АМЕРИКАНСКОЕ ОБЩЕСТВО ГРАЖДАНСКИХ ИНЖЕНЕРОВ

ОСНОВАНО В 1852 ГОДУ

ТРУДЫ

Доклад № 1158

ПРОДЛЕНИЕ НЬЮ-ЙОРКСКИХ ТОННЕЛЕЙ ПЕНСИЛЬВАНСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ. ПОПЕРЕЧНЫЕ ТОННЕЛЕЙ. [A]

АВТОРЫ: ДЖЕЙМС Х. БРЕЙС И ФРЭНСИС МЕЙСОН, ЧЛЕНЫ АМ. ОБ-ВА ГРАЖД. ИНЖ.

В настоящем докладе предлагается описать строительство тоннелей, простирающихся на восток от восточной оконечности Конечной станции до постоянных шахт к востоку от Первой авеню.

Они были проложены под 32-й и 33-й улицами от станции до Второй авеню, а затем, закругляясь влево, проходили под частными владениями и Первой авеню до шахт, как описано в предыдущем докладе. Типичные поперечные сечения тоннелей показаны на Плате XII. [B]

29 мая 1905 года был заключен контракт с Юнайтед Инжиниринг энд Контрактинг Компани на выполнение этих работ. Контракт предусматривал, что работы на каждой паре тоннелей должны вестись из двух шахт. Первая пара, именуемая здесь шахтами Первой авеню, располагалась сразу к востоку от этой авеню и непосредственно над осью тоннелей; две другие, названные Промежуточными шахтами, находились на частной земле к северу от каждой пары тоннелей в кварталах между Четвертой и Мэдисон авеню. Первоначально предполагалось выполнять все строительные работы из этих четырех шахт. Выработки были начаты как на восток, так и на запад от Промежуточных шахт, причем те из них, что шли на запад, должны были быть продолжены до Конечной станции. После изменения планов, описанного в предыдущем докладе, было решено пройти третью шахту на каждой линии. Они получили название Запрудных шахт и располагались между Шестой и Седьмой авеню. Наконец, возникла необходимость построить часть тоннелей на каждой линии к западу от Шестой авеню в открытом котловане. Расположение шахт показано на Плате XIV. [C]

Шахты Первой авеню были построены компанией «С. Пирсон и сын, инкорпорированная» для совместного использования двумя подрядчиками, как описано в докладе о тоннелях под Ист-Ривер. Пока шахты проходились, подрядчик речных тоннелей разработал полноразмерные тоннели на запад на расстояние 50 футов и верхнюю ортумную выработку еще на 50 футов. Благодаря этому удалось избежать повреждения кессонов и оборудования подрядчика в шахтах при последующих работах в поперечных тоннелях. Западная половина шахты предназначалась исключительно для использования подрядчиком поперечных тоннелей.

Оборудование подрядчика

Метод организации работ, принятый подрядчиком, в общих чертах заключался в следующем: выработка обычно велась с использованием модификаций метода верхней ортумной выработки и уступа, причем уступ располагался как можно ближе к забою, чтобы породу из забоя можно было взрывать через уступ в полное сечение. Вынутый грунт загружался в трехъярдные бадьи (сконструированные подрядчиком и описываемые ниже) паровыми экскаваторами, работающими на сжатом воздухе, и доставлялся к шахтам электровозами. Электрические тельферы, подвешенные к деревянной эстакаде, поднимали бадьи и, двигаясь по монорельсовому пути, устанавливали их на повозки для транспортировки к причалу. По прибытии на причал бадьи поднимались электрическими деррик-кранами с жесткими укосинами, и их содержимое выгружалось на шаланды для окончательного удаления. Таким образом, вынутый грунт транспортировался от забоя до шаланды без перевалки.

Во время проведения бетонных работ бадьи с грунтом возвращались в шахты загруженными песком и камнем. Материалы для бетона поступали в бункеры-накопители, размещенные в шахтах, откуда они подавались в бетономешалки, установленные у подножия шахты примерно на уровне шелыги тоннелей. Бетон транспортировался к опалубке в стальных вагонетках для бетона с боковой разгрузкой, буксируемых электровозами.

Электроэнергия была выбрана во многом из-за ограниченной площади на участках шахт, где паросиловая установка заняла бы значительное пространство, имеющее большую ценность для других целей. Установка паросиловой установки у Промежуточных шахт, которые располагались в престижном жилом районе, вызвала бы серьезные возражения со стороны соседних собственников из-за сопутствующих шума, дыма и грязи, к тому же стоимость транспортировки топлива стала бы тяжелым бременем. За исключением кузнечных горнов и, под конец, паровозов, при работах не было сожжено ни фунта угля. Использование бадьи и тельфера также позволило устранить большую часть нежелательного шума, возникающего при перегрузке вынутого грунта из тоннельных вагонеток на обычные повозки на участках шахт. Силовые установки были смонтированы у Северной шахты возле Первой авеню и в тыльной части Промежуточной шахты на 33-й улице.

Оборудование шахты Первой авеню. — На рис. 1 Платы LVIII показан общий вид оборудования шахты Первой авеню. Энергопоезд на углу 34-й улицы и Первой авеню подавал сжатый воздух для работы буров, экскаваторов, насосов и подъемников в тоннелях, проходимых от речных шахт, и в нем были установлены три компрессора Лайдлоу — Данна — Гордона. Самый крупный из них представлял собой двухступенчатый компрессор поперечно-компаундного типа размером 32 на 20 на 30 дюймов, напрямую соединенный с двигателем постоянного тока постоянной частоты вращения производства компании «Форт-Уэйн» мощностью 480 л. с., напряжением 230 В, работающим при 100 об/мин. Производительность этого компрессора оценивалась в 2870 куб. футов свободного воздуха в минуту при давлении 100 фунтов. Регулирование осуществлялось дросселированием всасывания, причем регулятор управлялся давлением в воздухосборнике, а двигатель работал непрерывно с постоянной частотой вращения. Два других были аналогичного типа: один размером 22-1/2 на 14 на 18 дюймов с номинальной производительностью 1250 куб. футов свободного воздуха при давлении 100 фунтов, другой — 16 на 10 на 18 дюймов с производительностью 630 куб. футов. Они были оснащены 9-футовыми маховиками и приводились в движение со скоростью 150 об/мин двигателями постоянного тока компаундного возбуждения компании «Дженерал Электрик» мощностью 105 л. с. и напряжением 220 В, работающими при 655 об/мин. Более крупный из этих двух компрессоров приводился в движение двумя двигателями, соединенными ременной передачей тандем, а меньший соединялся ремнем с третьим двигателем. Компрессоры имели водяные рубашки и небольшие промежуточные охладители, подача воды для которых охлаждалась в собственной градирне компании «Уилер Конденсер энд Инжиниринг Компани». Насос и приводящий его в действие нагнетатель имели электропривод.

Тельферы, использовавшиеся для подъема породы из тоннелей и опускания материалов, подвешивались каждый на одиночных рельсах на деревянной эстакаде высотой около 40 футов, перекрывающей и соединяющей две шахты. Для каждой шахты предусматривалась одна машина, и там, где их пути пересекали 33-ю улицу, они были достаточно разнесены, чтобы машины могли разминуться. В этой точке над улицей была устроена большая платформа, на которой осуществлялась погрузка и разгрузка тележек (рис. 2, Платы LVIII) и с которой они спускались по наклонному съезду на Первой авеню, ведущему на юг к 32-й улице. Платформа также покрывала практически весь двор у Южной шахты и существенно увеличивала доступную рабочую площадь. Тельферы были построены компанией «Додж Колд Сторидж Компани» и приводились в движение двигателем компании «Дженерал Электрик» мощностью 75 л. с. для подъема и двигателем компании «Нортерн Электрик Компани» мощностью 15 л. с. для передвижения. Их номинальная грузоподъемность составляла 10 000 фунтов при скорости 200 футов в минуту.

