«Строительство тоннелей Пенсильванской железной дороги под Северной рекой (Гудзон)»

Причиной принятия этого типа конструкции была необходимость удержать ширину постоянного сооружения в пределах 60-футовой ширины улицы. Длина этого сдвоенного сооружения составляет 28,5 фута, а масса металла в нем следующая:

19 long-column arch rings at 22,802 lb. 433,238 lb.

19 short-column arch rings at 23,028 lb. 437,532 "

---------

Total weight 870,770 lb.

Общий тип обделки речных тоннелей. — Основной преобладающий тип обделки, принятый для тоннелей под Гудзоном и в мягких водоносных грунтах на некотором расстоянии от береговых линий со стороны реки, состоит из двух параллельных тоннелей с металлической обделкой, круговых в поперечном сечении, причем каждый тоннель имеет диаметр 23 фута в свету снаружи, а расстояние между центрами двух тоннелей составляет 37 футов, как показано на рис. 10. Металлическая обделка изготовлена из чугуна (за исключением нескольких коротких участков из литой стали) и имеет обычный сегментный тип, состоящий из железных «колец», каждое длиной 2 фута 6 дюймов и разделенное радиальными стыками на одиннадцать сегментов, или «плит», с одним «клином», или замыкающим сегментом, стыки которого не радиальные, а более узкие на внешней окружности металлической обделки, чем на внутренней. Вся конструкция соединяется сегмент с сегментом и кольцо с кольцом с помощью болтов из малоуглеродистой стали, проходящих через отверстия для болтов в фланцах всех четырех граней каждого сегмента. Стыки между сегментами делаются водонепроницаемыми с помощью чеканки нашатырным спиртом и железными опилками, забиваемыми в пазы, выполненные для этой цели на внутренних краях фланцев. Зазоры между болтами и отверстиями для болтов также герметизируются с помощью манжет или колец из пеньки, смазанных суриком, которые плотно надеваются на стержень болта и располагаются под шайбой с каждого конца каждого болта. При проходке в более или менее самонесущих грунтах пространство снаружи чугунной обделки (образующееся из-за того, что выемка по необходимости оказывается несколько больше внешнего диаметра самой обделки) заполнялось раствором из портландцемента и песка состава 1:1, нагнетаемым под давлением воздуха через инъекционные отверстия в каждом сегменте. Эти отверстия имели резьбу и закрывались резьбовой пробкой до и после нагнетания раствора.

Details of Manhattan Shield Chambers

Fig. 9.

Click to view larger image.

Изложив таким образом в общих чертах главные определяющие особенности конструкции, перейдем к детальному описанию различных модификаций основного типа.

Typical Cross-section of Ruling Design of Metal-lined Shield-driven Tunnels

Fig. 10.

Click to view larger image.

Двумя основными разновидностями чугунной обделки являются «обычный» (более легкий) тип и тяжелый тип. Детали обычного чугуна показаны на рис. 11, где представлены все типы обделки. Именно по этому проекту был заключен контракт, и изначально предполагалось, что это будет единственный тип используемого чугуна. Размеры чугунных элементов четко показаны на чертеже, и из него видно, что внешний диаметр составляет 23 фута, внутренний диаметр — 21 фут 2 дюйма, длина каждого кольца — 2 фута 6 дюймов, а толщина чугунной стенки или полотна — 1½ дюйма. Отверстия для болтов в кольцевых фланцах равномерно распределены по окружности, так что соседние кольца могут быть соединены болтами в любом относительном положении радиальных стыков; фактически при монтаже обделки тоннеля все кольца имеют разбежку стыков, за исключением тех, что приходятся на монтажные сегменты, как будет описано ниже. Этот тип чугуна после изменения первоначального проекта стал известен как обычный беспазовый чугун; то есть его вес соответствует обычному или более легкому типу в противовес более тяжелому, который позже вытеснил его, а чеканочный паз проходит вдоль краев фланцев и не образует карманов вокруг отверстий для болтов, как это было сделано в более позднем типе.

