временных мостиков для его поддержки. Строительство эстакады на Восьмой авеню было, по сути, частью разработки котлована, поскольку прогресс одного процесса сильно зависел от другого.
Разработка котлована началась 12 июля 1904 года для перехода под Девятой авеню и в котловане к востоку от Девятой авеню вдоль 32-й улицы. Линия, выбранная для начальной выемки, проходила по центру котлована, так как было небезопасно вести разработку вблизи граничащих улиц до завершения строительства ограждающей подпорной стены. Разработка началась вручную, но как только стало возможным, были доставлены и запущены в работу три 70-тонных паровых экскаватора Bucyrus: первый — 25 июля, а третий — 12 сентября. Разработанный грунт загружали экскаваторами в самосвальные вагонетки с задней разгрузкой емкостью 2 куб. ярда каждая и перевозили их к погрузочной платформе на 35-й улице. Среднее количество упряжек составляло 135, из которых 10% были вспомогательными для вытягивания вагонеток из котлована и помощи им при подъеме по аппарели на погрузочной платформе. Упряжки совершали в среднем всего семь рейсов за 10-часовой рабочий день, при этом значительные задержки вызывались поездами Нью-Йоркской центральной железной дороги на Одиннадцатой авеню. Таким образом, количество упряжек было недостаточно для обеспечения непрерывной работы трех экскаваторов, когда они находились в хороших условиях для копания, но погрузочная платформа была перегружена, и увеличение количества упряжек мало что дало бы. Условия для копания в этот период были очень хорошими, скальная порода практически не встречалась, а фундаменты зданий были слишком легкими, чтобы стать препятствием для таких мощных экскаваторов. Емкость их ковшей составляла 3½ куб. ярда, так что один полный ковш означал одну загруженную с верхом вагонетку. Объем выемки с августа по ноябрь включительно составлял в среднем 40 000 куб. ярдов в месяц; работа велась в одну смену в день, и хотя этот объем был невелик для трех таких мощных экскаваторов, он был значительным для перевозки грузовиками по улицам и требовал, чтобы одна упряжка проходила через заданную точку каждые 18 секунд. К концу ноября вскрытие котлована было завершено, значительная часть скальной породы была расчищена вблизи Девятой авеню, а улицы стали настолько обледенелыми, что стоимость транспортировки практически удвоилась; поэтому работы в котловане были значительно сокращены и свелись к непрерывной работе одного экскаватора с того времени до конца периода, 22 мая 1905 года, когда Пирс № 72 был введен в эксплуатацию и началась транспортировка поездами. На рис. 2 и 3 (таблица LVI) показано состояние котлована к востоку и западу от Восьмой авеню соответственно на эту дату.
Работы по разработке котлована и строительству временного моста на улице (типовая опора и крепления которого показаны на рис. 9), а также чугунного канализационного коллектора и водопроводных магистралей на Восьмой авеню были начаты 3 сентября 1904 года. Эстакада представляла собой двухъярусную конструкцию из желтой сосны со стойками и лежнями сечением 10 на 10 дюймов, промежуточными и верхними оголовками сечением 10 на 14 дюймов и продольными и поперечными связями сечением 2 на 10 дюймов. Эстакада была дополнительно усилена в продольном направлении четырьмя рядами распорок сечением 8 на 10 дюймов, упертыми между промежуточными оголовками и удерживаемыми на месте накладками сечением 2 на 8 дюймов, лежащими поверх них. Промежуточные оголовки находились на отметке 15 футов ниже поверхности улицы, и выше этой линии продольные связи были непрерывными, тогда как ниже нее опоры были связаны парами, причем связи отсутствовали в каждом втором пролете. Ниже промежуточного оголовка опоры были одинаковыми по всей ширине эстакады, но верхний оголовок не был непрерывным, находясь на 5 футов ниже поверхности под трамвайными путями и всего на 18 дюймов (глубина прогонов и настила) за их пределами. Прогоны под трамвайными путями были из желтой сосны сечением 8 на 16 дюймов, по три на путь, а прогоны для проезжей части — 6 на 14 дюймов с шагом 1 фут 6 дюймов по осям, настил был из желтой сосны толщиной 4 дюйма.
Рис. 9. ЭСКИЗ ТИПОВОЙ ОПОРЫ ЭСТАКАДЫ, ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ ВОСЬМУЮ АВЕНЮ
Первым этапом строительства была разработка траншеи шириной 15 футов на западной стороне улицы, при этом восточная сторона траншеи находилась в 4 футах к западу от западного трамвайного рельса. Пока велись эти работы, все транспортное движение было перенаправлено на ту часть авеню, что находилась к востоку от западного трамвайного рельса. Траншею оградили шпунтом и укрепили брусьями, доведя ее до глубины, достаточной для установки промежуточного оголовка. Затем на ширину траншеи была возведена та часть опоры от низа промежуточного оголовка до низа верхнего оголовка, после чего были уложены и зачеканены 60-дюймовый чугунный канализационный коллектор и 48-дюймовый водопровод. Затем были уложены верхний оголовок, прогоны и настил на всю ширину эстакады к западу от трамвайных путей. Эти работы были завершены, и сточные воды были переключены в новый коллектор в апреле 1905 года.
По мере укладки настила к западу от трамвайных путей движение было переключено на эту сторону улицы, а грунт к востоку от путей был разработан до естественного откоса. Затем под путями по линии опор были вырыты траншеи, и оголовки были установлены на подкладки. Грунт между этими траншеями был удален, при этом пути временно поддерживались подкладками не реже чем через каждые 6 футов, а прогоны и настил были установлены на место. Далее была произведена разработка грунта между оголовками на глубину около 5 футов ниже них, при этом под оголовки по одному или два заводились подхваты, опирающиеся на стойки, установленные в этих выемках; грунт по линии опор был разработан до глубины промежуточных оголовков, которые затем были установлены вместе со стойками и связями для верхнего яруса конструкции. Эта операция была повторена для нижнего яруса, при этом при каждой замене стоек выигрывалось около 10 футов, поэтому потребовалось три смены.