Столярный цех и механический цех, обслуживавшие все работы в целом, были удобно размещены в небольших зданиях на погрузочной платформе. В первом из них пилы приводились в движение независимо друг от друга небольшими электродвигателями, подвешенными под платформой. Тяжелая опалубка и вагонетки для опалубки, применявшиеся при облицовке тоннелей бетоном, изготавливались и хранились на платформе снаружи. Токарные и прочие станки механического цеха ременными передачами соединялись с общим валом, который приводился в движение двигателем компании «Дженерал Электрик» мощностью 8 л. с. Над механическим цехом находилась раздевалка, а под ним на уровне улицы — главная кузница для выполнения работ. Вспомогательные кузницы располагались у каждой из остальных шахт. Складское помещение и дополнительные раздевалки находились над силовой установкой во дворе Северной шахты, а изолированно от других сооружений стоял небольшой масляный склад. Дополнительные складские площади были предоставлены подрядчиком на 32-й улице сразу к западу от Первой авеню путем аренды трех старых зданий и дворов позади них и примыкающего цементного склада Железнодорожной компании. Здесь хранились электрические трубы, трубы, отливки и прочие тяжелые и громоздкие материалы.

В ходе выемки грунта в забои подавалась принудительная вентиляция по асфальтированным напорным трубам спирально-фальцованного типа № 16 диаметром 12 и 14 дюймов, причем за концами труб использовались брезентовые рукава. Воздух подавался вентилятором «Американ Блоуэр» № 4, установленным наверху каждой шахты и приводимым в движение электродвигателем компании «Дженерал Электрик» мощностью 15 л. с.

Плата LVIII, рис. 1. — Вид оборудования шахты Первой авеню.

Плата LVIII, рис. 2. — Конструкция тельфера и погрузочная платформа, шахта Первой авеню.

Плата LVIII, рис. 3. — Головные сооружения на 33-й улице: Промежуточная шахта.

Плата LVIII, рис. 4. — Погрузка вынутого грунта на баржи, причал 35-й улицы.

Бетоносмесительная установка была размещена в каждой шахте, причем бетономешалка располагалась достаточно высоко, чтобы разгружаться в вагонетки примерно на уровне пяты свода арки. Над бетономешалками находились дозировочные бункеры, установленные в полу платформы, которая была достаточно велика, чтобы вместить полусуточный запас цемента. У Южной шахты цемент доставлялся на этот пол с погрузочной платформы по спиральному стальному желобу; у Северной шахты он опускался в бадьях тельфером. Песок и щебень засыпались в бункеры по коротким желобам из основания бункеров-накопителей, занимавших оставшуюся высоту шахты — около 50 футов. У Южной шахты бункеры были выполнены из бетона и стали сечением примерно 6 на 12 футов и прикреплены к центральной стене кессона. Песок и щебень доставлялись в них из самосвалов на погрузочной платформе. У Северной шахты применялись бункеры из листовой стали, куда материал подавался бадьями с помощью тельфера. Бетономешалки представляли собой машины Смита № 5, соединенные клиноременной передачей с двигателями мощностью 25 л. с., за один замес смешивалось около 0,8 куб. ярда бетона. Бетоновозные вагонетки представляли собой стальные самосвалы системы Виенера или Коппеля.

Для возможности продолжения бетонных работ зимой, когда ни песок, ни щебень нельзя было доставлять водным путем, практически все пространство под погрузочными платформами во дворах Южной шахты, не занятое кузницей, было заполнено этими материалами, заготовленными на хранение поздней осенью.

Оборудование Промежуточной шахты. — Воздухокомпрессорная установка располагалась в тыльной части Промежуточной шахты на 33-й улице и подавала воздух для проходки тоннелей на восток и запад от Промежуточных шахт как на 32-й, так и на 33-й улицах. Здесь были смонтированы два компрессора, аналогичных крупной машине Лайдлоу — Данна — Гордона на Первой авеню, с такой же градирней.

Обе шахты находились на частной земле, принадлежавшей Железнодорожной компании, с северной стороны улиц, и каждая была оснащена двумя тельферами на деревянных эстакадах, аналогичных тем, что были на Первой авеню. Однако здесь бадьи устанавливались на повозки, стоящие у бордюра, как показано на рис. 3 Платы LVIII.

Вентиляторы были установлены в каждой шахте так же, как и на Первой авеню, а после того как проходка продвинулась на некоторое расстояние, в тоннелях возле шахт были размещены небольшие кузницы для заточки буровой стали и выполнения мелкого ремонта.

Бетонная установка в каждой шахте по своему устройству была аналогична установкам на Первой авеню, но бункеры-накопители имели деревянные стены, собранные из брусков сечением 2 на 4 дюйма и 2 на 6 дюймов, прибитых плашмя друг к другу.

Контора подрядчика на 33-й улице примыкала тыльной стороной к участку шахты на 32-й улице, а ее подвал использовался в качестве кладовой для материалов, предназначенных для обеих шахт.

После принятия решения о выполнении части работ между Шестой и Седьмой авеню в открытом котловане по 33-й улице была проложена 8-дюймовая воздуховодная магистраль к Запрудным шахтам, и воздух для работ на обеих улицах в этом районе подавался от Промежуточной шахты.

Оборудование Запрудной шахты. — К западу от Шестой авеню, между 32-й и 33-й улицами вблизи участков открытого котлована, Железнодорожная компания получила от Гудзонско-Манхэттенской железнодорожной компании в пользование большую площадь, с которой недавно были снесены здания, и предоставила ее в распоряжение подрядчика. Это оказало большую помощь в ведении работ на западном участке. Две Запрудные шахты располагались в пределах улиц и были оборудованы короткими деревянными эстакадами, аналогичными тем, что стояли у Промежуточных шахт. По одному тельферу было снято с каждой Промежуточной шахты для работы на каждой из Запрудных шахт. Кроме того, вдоль участка открытого котлована было установлено несколько деррик-кранов с жесткими укосинами, приводимых в действие воздушными подъемными лебедками Лиджериуда или Ламберта либо электродвигателями по обстоятельствам. 15-тонный локомотивный кран Бей-Сити также использовался на части работ открытого котлована на 32-й улице.

В точках вдоль участка открытого котлована было смонтировано несколько бетоносмесительных установок, которые перемещались с места на место; при этом применялась та же общая схема расположения, что и на уже описанных установках. Использовались бетономешалки Рэнсома № 3 и № 4, которые обычно устанавливались примерно на уровне верха свода. Бункеры-накопители для песка и щебня изготавливались из сбитых брусков и неизбежно получались довольно мелкими из-за близости тоннелей к поверхности улицы.

Причал 35-й улицы. — Для приема и отгрузки материалов на причале 35-й улицы были установлены четыре деррик-крана с жесткими укосинами, приводимые в действие электрическими подъемными лебедками. Два из них использовались для подъема бадий с породой с повозок и выгрузки их содержимого на шаланды для окончательного удаления (рис. 4, Плата LVIII); два других были оснащены грейферными ковшами для разгрузки песка и щебня с барж и выгрузки материалов в крупные бункеры, из которых они ссыпались в повозки для транспортировки к различным бетоносмесительным установкам. Большая часть цемента (весь объем которого поставлялся Железнодорожной компанией) также разгружалась на причале 35-й улицы и вывозилась непосредственно на место работ, а излишки временно складировались в цементных складах Компании на 32-й, 33-й и 35-й улицах вблизи Первой авеню, откуда выбирались по мере необходимости. На пирсе располагался главный пороховой склад — небольшое бетонное сооружение. Соседние причалы также широко использовались для выгрузки электрических труб, пиломатериалов, стали и т. д.

Рис. 1. СПЕЦИАЛЬНАЯ СТАЛЬНАЯ БАДЬЯ

Тоннельное оборудование. — Бадьи для породы, сконструированные Д. Л. Хоугом и Джорджем Перрином, членами Ам. об-ва гражд. инж., представляли собой новинку в конструкции работ. Эти бадьи показаны детально на рис. 1 и на различных фотографиях. Они имели емкость 3 куб. ярда и были разделены в продольном направлении, причем две половины соединялись шарнирно на вершинах торцов. Для подъема они подвешивались за проушины в этой точке, а при разгрузке откидные каканаты цеплялись за проушины в нижней части каждой боковины; натяжение откидных канатов или опускание подъемного каната разделяло бадью, как показано на рис. 4 Платы LVIII, и высыпало содержимое. В тоннеле они перевозились на платформах, а на улице — на повозках, причем как платформы, так и повозки были снабжены ложементами, сформованными по форме днища бадьи.