Каждое кольцо состоит из одиннадцати сегментов и клинового элемента. Из них девять имеют радиальные стыки с обоих концов и называются сегментами «A»; два, называемые сегментами «B», имеют радиальный стык с одного конца и нерадиальный с другого. Нерадиальный стык располагается рядом с клином, который имеет ширину 12,25 дюйма на внешней окружности чугунных элементов и 12,50 дюйма на внутренней.

Полотно не имеет одинаковой толщины. Средняя часть каждого сегмента «A» и «B» имеет толщину 1½ дюйма; на расстоянии 6 дюймов от основания каждого фланца толщина полотна начинает увеличиваться, так что у основания она составляет 2⅜ дюйма. Полотно клиновой плиты имеет толщину 1¾ дюйма.

Болты изготовлены из малоуглеродистой стали и имеют диаметр 1½ дюйма; в одном кольцевом стыке их 67, а в каждом радиальном — по 5. Поскольку имеется 12 таких радиальных стыков, всего в поперечных стыках насчитывается 60 болтов, что составляет в общей сложности 127 болтов на кольцо.

Этот первоначальный тип обычного чугуна был модифицирован для специальной цели следующим образом: было известно, что на некотором расстоянии по обе стороны от реки, и особенно в Уихокене, тоннели будут проходить через гравийное образование, довольно рыхлое и содержащее сильный напор воды. Считалось, что, проведя чеканочный паз вокруг отверстий для болтов, можно сделать их более водонепроницаемыми, чем при простом использовании суриковых манжет. Поэтому для таких условий был принят «карманный чугун», получивший свое название от углубления карманного типа, которое образовывал чеканочный паз при его расширении вокруг отверстия для болта. Детали этой обделки показаны на рис. 11, и чугун (за исключением карманов) полностью идентичен беспазовому типу.

Details of all Types of Metal Linings Used in Subaqueous

Shield-driven Tunnels

Fig. 11.

Click to view larger image.

На нью-йоркской стороне как в северном, так и в южном тоннелях два коротких участка были построены с обделкой из литой стали. Это было сделано там, где ожидались необычные нагрузки на обделку, а именно в точке, где лоток переходил из плотного грунта в мягкий, а также там, где тоннели проходили под массивной речной подпорной стенкой.

Конструкция была точно такой же, как для обычного беспазового чугуна, и детали показаны на рис. 11. После того как тоннели вошли в непосредственную подречную часть, ряд явлений (которые будут описаны позже) привел к опасениям, что тоннели, будучи легче вытесняемого ими полужидкого ила, могут подвергнуться выталкивающему действию, в связи с чем был спроектирован более тяжелый тип обделки. Длина кольца, количество болтов и т. д. оставались такими же, как для более легкого чугуна, но толщина полотна была увеличена с 1½ до 2 дюймов, толщина фланцев была пропорционально увеличена, а диаметр болтов был увеличен с 1½ до 1¾ дюйма. Весь этот чугун был беспазового типа, показанного на рис. 11. В таблице 18 приведены массы различных типов обделки.

ТАБЛИЦА 18. — Массы обделки тоннеля, диаметр и массы болтов и др.

Reference No. Type of Lining. Weight of one "A" Segment, in pounds. Weight of one "B" Segment, in pounds Weight of one key, in pounds. Weight of one complete ring, in pounds. Diameter of bolts, in inches. Weight of 1 bolt, nut, and 2 washers, in pounds. Weight of bolts, nuts, and washers per ring, in pounds. Total weight of one ring (segments and bolts), in pounds.

1 Ordinary cast iron without caulking pockets. 2,063 2,068 480 23,183 1½ 6.62 840.7 24,024

2 Ordinary cast iron with caulking pockets. 2,038 2,043 469 22,897 1½ 6.62 840.7 23,738

3 Ordinary cast steel without caulking pockets. 2,247 2,252 522 25,249 1½ 6.62 840.7 26,090

4 Heavy cast iron without caulking pockets. 2,579 2,584 606 28,985 1¾ 10.50 1,333.5 30,319

Массы различных типов обделки на погонный фут тоннеля.

Reference No. Type of Lining. Weights of complete rings (segments only), in pounds. Weights of bolts, nuts, and washers, in pounds. Weights of segments and bolts in tunnel complete, in pounds.

1 Ordinary cast iron without pockets. 9,273.0 336.3 9,609.6

2 Ordinary cast iron with pockets. 9,158.8 336.3 9,495.2

3 Ordinary cast steel without pockets. 10,099.6 336.3 10,436.0

4 Heavy cast iron without pockets. 11,594.0 533.4 12,127.6

Массы в таблице 18 рассчитаны исходя из того, что чугун весит 450 фунтов на куб. фут, а литая сталь — 490 фунтов. На практике оказалось, что «обычный» чугун весит немного больше приведенных значений, а «тяжелый» — немного меньше.

Ил в подречной части весил в среднем около 100 фунтов на куб. фут, так что масса ила, вытесненного тоннелем, составляла около 41 548 фунтов на пог. фут.

Клиновые кольца. — Для прохождения кривых (как горизонтальных, так и вертикальных) или для исправления отклонений от проектной трассы или уклона использовались клиновые кольца; под этим подразумеваются кольца, которые при установке в тоннелях были шире стандартных либо с одной стороны (горизонтальные клинья, или «лайнеры»), либо сверху («депрессоры»), либо снизу («элеваторы»).

В первоначальном проекте предусматривался клиновой зазор в ½ дюйма, то есть широкая сторона кольца была на ½ дюйма шире узкой, которая имела стандартную ширину 2 фута 6 дюймов. На самом деле во время строительства часто использовались клинья не только в ½ дюйма, но также в ¾ дюйма и 1 дюйм.

Эти клиновые кольца требовали, чтобы каждая плита занимала свое строго определенное положение в кольце, поэтому каждая плита клинового кольца была пронумерована, чтобы исключить ошибки во время монтажа.

Клиновые кольца изготавливались путем отливки кольца с одним кольцевым фланцем гораздо большей толщины, чем обычно, с последующей механической обработкой этого фланца до получения клиновидной формы. Это было не только намного дешевле, чем изготовление специальной модели для каждой плиты, но и позволяло четко видеть, где и какие клинья применялись в тоннеле.

Клиновые кольца предусматривались для всех видов обделки (за исключением литой стали), и нехватка стальных клиновых колец ощущалась при строительстве участков тоннеля со стальной обделкой, поскольку ничего нельзя было сделать для исправления отклонений от трассы или уклона, пока стальной участок не заканчивался и снова не начиналось применение чугуна. В таблице 19 приведены массы различных видов использованных клиньев.

ТАБЛИЦА 19. — Массы чугунных клиновых колец в фунтах на комплектное кольцо.

Classification. Weight of cast iron per complete ring, in pounds.

Ordinary pocketless ½-in. taper 23,767.7

Ordinary pocketless 1-in. taper 24,352.4

Ordinary pocket ½-in. taper 23,481.7

Heavy pocketless ½-in. taper 29,564.8

Heavy pocketless ¾-in. taper 29,854.7

Heavy pocketless 1-in. taper 30,144.6

Монтажные сегменты из литой стали и вспомогательные элементы. — Следующая конструктивная особенность этих тоннелей отличается от всего построенного ранее. Изначально предполагалось воспринимать подвижную нагрузку независимо от тоннеля или оказывать поддержку илилу в части сооружения с помощью одного ряда винтовых свай под каждым тоннелем, доходящих до более плотного грунта, чем тот, через который прокладывались тоннели. Поэтому необходимо было предусмотреть возможность погружения этих свай через лоток тоннеля без обнажения грунта.

Details of Bore Segments and Accessories Used in Subaqueous Shield Driven Tunnels

Fig. 12.

Click to view larger image.

Эта возможность обеспечивалась «монтажными сегментами», которые показаны в деталях на рис. 12. Имеются два сегмента, называемые соответственно № 1 и № 2. Эти два сегмента с болтовым соединением устанавливаются в нижней части двух соседних колец и таким образом образуют «свайную шахту». Поскольку сваи должны были располагаться с шагом 15 футов, а кольца тоннеля имели длину 2 фута 6 дюймов, очевидно, что между каждой парой колец с монтажными сегментами находилось четыре «гладких» кольца. Гладкие кольца монтировались так, чтобы радиальные стыки образовывали разбежку от кольца к кольцу, но с кольцами, содержащими монтажные сегменты, этого нельзя было сделать без неоправданного увеличения числа типов сегментов.