В тоннелях погрузка производилась паровыми экскаваторами на пневмоприводе, причем на различных участках работ применялось четыре экскаватора Марион (модель 20). На рис. 1 Платы LIX один из них показан за погрузкой бадьи. Вагонетки буксировались стандартными 10-тонными шахтными электровозами компании «Дженерал Электрик», питание для которых подавалось напряжением 220 В от пары медных троллейных проводов № 00, подвешенных к кровле тоннеля. Токоприемником служила небольшая четырехколесная тележка, катившаяся по проводам и соединенная с электровозом кабелем длиной в несколько сотен футов, намотанным на барабан для работы за пределами конца троллейного провода. Два паровоза Дэвенпорта массой 8-1/2 тонны также использовались на 32-й улице ближе к концу работ, после того как забои были пройдены насквозь и тоннели быстро очищались от газа и дыма. Паровые экскаваторы дополнялись двумя 15-тонными локомотивными кранами Браунинга, которые обрабатывали грунт в местах, где крепление мешало работе экскаваторов. Все пути имели стандартную колею 3 фута и укладывались рельсами весом 40 фунтов на ярд.

Практически все тяжелое бурение выполнялось бурами Ингерсолла (модель E 52), подбуривание в основном выполнялось легкими колонковыми и перфораторными бурами. На различных участках работ применялось большое количество насосов, практически все они были марки Кэмерон, причем самые крупные в шахте имели размер 10 на 5 на 13 дюймов. Цементаторы были вертикально-цилиндрического типа с пневматическим перемешиванием.

Проходка шахт.

Проходка Промежуточных шахт была первой работой, предпринятой подрядчиком.

Шахта на 33-й улице имела длину 34,5 фута, ширину 21 фут и глубину 83 фута. Поверхность скального грунта залегала в среднем на 5 футов ниже поверхности земли. Проходка началась 10 июля 1905 года и завершилась 3 октября 1905 года, порода была твердой и сухой. Средняя суточная скорость составляла 0,73 фута, а среднесуточный объем выемки составлял 17,1 куб. ярда при двух сменах по 8 часов каждая. Первая смена начиналась в 6 часов утра, а вторая — в 2:30 дня и заканчивалась в 11 часов вечера. Эти часы были приняты во избежание чрезмерного шума в ночное время.

Плата LIX, рис. 1. — Паровой экскаватор с пневмоприводом, используемый в тоннеле.

Плата LIX, рис. 2. — Крепление в верхних ортумных выработках над двутавровыми балками.

Плата LIX, рис. 3. — Первая секция бетонной обделки на Пятой авеню.

Плата LIX, рис. 4. — Крепление и бутовая кладка над двутавровыми балками.

Перед взрывом первой ступени породы вдоль бортов шахты выполнялись щелевые пропилы глубиной 5 или 6 футов во избежание повреждения стен соседних зданий. Крепление требовалось лишь на глубину 10 футов ниже поверхности земли.

Орторус длиной 30,6 фута, шириной 17 футов и высотой 27 футов соединял южный конец шахты с тоннелями. Выработка орторуса выполнялась в три этапа: верхняя ортумная выработка и уступ в два приема. При взрывании заходки в верхней ортумной выработке сотрясение было настолько сильным, что в соседних зданиях разбились стекла. Использование радиального станка несколько уменьшило сотрясение, но от него очень быстро отказались из-за большого времени, требуемого на бурение.

Конструкция шахты на 32-й улице была весьма схожей с шахтой на 33-й улице. Она имела длину 31,5 фута, ширину 20,5 фута и глубину 71 фут. Глубина разработки мягкого грунта составляла в среднем 19,5 фута. Порода в этой шахте была трещиноватой и не столь твердой или сухой, как на 33-й улице, и крепление требовалось практически на всю глубину до шелыги орторуса. Проходка началась 15 мая 1905 года и завершилась 26 октября 1905 года. Средняя суточная скорость составляла 0,30 фута в грунте и 0,52 фута в скальном грунте. Выработка орторуса производилась примерно так же, как и на 33-й улице, но из-за большей мягкости породы радиальный станок не применялся.

Проходка тоннелей.

В начале работ подрядчик уделял все внимание проходке. Почти вся выработка к востоку от Пятой авеню была выполнена до возведения какой-либо обделки. В ряде точек к западу от Пятой авеню и в нескольких точках к востоку характер породы был таков, что обе операции приходилось выполнять одновременно.

Метод одиночного тоннеля. — На среднем расстоянии 350 футов к западу от шахт Первой авеню проходилось четыре одиночных тоннеля. Порода была прочной и относительно сухой. Сначала проходилась верхняя ортумная выработка на полный размер тоннеля высотой около 8 футов. В ней бурение производилось четырьмя бурами, смонтированными на двух колоннах, с обычным взрыванием. Уступ имел высоту около 13 футов. Треножные буры, установленные на уступе, бурили обычные шпуры, но из-за недостатка высоты выработки применять буры, достающие до подошвы уступа, было невозможно. Треножные буры устанавливались как можно ниже у подножия уступа и бурили подъемные шпуры. Эти шпуры наклонялись вниз под углом от 10° до 15° к горизонту и располагались так, чтобы сходиться в местах водоотводных канав. Выработка обычно опережала уступ на 10–20 футов. На таком расстоянии значительная часть породы из забоя отбрасывалась взрывом назад через уступ. В одиночных тоннелях погрузка породы выполнялась вручную.

Методы двухпутного тоннеля. — От конца однопутного тоннеля на запад до Пятой авеню на 33-й улице и до Мэдисон авеню на 32-й улице, за некоторыми исключениями, каждая пара тоннелей разрабатывалась на всю ширину за один прием. Широко применялись три различных метода работ: метод двойного забоя, метод центральной ортумной выработки и метод полноразмерного забоя, которые различались лишь способами бурения и взрывания. Уступ обычно находился в пределах 10–15 футов от забоя выработки и обуривался и взрывался так же, как и в одиночных тоннелях. После монтажа постоянного оборудования большая часть породы обрабатывалась паровыми экскаваторами.

При методе двойного забоя, показанном на Плате LVII, верхние ортумные выработки для каждого тоннеля из пары проходились раздельно с оставлением между ними короткой скальной сердцевинной стенки. Выработки бурились с колонн способом, описанным для одиночных тоннелей. Временная разделительная скальная стенка между выработками обуривалась треножным буром на уступе одной из выработок и взрывалась вместе с уступом.

При методе центральной ортумной выработки, также показанном на Плате LVII, проходилась только одна выработка. Она имела прямоугольную форму, высоту около 8 футов и ширину 14 футов. Она располагалась по оси между тоннелями. Как правило, забой опережал остальную часть забоя по верху на 6–12 футов (на длину одного или двух циклов взрывания). В центральной выработке бурение производилось четырьмя бурами на двух колоннах. Поворачивая эти буры в сторону, их использовали для забуривания шпуров под прямым углом к оси тоннелей, которыми взрывалась остальная часть забоя выработки. Поворачивая буры вниз, также бурили шпуры под уступом под центральной выработкой. Центральная выработка производила разведку породы впереди полноразмерного забоя и давала хорошее представление о степени осторожности, необходимой при взрывных работах.

При методе полноразмерного забоя (рис. 2) десять буров монтировались на пяти колоннах, установленных в ряд по фронту забоя. Шпуры бурились так, чтобы образовать заходку вблизи осевой линии между тоннелями. Остальные шпуры располагались так, чтобы порода обрушивалась внутрь этой заходки. Уступ часто обуривался с той же установки колонн путем поворота буров вниз. В прочной породе этот метод оказался самым быстрым из всех.

Практически все подбуривание и подтеску оставляли напоследок — непосредственно перед бетонированием. Затем это выполнялось как отдельная операция, однако она оказалась дорогостоящей, утомительной и мешала укладке обделки.

Встреченные породы. — Вся встреченная порода представляла собой хорошо известный гудзонский слюдяной сланцевый камень, однако его минеральный состав и физические характеристики претерпевали значительные изменения. Во многих местах при вскрытии скальной поверхности обнаруживался мелкий песок, представлявший собой, вероятно, плывун. Материал над породой на участках открытого котлована был представлен главным образом песком.

Рис. 2. — Метод выемки грунта с полноразмерным забоем в поперечных тоннелях, Манхэттен.

Совпадение русла водотока, показанного на карте острова Манхэттен генерала Виле (Плата IX [D]), с точками, где при строительстве тоннелей возникли трудности, отмечалось в предыдущем докладе.

Во всех случаях пересечения русла этого древнего ручья (за исключением его конечного пересечения с 33-й улицей) порода оказывалась очень мягкой и разложившейся, встречалось большое количество воды и требовалось массивное крепление. Строительство на этих участках будет рассмотрено ниже. Кроме того, разложившаяся порода, хотя и менее проблемного характера, неизменно встречалась под понижениями скальной поверхности, выявленными бурением с улиц и испытательными шпурами из тоннелей. Многие из этих мест требовали крепления, тогда как в других местах крепление было необходимо только у порталов. Эти сопутствующие условия были особенно заметны на 32-й улице, которая на большом протяжении вплотную примыкает к руслу бывшего ручья.

Удаление вынутого грунта. — Порода, извлеченная из тоннелей, выгружалась на причале 35-й улицы на баржи, предоставленные Железнодорожной компанией по другому контракту, и буксировалась к местам вблизи Байоннского полуострова, где вынутый грунт использовался главным образом при строительстве Гринвиллских грузовых дворов и линии через болота Хакенсак к тоннелям. Подробности этой работы будут приведены в последующем докладе. После декабря 1907 года, когда выемка была завершена примерно на 85%, подрядчик сам предоставил баржи и полностью взял на себя удаление грунта.

Трудности проходки. — Как указано в предыдущем докладе, проходка двухпутного тоннеля на 33-й улице была продолжена на запад до западной линии Пятой авеню на первоначальной отметке проектного уклона. В этой точке подрядчик заложил три орторуса в трехпутном сечении. Взаимное расположение орторусов и их соотношение с поперечным сечением показаны на рис. 3. Центральная выработка проходилась с небольшим опережением боковых. На расстоянии 65 футов к западу от Пятой авеню скальная поверхность в верхней части выработки была прорвана, и в нее хлынул очень мелкий песок. На некотором расстоянии к востоку от этой точки порода была сильно разложившейся, и выработка потребовала крепления. В мягком грунте по бокам и кровле выработки была уложена плотная затяжка, а забой был защищен забойными досками. Через трещины наблюдался умеренный приток воды, и, несмотря на все усилия, часть мелкого песка постоянно заносилась в выработку.

В одном или двух случаях произошел значительный обвал грунта у забоя. Вечером 14 декабря 1906 года, когда тяжелая угольная повозка проезжала по 33-й улице над выработкой, ее задние колеса провалились сквозь асфальтовое покрытие. Осмотр выявил под покрытием полость длиной около 14 футов, шириной 12 футов и высотой 14 футов. Очевидно, мелкий песок постепенно оседал в пустоты, образовавшиеся из-за выноса материала у забоя, и просадка разрушила кирпичный коллектор над выработкой. Коллектор был временно отремонтирован, а дыра в улице заделана до наступления утра. Поперек выработки была возведена плотная перемычка, и работы в этой точке были приостановлены. Северный орторус был продвинут до точки в 108 футах к западу от Пятой авеню, где также встретился песок и произошел значительный вынос грунта. После этого все работы на трехпутном участке были прекращены.

Затем Компания приступила к рассмотрению изменений в плане. Чтобы оценить трудности проходки двухпутного тоннеля на более низкой отметке, по оси улицы в качестве верхней ортумной выработки на предполагаемой новой отметке был пройден разведочный орторус высотой 8 футов и шириной 12 футов. Над этой выработкой и по сторонам были пробурены контрольные скважины. Результаты показали наличие достаточного скального массива хорошего качества, позволяющего вести проходку двухпутного тоннеля без большого риска. Новый план (продолжение двухпутного тоннеля на запад на более низкой отметке) был утвержден в марте 1907 года, и работы на Пятой авеню были немедленно возобновлены.

Соотношение между поперечными сечениями по старому и новому планам в этой точке показано на рис. 3. Перед выемкой нового сечения необходимо было закрепить деревянные элементы в старых выработках. Принятое решение также показано на рис. 3. Порода разрабатывалась под центральной выработкой, как показано на поперечном сечении, на длину около 3 футов. Затем над каждой ниткой устанавливалась балка, состоящая из двух 18-дюймовых двутавров, и поддерживалась по бокам стойками. Концы на осях между тоннелями опирались на короткие стойки, упирающиеся в скальный уступ. Поддержка крепления в выработках передавалась на балки с помощью дополнительных стоек. Между верхом балок и скальными стенками между выработками также закладывалась деревянная подбивка. На рис. 2 Платы LIX представлено хорошее наглядное пособие по деревянным конструкциям в верхних выработках над двутавровыми балками. После обеспечения надежности кровли приступали к разработке уступа. По мере продвижения работ возникла необходимость заменить короткие стойки в центре тоннеля другими полной высоты, и во время этой операции наблюдалась значительная осадка двутавровых балок. Когда уступ был разработан до точки в 61 футе к западу от Пятой авеню, в расположенной выше поверхности улицы была зафиксирована осадка. Выемка уступа была приостановлена, и была уложена секция постоянной обделки длиной 35 футов. Пространство между обделкой и балками, а также между балками и кровлей было заполнено бутовой кладкой. В кладку были заложены трубы для нагнетания раствора, и позже все пустоты были заполнены цементным раствором. На рис. 3 Платы LIX показана первая завершенная секция бетонной обделки и часть уложенного бутового камня, а на рис. 4 Платы LIX показаны детали работ над тоннелями. Затем была разработана вторая секция уступа и уложено больше обделки. Работы продолжались таким образом до тех пор, пока вся кровля старых трехпутных выработок не была надежно закреплена. На этом участке работ стойки были заанкерены в бетон.

Между Пятой и Шестой авеню имелось еще два участка со слабыми породами, где необходимо было крепить свод стальными балками. В этих последних точках не возникало осложнений при разработке выемки для трехпутного тоннеля, и работы велись значительно проще. Чтобы не оставлять центральные стойки в постоянной конструкции, были установлены два ряда временных стоек, как показано на рис. 1, табл. LX; затем были возведены центральная стена и пята свода, после чего стойки были удалены, как показано на рис. 2, табл. LX, перед укладкой остальной части обделки.

На 32-й улице нормальный ход разработки выемки часто прерывался из-за встречи с мягкими и неустойчивыми породами. При разработке выемки между Ист-Ривер и промежуточными шахтами эти условия удавалось преодолеть путем временного сужения выемки с одной стороны и крепления свода поперечными брусьями сечением 16 на 16 дюймов, опирающимися на ниши в породе по бокам, что оставляло достаточно места для работы парового экскаватора. Чтобы сэкономить время, высоту выемки перед укладкой этих брусьев не увеличивали, поэтому перед бетонированием их все требовалось приподнять, чтобы освободить место для каменной обделки, после чего они опирались на стойки по осевой линии между тоннелями. Это позволило выполнить остальную часть разработки выемки и установить требуемое дополнительное крепление. На большинстве этих участков из-за наличия воды использовались кирпичный свод и гидроизоляция. В некоторых местах стойки по осевой линии были заделаны в сердечниковую стену, и для обеспечения возможности укладки гидроизоляции их по мере передачи нагрузки на готовую кладку поочередно срезали вровень с ее верхом. В других случаях нагрузку передавали на стойки, не затронутые кладкой, а стойки по осевой линии удаляли полностью. В таких условиях обычные методы бетонирования, которые будут описаны позже, применять было невозможно, и вместо них использовали специальные опалубки.