Монтажные сегменты изготавливались из литой стали и представляли собой довольно сложные отливки, однако принцип их работы был очень простым. Сегменты обеспечивали проем, лишь ненамного превышающий ствол сваи, причем отверстие имело диаметр 2 фута 7 дюймов в наименьшей (нижней) точке, в то время как ствол сваи должен был составлять 2 фута 5¼ дюйма. Для обеспечения прохода винтовой лопасти или винта сваи в теле монтажного сегмента № 1 был выполнен паз, так что при установке сваи в проектное положение над шахтой ее лопасть при вращении входила в паз и таким образом проходила под металлической обделкой, хотя фактическое отверстие было лишь немного больше ствола сваи.

Стенка свайного отверстия в сегменте № 2 была выполнена ниже, чем в сегменте № 1, чтобы позволить лопасти войти в паз сегмента № 1. Когда свая непосредственно не погружается, эта меньшая высота в сегменте № 2 заполняется съемной «вставочной деталью». Она имела выступ на одном конце, который входил в выемку, отлитую для него в сегменте № 2, и удерживалась на месте клиновым элементом на другом конце вставочной детали. Детали вставочной детали и клина показаны на рис. 12.

Фланцы вокруг свайной шахты были сделаны плоскими и снабжены двенадцатью резьбовыми отверстиями (шесть в сегменте № 1 и шесть в сегменте № 2) для крепления постоянных элементов, с помощью которых свая должна была соединяться с рельсовым путем независимо от оболочки тоннеля или непосредственно с тоннелем. Так и не было решено, какой из этих вариантов будет использоваться, поскольку до принятия этого решения было решено, что по крайней мере в настоящее время сваи лучше вообще не погружать.

Для закрытия шахты использовалась «заглушка шахты». Она показана на рис. 12. Она была изготовлена из литой стали и предназначалась для выполнения роли постоянного наконечника винтовой сваи, то есть секция лопасти должна была крепиться к заглушке шахты, вставочная деталь и клин — удаляться, а свая — вращаться до тех пор, пока лопасть не выйдет из паза; после этого вставочная деталь и клин подлежали возврату на место, и погружение возобновлялось.

Заглушка удерживалась на месте против давления ила с помощью двух «захватов», в то время как сами захваты крепились к тоннелю, как показано на рис. 12. Концы захватов, которые опирались на фланцы металлической обделки тоннеля, удерживались от соскакивания с фланцев (и тем самым высвобождения заглушки) с помощью стальных зажимов.

Предполагалось, что может оказаться целесообразным оставлять нижний конец свай открытым во время их погружения, поэтому заглушки шахты не делались полностью закрытыми; вместо этого на внутренней окружности заглушки было сформировано посадочное место, на которое устанавливалась «крышка заглушки», изготовленная из чугуна, диаметром 18¾ дюйма и толщиной 3 дюйма, снабженная проушиной для подъема и 3-дюймовым резьбовым отверстием, закрываемым резьбовой пробкой, через которую перед погружением свай можно было брать любые промеры или образцы грунта. Эта крышка заглушки удерживалась на месте массивным стальным «ямом» (траверсой), расположенным под ней и зацепляющимся за нижнюю сторону фланца, поверх которого устанавливалась крышка. Траверса крепилась к крышке 1¾-дюймовым болтом с резьбой, ввинченным в траверсу и проходящим через 2-дюймовое отверстие, просверленное в центре крышки. Этот довольно своеобразный способ крепления крышки был принят для того, чтобы крышку можно было снять, отвернув гайку траверсы на случай, если потребуется открыть конец сваи в процессе погружения.