Рис. 3. — СТРОИТЕЛЬСТВО ДВУХПУТНЫХ ТОННЕЛЕЙ, ЧЕРЕЗ ВЫЕМКУ, НАЧАТУЮ ДЛЯ ТРЕХПУТНОГО ТОННЕЛЯ НА 33-Й УЛИЦЕ РЯДОМ С 5-Й АВЕНЮ

На этом участке работ наиболее серьезные трудности возникли рядом с Четвертой авеню, на небольшом расстоянии к востоку от промежуточной шахты, под местом расположения старого пруда, показанного на карте генерала Виле. По данным бурения было известно, что слой породы над тоннелем очень тонкий, а наличие метрополитена над ним вызывало определенное беспокойство. Сначала выемку разрабатывали практически на полную ширину и крепили, но порода стала настолько ненадежной, что забой пришлось сузить до ширины, достаточной только для одного тоннеля. При таком пролете порода в своде держалась без крепления. По мере приближения каменной обделки выполнялась достаточная подработка для укладки сердечниковой стены и одного свода. Над готовой сердечниковой стеной и кирпичным сводом пустоты плотно заполняли бутовой кладкой, чтобы обеспечить жесткую опору для свода. Затем приступали к разработке оставшейся ширины тоннеля. Рядом с западной стороной Четвертой авеню выемка вышла из породы в верхней части, и были встречены мелкий песок и гравий с большим количеством воды. Работы по разработке выемки были тяжелыми и продвигались очень медленно из-за осторожности, с которой они велись. В тоннель попало лишь небольшое количество песка, но обделка была уложена сразу после завершения разработки выемки. Для заполнения пустот над сводом использовали бутовую кладку и цементный раствор, нагнетаемый через трубы, заделанные в свод. В качестве дополнительной меры предосторожности против осадки метрополитена с улицы над точкой, где в своде тоннеля обнажился слабый грунт, были промыты 2-дюймовые трубы, через которые на различную глубину в грунт нагнетался цементный раствор. Тщательные нивелировки показывают, что осадки метрополитена не произошло.

К западу от промежуточной шахты тоннель разрабатывали на полную ширину, пока примерно в 60 футах к западу от Мэдисон-авеню не была встречена плохая порода. (См. карту генерала Виле, табл. IX.) На коротком расстоянии использовалось крепление, а затем забой и уступ были сужены до 18 футов, и от разработки паровым экскаватором отказались. По мере продвижения забоя порода становилась все более мягкой, и сложные условия в этой местности достигли апогея, когда был встречен илистый разложившийся полевой шпат, потребовавший применения продольной затяжки и забойной крепи. В дальнейшем порода заметно улучшилась, но рядом с восточной стороной Пятой авеню ее толщина над сводом оказалась равной всего 1,5 фута, и продвижение было остановлено в ожидании решения об изменении проекта.

Табл. LX, рис. 1. — Двойной ряд стоек под двутавровыми балками, поддерживающий свод на участке с плохой породой.

Табл. LX, рис. 2. — Центральная стена и пята свода под двутавровыми балками после удаления двойного ряда стоек.

Табл. LX, рис. 3. — Крепление в забое полной ширины трехпутного тоннеля.

Табл. LX, рис. 4. — Стены подведения фундамента на участке открытого котлована.

После некоторой задержки была пройдена разведочная штольня, аналогичная уже описанной, до Шестой авеню, и было принято решение об изменении проекта, по существу такое же, как для тоннелей на 33-й улице. Сразу же началось расширение до полного размера, но на протяжении 400 футов порода была очень мягкой и слабой, что требовало чрезвычайно осторожного обращения. Разведочную штольню расширили до полной ширины двухпутного тоннеля, установили двутавровые балки и закрепили их почти так же, как на 33-й улице. Порода была настолько мягкой, что часто приходилось забивать продольные доски затяжки по мере того, как забой разрабатывался кирками и лопатами. Нагрузка была очень большой, и эти работы оказались самыми сложными из всех, встреченных в тоннелях.

После достижения этой стадии расширения разработка уступа и укладка обделки велись попеременно, при этом двутавровые балки временно опирались на длинные стойки, пока возводилась бетонная сердечниковая стена. При перестановке стоек произошла значительная осадка, которая со временем проявилась на поверхности улицы и в прилегающих подвальных помещениях тротуаров, но структурным частям зданий ущерба нанесено не было.

В то время как вышеуказанные работы велись к западу от Пятой авеню, разработка двухпутного тоннеля к востоку от конца участка открытого котлована на Шестой авеню продвигалась быстро, и к концу сложных работ на Пятой авеню велась с обоих направлений.

Ход разработки выемки.

Из-за многочисленных участков со слабой породой, чередующихся на протяжении всей трассы с участками прочной породы, ход разработки выемки был очень неравномерным, особенно на 32-й улице. Скорость разработки выемки в хорошем грунте показана в табл. 1. На участках с плохим грунтом операции по разработке выемки, креплению и укладке обделки часто выполнялись попеременно, и включить их в таблицу не представляется возможным.

ТАБЛИЦА 1. — Ход и методы разработки выемки в хорошем грунте.

Тридцать третья улица.

Type of excavation.
Tunnels.
Worked from:
Dates.
Time
elapsed,
in
days.
Length of
tunnel
excavated,
in
linear feet.
Average
advance
per day,
in
linear feet.
Methods and conditions.

From | To
Full-sized single tunnel | B | 1st Ave. shaft. | Feb. 28, 1906. | May 12, 1906. | 74 | 346 | 4.7 | Top heading and bench. Muck loaded by hand.
Full-sized single tunnel | A | 1st Ave. shaft. | Feb. 28, 1906. | Apr. 30, 1906.    | 62 | 255 | 4.1 |    "         "        "       "           "        "      "     "
Full-sized twin tunnel | A and B | 1st Ave. shaft. | Aug. 23, 1906. | Jan. 5, 1907. | 136 | 789 | 5.8 | Top full-width heading and bench. Muck loaded by steam shovel. Working exclusively on this heading.
Full-sized twin tunnel | A and B | Intermediate shaft. (West of shaft.) | Apr. 4, 1906. | Oct. 31, 1906. | 210 | 730 | 3.5 | Top center heading and bench. Muck loaded by steam shovel. Working alternately in headings east and west of the shaft.
Full-sized twin tunnel | A and B | Intermediate shaft. (East of shaft.) | Apr. 4, 1906. | Oct. 31, 1906. | 210 | 783 | 3.7 | Top center heading and bench. Muck loaded by steam shovel. Working alternately in headings east and west of the shaft.
Full-sized twin tunnel | A and B | Intermediate shaft. (East of shaft.) | Nov. 1, 1906. | Dec. 26, 1906. | 56 | 311 | 5.5 | Top full-width heading and bench. Muck loaded by steam shovel working exclusively on this heading.
Exploration drift | A and B | Intermediate shaft. (West of shaft.) | Mar. 1, 1907. | July 23, 1907. | 145 | 947 | 6.5 | Exploration drift about 9 ft. by 12 ft. Mucking by hand. Fourteen timber bents were placed in March, and seven in April, 1907.
Twin tunnel. Enlargement of exploration drift | A and B | West shaft. (East of shaft.) | Sept. 6, 1907. | Dec. 4, 1907. | 89 | 603 | 6.8 | Drift excavated to full width and bench. Muck loaded by steam shovel.

Тридцать вторая улица.

Type of excavation.
Tunnels.
Worked from:
Dates.
Time
elapsed,
in
days.
Length of
tunnel
excavated,
in
linear feet.
Average
advance
per day,
in
linear feet.
Methods and conditions.

From | To
Full-sized single tunnel | C | 1st Ave. shaft. | Jan. 25, 1906. | Apr. 30, 1906. | 95 | 367 | 3.9 | Top heading and bench. Muck loaded by hand.
Full-sized single tunnel | D | 1st Ave. shaft. | Jan. 27, 1906. | Apr. 30, 1906. | 93 | 354 | 3.8 |    "         "        "       "           "        "      "     "
Full-sized twin tunnel | C and D | 1st Ave. shaft. | May 22, 1906. Aug. 11, 1906. | July 24, 1906.[E] Nov. 29, 1906. | 173 | 810 | 4.7 | Double heading and bench. Muck loaded by steam shovel. Stretches aggregating 200 ft. narrowed to about 25 ft. and later enlarged are included.
Narrowed twin tunnel | C | Intermediate shaft. | Mar. 19, 1906. | May 28, 1906. | 70 | 58 | 0.8 | Excavation about 30 ft. wide. Top full-width heading and bench. Muck loaded by hand. Steam shovel not installed.

Full-sized twin tunnel
C
Intermediate shaft.
(East of shaft.)
May 29, 1906.
July 18, 1906.
Aug. 12, 1906.
Jan. 15, 1907.
Feb. 17, 1907.

July 3, 1906[E]
July 31, 1906.
Nov. 23, 1906.
Feb. 5, 1907.
Mar. 21, 1907.
208
1,206
5.8
Excavation about 30 to 35 ft. wide. Top full-width
heading and bench. Muck loaded by steam shovel.

Full-sized twin tunnel | C and D | Intermediate shaft. (West of shaft.) | Dec. 1, 1905. | May 10, 1906. | 161 | 225 | 1.4 | Double heading and bench. Part of the muck handled by hand and part by steam shovel.
Exploration drift | C and D | Intermediate shaft. (West of shaft.) | Feb. 1, 1907. | Sept. 13, 1907. | 225 | 1,033 | 4.6 | Exploration drift about 10 ft. by 13 in. Muck loaded by hand. 14 ft. timbered.
Twin tunnel. Enlargement of exploration drift | C and D | Eastward from open cut. | Feb. 1, 1908. | Feb. 14, 1908. | 14 | 65 | 4.6 | At portal of twin tunnels. Drift excavated to full width and bench. Muck loaded by hand. 12 ft. timbered.
Twin tunnel. Enlargement of exploration drift | C and D | Eastward from open cut. | Feb. 15, 1908. | Apr. 14, 1908. | 59 | 524 | 8.9 | Drift excavated to full width and bench. Muck loaded by steam shovel. Full-width tunnel timbered for 26 ft. independently of the main excavation.

[E] Время и расстояние опущены во время работы на участках с креплением.

Разработка выемки трехпутного тоннеля.

Когда стало очевидно, что работы на участке Пятой авеню будут продвигаться чрезвычайно медленно, на каждой улице между Шестой и Седьмой авеню были пройдены шахты. Шахты, как показано на табл. XIV, располагались на улицах, но таким образом, чтобы перекрывать только половину проезжей части. В то же время было решено построить открытым способом около 200 футов трехпутного тоннеля в западном конце контракта на 32-й улице, где поверхность породы находилась ниже верха тоннеля. Была надежда, что остальную часть работ можно будет выполнить без вскрытия улицы, но дальнейшие исследования показали, что это невыполнимо, и в конечном итоге весь трехпутный тоннель на 32-й улице, за исключением 120 футов к востоку от шахты, был построен в открытом котловане.

Работы в тоннеле на 32-й улице. — После проходки шахты была пройдена штольня поперек улицы по своду тоннеля, и в обоих направлениях был разработан верхний забой с южной стороны. Частые поперечные штольни к северной стороне показали, что порода нигде не является очень прочной и что, за исключением короткого участка к востоку от шахты, она явно неблагоприятна для широкой разработки трехпутного тоннеля. На этом участке северные концы этих поперечных выработок были соединены второй штольней, и для крепления свода штолен были установлены опорные брусья и комплекты трехсегментного арочного крепления. Поперечные выработки постепенно расширяли и крепили до тех пор, пока вся выемка не была выполнена до уровня опорных брусьев, как показано на рис. 3, табл. LX. Затем уступ разрабатывали в два приема, оставляя опорные брусья на узких продольных бермах, которые удаляли короткими секциями, чтобы позволить установить стойки под опорные брусья.

Работы в открытом котловане на 32-й улице. — Перед началом фактической разработки открытого котлована все прилегающие к нему здания были подведены под фундамент до породы. Для этой цели вдоль фасада зданий была вырыта траншея той же глубины, что и их подвалы. В передних фундаментных стенах были пробиты отверстия, через которые вставлялись длинные игловидные балки (рис. 4, табл. LX), которые домкратами поднимались на подкладках, размещенных на полу подвала и в траншее, до тех пор, пока вес здания не снимался с его фундаментов. Затем под передними стенами зданий была пройдена траншея с плотной зашивкой до породы, в которой для постоянной поддержки здания была возведена легкая подпорная стена из бутовой кладки. Часто разработка выемки для стены подведения фундамента, которая велась секциями длиной от 30 до 40 футов, а местами достигала глубины 40 футов, была очень затруднительной из-за большого количества встреченной воды и мелкозернистости песка, который проявлял склонность к течению при насыщении.

Колонны надземной железной дороги на Шестой авеню, рядом с северной и южной линиями 32-й улицы, были подведены под фундамент аналогично фундаментам зданий, в то время как колонны на осевой линии улицы поддерживались балками, приклепанными к ним непосредственно под уровнем пути. Балки, в свою очередь, опирались на стойки, установленные на новом фундаменте соседних колонн. По завершении строительства тоннелей от свода тоннеля были возведены бетонные опоры, образующие постоянный фундамент для колонн осевой линии. Площадь, подлежащая разработке под Шестой авеню, была ограждена подпорной стеной из бутовой кладки, возведенной в траншее.

Разработка открытого котлована началась с настила улицы по прогонам, опирающимся на поперечные брусья сечением 12 на 12 дюймов. Брусья постепенно подкапывали и опирали на временные стойки, которые затем заменяли короткими стойками, опирающимися на лежни сечением 12 на 12 дюймов примерно в 7 футах под брусом. Затем операцию повторяли, и лежень опирали на другой комплект коротких стоек, стоящих на втором лежне. Когда разработка выемки была доведена таким образом до уровня верха тоннеля, между стойками и лежнями врезали диагональные брусья сечением 3 на 10 дюймов, образуя своего рода двойную А-образную раму, ножки которой опирались в ниши, вырубленные в породе, и на стойки, выведенные по фасаду стены подведения фундамента, а вся конструкция была усилена вертикальными тяжами. Эта конструкция показана на рис. 3, табл. LXII. Кирпичный коллектор был временно заменен коллектором из клепаной стальной трубы. Эта труба, а также водопроводные и газовые трубы и электрические кабелепроводы по мере их обнажения подвешивались к креплениям.

Разработка породы велась путем проходки котлована до проектной отметки на всю ширину тоннеля и продвижения забоя котлована в несколько приемов, при этом порода сбрасывалась по откосу и грузилась в бадьи у его подножия.

Работы велись в нескольких местах одновременно, а вынутый грунт поднимался деррик-кранами, расположенными в удобных точках вдоль края котлована.

Работы в тоннеле и открытом котловане на 33-й улице. — Шахта на Западной 33-й улице была аналогична шахте на 32-й улице и была пройдена в феврале, марте и апреле 1907 года через 10 футов грунта, 21 фут мягкой породы и 29 футов довольно твердой породы. Верхние 30 футов шахты потребовали усиленного крепления. Позже крепление проявило признаки сильной деформации и потребовало усиления.

Табл. LXI. — РАЗРАБОТКА ВЫЕМКИ И КРЕПЛЕНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ ГРУНТАХ ТРЕХПУТНОГО ТОННЕЛЯ НА 33-Й УЛИЦЕ.

Как только выемка шахты достигла достаточной глубины, была пройдена штольня частично поперек тоннелей, и для разведки породы были начаты верхние забои как на восток, так и на запад. Забой в западном направлении был разделен на две штольни, как показано на табл. LXI. Эти две штольни были продолжены до западного конца контракта, а затем расширены до полноразмерного забоя и закреплены, как показано на табл. LXI и рис. 3, табл. LX. Порода рядом с шахтой содержала много влажных ржавых прослоек, и вскоре после завершения расширения забоя в сегментном креплении тоннеля была обнаружена осадка. Под крепления были установлены короткие подпорки, и поверхность улицы была вскрыта с целью снятия грунта до породы и тем самым облегчения нагрузки на крепление. Уличное движение поддерживалось на деревянной конструкции со стойками, которые в конечном итоге были доведены до поверхности породы, а стены зданий на северной стороне улицы были подведены под фундамент до породы. Осадка крепления тоннеля на некоторое время прекратилась, и уступ был разработан, как показано на табл. LXI. При этих работах сначала была сделана выемка по центру, и короткие подпорки были заменены распорками, как показано; после этого были удалены бермы и установлены боковые стойки. При возведении кирпичных сводов в кладке вокруг распорок были оставлены отверстия. После затвердевания кладки на сводах были возведены опоры для поддержки сегментных креплений. Затем распорки были удалены, а отверстия заполнены кладкой. Пустоты над сводом были забутованы породой, а затем тщательно зацементированы.