Заглушка обеспечивала довольно плотную посадку в нижней части проема, то есть по внешней окружности тоннеля, где диаметр шахты составлял 2 фута 7 дюймов, а заглушки — 2 фута 6¾ дюйма, но в верхней части монтажного сегмента зазор был больше, так как заглушка была цилиндрической, а шахта расширялась наружу. Для заполнения этого пространства предполагалось использовать стальные клинья во время движения щита, чтобы они выдерживали разрушающее действие продвигающегося щита, а когда щит продвигался достаточно далеко вперед, их следовало удалять и заменять клиньями из твердых пород дерева. Этот метод применялся только в первые недели работы; затем была внедрена модификация, при которой домкраты щита не упирались в монтажные сегменты, а деревянные клинья устанавливались при установке заглушек шахты на место и забивались до раскалывания.

Когда было принято решение не погружать винтовые сваи, шахты пришлось закрыть до укладки бетонной обделки. Это было сделано с помощью крышек, показанных на рис. 13. Заглушка шахты и все ее крепежные элементы были демонтированы, а плоская стальная крышка толщиной 2 дюйма с усиливающими ребрами с нижней стороны была установлена поверх круглых фланцев свайной шахты. Крышка крепилась к монтажным сегментам двенадцатью шпильками диаметром 1½ дюйма и длиной 6 дюймов, устанавливаемыми в отверстия для болтов, которые, как упоминалось ранее, были предусмотрены на этих фланцах.

Когда они были установлены на место с свинцовыми манжетами под головками болтов, а пазы зачеканены, монтажные сегменты становились водонепроницаемыми, за исключением монтажного сегмента № 2 в месте стыка вставочной детали; для предотвращения проникновения воды этот сегмент заполнялся до уровня верха фланцев раствором портландцемента состава 1:1.

Subaqueous Tunnels Cover for Bore Segments

Fig. 13.

Click to view larger image.

Массы различных частей монтажных сегментов приведены в таблице 20.

ТАБЛИЦА 20. — Массы монтажных сегментов и вспомогательных элементов в фунтах.

Part. No. Material. Weight, in pounds.

Bore Segment No. 1 1 Cast Steel 3,004.0

Bore Segment No. 2 1 " " 2,628.0

Distance piece 1 " " 423.5

Key 1 " " 34.3

Plug 1 " " 1,192.5

Yoke 1 " " 57.3

Dogs 2 " " 106.0

Slot cover 1 Rolled steel 6.4

Plug cover 1 Cast iron 162.0

Dog holders 2 Rolled steel 6.4

Complete weight of one pair, without bolts 7,620.4

Зумпфовые сегменты. — Чтобы обеспечить зумпфы для сбора дренажной и просачивающейся воды в подводных тоннелях, в каждом тоннеле в самой низкой точке — примерно на пикете 241 + 00 — были установлены специальные «зумпфовые сегменты». Детали конструкции показаны на рис. 14. Сегмент встраивался в лоток тоннеля так же, как обычный сегмент «A». При сооружении зумпфа три отливки обделки болтами крепились одна поверх другой и присоединялись к плоской верхней поверхности зумпфового сегмента; тем временем болты, крепившие зумпфовый сегмент к соседним плитам тоннеля, удалялись, и плита вместе с сегментами обделки вдавливались гидравлическими домкратами сквозь мягкий ил, причем три 6-дюймовых отверстия в днище зумпфового сегмента открывались для минимизации сопротивления. Построенный зумпф выглядел так, как показано на рис. 14, причем верхнее соединение выполнялось с помощью специальной отливки, как показано на рисунке.

Емкость каждого зумпфа составляет 500 галлонов, что примерно соответствует количеству воды, поступающей по всей длине каждого подводного тоннеля за 24 часа.