Крепления рядом с шахтой продолжали оседать, и, хотя они были установлены на 9–12 дюймов выше уровня верха кладки, к 1 октября они вошли на 9 дюймов внутрь линии кладки. Тогда было решено удалить породу на расстоянии 48 футов к западу от шахты и построить эту часть тоннеля в открытом котловане. Стойки, поддерживающие настил, образующий поверхность улицы, были заменены А-образной конструкцией, аналогичной той, что была разработана для открытого котлована на 32-й улице, без прерывания уличного движения.

После выполнения открытого котлована к западу от шахты произошел оползень породы к северу от шахты и примыкающий к ней. К счастью, крепления не разрушились полностью, и ущерба нанесено не было. Открытый котлован был продлен на восток на расстояние 46 футов, в результате чего общая длина тоннеля, построенного открытым способом на этой улице, составила 94 фута.

К востоку от шахты на расстоянии около 125 футов порода была раздробленной и не могла быть разработана до полного размера без крепления свода, но между этим участком плохой породы и теми, что уже упоминались в связи с работами на Пятой авеню, был участок длиной 600 футов хорошей породы, где весь вынутый грунт обрабатывался паровым экскаватором.

Обделка двухпутного тоннеля.

К возведению каменной обделки тоннелей приступили только поздней осенью 1906 года, после того как разработка выемки велась уже полтора года. В то время бетонирование было начато в однопутных тоннелях к западу от шахт Первой авеню, а к весне оно шло полным ходом в двухпутных тоннелях.

Проектами предусматривалось использование полной бетонной обделки, за исключением случаев, когда встречалось большое количество воды; в таких случаях своды, начиная с точки на 15° выше пяты свода, должны были быть выложены из клинкерного кирпича. Обратившись к табл. XII, можно увидеть, что гидроизоляция, которая в тоннелях с бетонным сводом проходила на всю высоту стен до 15-градусной линии, в тоннелях с кирпичным сводом была проведена полностью вокруг экстрадоса свода. Поперечные сечения также показывают расположение электрических кабелепроводов, которые были заделаны в массив боковых и сердечниковых стен и которые ограничивали высоту, на которую бетон мог быть уложен за одну операцию.

Везде, где это было возможно, при работах в двухпутном тоннеле использовалась одна и та же общая схема операций, но она подвергалась незначительным изменениям по мере диктовки обстоятельств. Бетон сначала укладывали в основание, до отметки лотка дренажей; после того как он схватывался, на него укладывали разборные коробовые опалубки из 2-дюймовых досок с верхом из 3-дюймовых досок для формирования канавы и плечиков для плит перекрытия. Путь, который ранее был поднят на подкладках на породе между канавами, приподнимали и опирали на короба канав выше уровня готового пола. В то же время от коробов канав до отметки основания блока низковольтных и телефонных кабелепроводов устанавливали легкие опалубки. После укладки бетона до этого уровня прокладывали телефонные кабелепроводы.

Опалубки для гидроизоляции или песчаной стены до 15-градусной линии, а также для основных боковых стен и сердечниковых стен изготавливали 30-футовыми секциями и устанавливали на каретки, которые, перемещаясь по ширококолейному пути над канавами, двигались вдоль тоннеля секция за секцией по мере продвижения работ. Секции свободно подвешивали на балках, несущих платформу на верхнем поясе ферм каретки, и регулировали в поперечном направлении путем раскрепления и расклинивания их от каретки. Небольшие опалубки для ниш-убежищ, лестниц и т. д. были разборными и пришивались к основным секционным опалубкам непосредственно перед укладкой бетона. Бетон подавался с платформы на верху каретки, на которую вагонетки поднимались различными способами. Табл. LXI показывает детали кареток и не требует пояснений.

Бетон для песчаных стен и сердечниковой стены до уровня тротуара укладывали одновременно; при каждой установке использовали две каретки в каждом тоннеле, расположенные друг против друга, что составляло длину 60 футов. Секция пола 4-дюймовых керамических дренажей была уложена вместе с бетоном пола, и по мере укладки бетона песчаной стены дренажи выводились одновременно, при этом между керамикой и породой засыпался щебень для формирования слепого дренажа и обеспечения доступа к открытым стыкам керамики для воды, поступающей в тоннель через трещины в породе. Дренажи располагались с интервалами не более 25 футов, в зависимости от влажности породы, и размещались с аналогичными интервалами в сердечниковой стене под самыми низкими выступающими точками породы на осевой линии между тоннелями. В верхней части песчаной стены была предусмотрена небольшая канава, выложенная свободной 6-дюймовой керамической полутрубой, для сбора воды с экстрадоса свода и отвода ее к верху дренажей. Большие трудности возникали при поддержании этих дренажей в чистоте, и по завершении работ было затрачено много труда на удаление засоров из секций пола, единственной части, доступной в то время.

После гидроизоляции песчаных стен и укладки низковольтных кабелепроводов устанавливали вторую пару кареток с секциями только с одной стороны для 60 футов боковой стены и пяты свода до 15-градусной линии и раскрепляли их против сердечниковой стены. Эти опалубки показаны в связи с кареткой на табл. LXI. Их бетонировали до основания блока высоковольтных кабелепроводов, и после того, как бетон затвердевал и блок кабелепроводов был уложен, бетонирование завершали во вторую операцию.

В местах, где свод временно поддерживался стойками и тяжелым креплением, например, на Пятой авеню, каретки опалубки использовать было нельзя, и были разработаны специальные методы, соответствующие местным условиям. Обычно секции снимали с кареток и перемещали от участка к участку вручную, а в рабочем положении раскрепляли к креплению.

Арочные кружала изготавливали из двух стальных уголков 5 на 3 на 3/8 дюйма и при установке расклинивали на тротуарах друг против друга в двух тоннелях. На нижних поясных уголках ребер укладывали временную платформу, на которую выгружали бетон, так же как и на каретки опалубки. Использовалась затяжка из строганой сосны или ели сечением 3 на 3 дюйма длиной 16 футов, которую устанавливали по мере бетонирования свода выше 15-градусной линии на боковой стене и выше тротуара на сердечниковой стене. После того как свод достигал такой высоты, что бетон нельзя было подавать через затяжку непосредственно с основной платформы, его сбрасывали на небольшую платформу на верхнем горизонтальном раскреплении кружал, показанную на рис. 3, табл. LIX, и оттуда лопатами подавали в дело. В верхней части свода поверхность бетона поддерживалась в радиальной плоскости, и когда оставалось уложить всего 3 фута, его замыкали с одного конца, при этом замыкающую затяжку устанавливали секциями длиной около 5 футов. Своды бетонировали обычно секциями по 60 футов.

Там, где использовались кирпичные своды, пяту свода сердечниковой стены бетонировали за специальными опалубками, установленными на тротуарах, или в качестве опалубки использовали арочные ребра и затяжку, а кирпичный свод начинали только после схватывания бетона. При укладке кирпича в свод пять рядов кольца выводили настолько высоко, насколько позволяла пустота между экстрадосом и породой, оставляя при этом рабочее пространство для укладки гидроизоляции. Обычно это было не более 3 футов, за исключением стороны сердечниковой стены. Затем на эту высоту укладывали войлочную и битумную гидроизоляцию, соединяя ее с предыдущей гидроизоляцией на боковых стенах, после чего следовали бронирующий слой кирпича поверх гидроизоляции и бутовая забутовка, после чего укладывали следующий ярус кирпича и операции повторяли. Большая пустота (рис. 1, табл. LXII) над сердечниковой стеной обеспечивала удобный доступ для работы поверх прилегающих сторон свода, а замыкание сводов, гидроизоляция и бутовая забутовка над сердечниковой стеной обычно выполнялись с этой точки, причем работы велись с одного конца.

Бетон для всех работ выше пола выгружали на платформу кареток, куда в начале работ его доставляли в вагонетках, двигавшихся по высокоуровневому пути, уложенному на длинных шпалах, опирающихся на готовые тротуары. Это устройство, хотя и требовало большого количества лесоматериалов для пути, позволяло вывозить вынутый грунт по низкоуровневому пути без помех. Позже, когда продвижение забоя прекратилось и тяжелая выемка грунта закончилась, весь бетон транспортировали на уровне пола, а вагонетки поднимали на платформы кареток с помощью подъемников и втаскивали подъемными лебедками по подвижной наклонной плоскости. Последний метод показан на рис. 3, табл. LIX.

Гидроизоляция. — Упомянутая выше гидроизоляция во всех случаях представляла собой войлок и битум, уложенные в шесть слоев войлока и семь слоев битума. Субподрядчиком работ была компания «Сицилиан Асфальт Пэвинг Компани». Все стыки перекрывались не менее чем на 1 фут, а там, где работы на время приостанавливались и нельзя было сделать скошенный нахлест, края войлока оставляли без битума на 1 фут, и новые работы переплетали со старыми. Однако этот метод не всегда был успешным из-за размягчения войлока без битума при длительном воздействии воды. Использовавшийся войлок был в основном «Tunaloid», вместе с некоторым количеством «Hydrex». Он весил около 12 фунтов на 100 кв. футов при пропитке и покрытии только с одной стороны и содержал около 25% шерсти. Использовавшийся каменноугольный пек имел температуру плавления 100° по Фаренгейту.

После завершения строительства тоннеля бетонный свод показал некоторые протечки и местами неприглядные известковые отложения. Было решено попытаться остановить эти протечки путем нанесения водонепроницаемого цементного покрытия на интрадос свода. Расширенное экспериментальное применение двух разновидностей материалов, используемых для этой цели — цемента «Hydrolithic» и состава «U. S. Water-proofing Company» — было проведено с видимым успехом до настоящего времени, и результаты по прошествии значительного периода ожидаются с интересом.

Укладка кабелепроводов. — Расположение электрических кабелепроводов, заделанных в сердцевину бетонных стен, сильно мешало экономичной и быстрой укладке обделки, и их прокладка оказалась одной из самых хлопотных особенностей работы. Силовые кабелепроводы были одноканальными, причем блок для высоковольтных кабелей был отделен в боковых стенах от низковольтного блока, как показано на табл. XII. Кабелепроводы для телефонной и телеграфной связи были четырехканальными и располагались в сердечниковой стене. Все каналы имели стенки толщиной 3/4 дюйма и минимальный чистый проем 3-3/8 дюйма в квадрате, с закругленными углами. Их укладывали с перевязкой стыков во всех направлениях и на постелях из раствора состава 1:2-1/2 толщиной около 1/4 дюйма. Плоские стальные связующие стержни размером 2 на 1/8 дюйма с расщепленными и отогнутыми концами помещали в стыки с интервалом 3 фута, и они выступали в бетон на 3 дюйма с каждой стороны, связывая бетон по обе стороны от кабелепроводов. Стыки обматывали 6-дюймовой полосой 10-унцевого тика, пропитанного чистым цементным раствором, и, кроме того, силовые кабелепроводы полностью покрывали 1/2-дюймовым слоем раствора для предотвращения проникновения цемента и песка из жидкого бетона. Четырехканальные кабелепроводы штукатурили только поверх обмоток. Стыковые камеры были предусмотрены с интервалом 400 футов.

Табл. LXII, рис. 1. — Гидроизоляция поверх кирпичных сводов.

Табл. LXII, рис. 2. — Эстакада, используемая при бетонировании в трехпутном тоннеле.

Табл. LXII, рис. 3. — Метод поддержки улицы над разработкой открытого котлована.

Табл. LXII, рис. 4. — Сопряжение двухпутного и трехпутного тоннелей.

Обделка трехпутного тоннеля.

В трехпутных тоннелях для тех частей, которые строились в тоннеле, использовался тяжелый кирпичный свод, тогда как на участках открытого котлована свод был бетонным. И те, и другие были полностью гидроизолированы по своду и стенам, а на тоннельных участках пространство над кирпичным сводом было заполнено бутовой забутовкой. Из-за неустойчивого характера породы, встреченной повсеместно, пустоты в забутовке впоследствии были заполнены цементным раствором.

Обратившись к поперечным сечениям, табл. XII, можно увидеть, что пяты свода были связаны между собой стальными двутавровыми балками, заанкеренными в бетоне, с целью сделать конструкцию самонесущей в случае удаления прилегающей породы для глубоких подвальных выемок. Эта конструкция существенно повлияла на метод подрядчика по укладке каменной обделки.

После укладки бетона пола тем же методом, что использовался в двухпутных тоннелях, была возведена деревянная эстакада (рис. 2, табл. LXII) до высоты нижней стороны связей из двутавровых балок, причем стойки опирались в отверстия глубиной около 3 дюймов, оставленные в бетонном полу для предотвращения скольжения. На участках открытого котлована опалубки песчаной стены были из нестроганых досок, прибитых к стойкам и раскрепленных от эстакады; на тоннельном участке их прибивали к лицевой стороне стоек, поддерживающих крепление.

Опалубки боковых стен изготавливали секциями размером около 3 на 10 футов и крепили к стойкам U-образными железными скобами, проходящими вокруг стойки и приболченными к планкам на задней стороне секций, при этом стойки раскрепляли от эстакады. Бетон боковых стен укладывали в три приема. Первый доводили чуть выше тротуара, и он формировал уступ для высоковольтных кабелепроводов; второй доводил стену до пяты свода. Перед укладкой третьей секции связи из двутавровых балок устанавливали в проектное положение (рис. 3, табл. LXII) на верх эстакады, и к ним подвешивали арматурные стержни в пяте свода. Бетон доводили до пяты свода, как показано на поперечном сечении кирпичного свода (табл. XII), и замоноличивали концы связей.

Кружала для сводов стояли на связях из двутавровых балок, а верха подвесок для постоянной поддержки связей вблизи их центра были пропущены через затяжку. Кирпичный свод, гидроизоляция и бутовая забутовка укладывались ярусами, так же как и в двухпутном тоннеле, с заделанными трубами для цементного раствора с интервалом около 8 футов. Бетонный свод укладывали секциями длиной от 25 до 50 футов, используя довольно влажную смесь и обратную опалубку на крутом склоне экстрадоса.

Бетон для песчаных стен и нижней части боковых стен подавался по путям и платформам, уложенным на консольных балках на средней высоте эстакады, как показано на рис. 3, табл. LXII. Для стен выше пяты свода пути укладывали поверх связей из двутавровых балок, и часть бетона свода также доставлялась от бетоносмесителя на этом уровне и втаскивалась по наклонной плоскости до уровня верха свода. Однако подавляющая часть бетона выдавалась смесителями, установленными на готовом своде, и транспортировалась по путям, подвешенным частично к креплению улицы.

Завершение. — За исключением участков с тяжелым креплением, таких как на Пятой авеню, где нагрузку приходилось передавать со стоек на готовую кладку секция за секцией, обделка тоннелей не представляла особых трудностей. Большое количество мелких опалубок, которые нужно было установить, и взаимные помехи операций по бетонированию и укладке кабелепроводов оказались самыми хлопотными особенностями работы.

Восстановление улиц, коммунальных сетей и т. д. на участках открытого котлована было медленной и утомительной операцией, но сами тоннели были завершены в марте 1909 года, через 3 года и 10 месяцев после начала работ. Готовые тоннели показаны на фотографии, рис. 4, табл. LXII, сделанной в месте сопряжения двухпутного и трехпутного типов.

СНОСКИ:

[A] Представлено на заседании 1 декабря 1909 года.

[B] К докладу г-на Нобла.

[C] К докладу г-на Нобла.

[D] К докладу г-на Нобла.

back

back

back

back