Межтоннельные соединения. — При заключении контракта была предусмотрена возможность устройства межтоннельных соединений между трубчатыми тоннелями в виде специальных отливок, встраиваемых в обделку тоннеля через определенные интервалы. Однако от этой идеи отказались, и такие отливки не изготавливались. Позже, однако, после начала строительства тоннелей, этот вопрос был поднят снова, и было решено, что такие межтоннельные соединения будут очень полезны для эксплуатационных служб, что их можно построить безопасно и что их последующее возведение станет намного проще, если предусмотреть для них некоторые элементы во время проходки щитов. Поэтому было решено через каждые 300 футов строить по два последовательных кольца в каждом тоннеле на одном и том же пикете с соединением их продольных фланцев встык, а не с разбежкой швов, как это делалось обычно. Клинья этих колец были смещены на двенадцать отверстий для болтов от своего нормального положения в сторону другого тоннеля. Это привело к тому, что клинья оказались примерно на 6 футов выше полки, так что при их удалении вместе с лежащими под ними плитами «B» образовывался проем размером примерно 5 на 7 футов в удобном положении относительно полки.

Details of Sumps in Subaqueous Tunnels at Station 241

Fig. 14.

Click to view larger image.

Больше ничего не предпринималось до окончания проходки тоннелей. Затем было решено ограничить межтоннельные соединения между трубчатыми тоннелями стороной, обращенной к суше от подпорных стенок. Они были расположены следующим образом: три на нью-йоркской стороне на пикетах 203 + 22, 206 + 80 и 209 + 80, и два на нью-джерсийской стороне на пикетах 255 + 46 и 260 + 14. Межтоннельные соединения имеют квадратное поперечное сечение.

ТАБЛИЦА 21. — Массы зумпфовых сегментов.

Part. No. Material. Weight, in pounds.

Middle top casting 1 Cast steel 880

End top castings 2 " " 1,718

Lining castings 3 " " 18,232

Sump segment 1 Cast iron 3,560

Total weight per sump, exclusive of bolts 24,390

Усиление чугунных сегментов стяжными муфтами. — В период строительства некоторое количество чугунных сегментов, главным образом в своде, а в некоторых случаях на Манхэттене в лотке позади речных линий растрескалось из-за неравномерных давлений грунта. Перед укладкой бетонной обделки велись долгие дискуссии о том, как поступить с этими треснувшими плитами. В конце концов было признано целесообразным не извлекать плиты, так как это могло принести больше вреда, чем пользы, а усилить их стяжными муфтами, как показано на рис. 15. Количество треснувших сегментов распределялось следующим образом:

Северный Манхэттенский тоннель — 87, в основном в иле (не под рекой), Южный Манхэттенский тоннель — 7, в основном в иле (не под рекой), Северный Уихокенский тоннель — 24, в основном в песке (не под рекой), Южный Уихокенский тоннель — 48, в основном в иле, под складом Фоулера.

Основные особенности обделки тоннеля к настоящему моменту описаны, и перед тем как перейти к изложению методов работ, целесообразно вкратце упомянуть характерные особенности бетонной обделки, размещаемой внутри фактической обделки.

Конструкция бетонной обделки.

Эта бетонная обделка будет рассматриваться и описываться в следующем порядке:

Нью-йоркские камеры щитов,

Типовое поперечное сечение бетонной обделки тоннелей щитовой проходки,

Окончательные трассы и уклоны и способы их определения,

Армирование бетона стальными стержнями,

Обделка межтоннельных соединений,

Специальные устройства для геодезических съемок и наблюдений.

Subaqueous Tunnels Turnbuckles and Rods Reinforcing Tunnel Segments

Fig. 15.

Click for larger image.

Нью-йоркские камеры щитов. — Поперечное сечение бетонной обделки этих камер показано на листе XXXII, упомянутом в разделе о наземных тоннелях. Они выполнены по типу сдвоенного тоннеля с двумя полками. Глубокое пространство под полом используется в качестве зумпфа для дренажа, а в полках размещены люки для доступа к кабельным каналам.

Types of Concrete Lining of Shield-driven Tunnels.

Fig. 16.

Click for a larger image.

Типовое поперечное сечение бетонной обделки тоннелей щитовой проходки. — Поперечное сечение бетонной обделки круглого тоннеля показано на рис. 16. Существует два основных типа: один простирается от камер щитов до первого монтажного сегмента, то есть до места, где тоннель покидает твердый грунт и переходит в ил, а второй простирается на остальное расстояние. Первый тип имеет дренаж в лотке, второй — нет.

Поскольку высота от головки рельса до шелыги арки составляет менее 16 футов 11 дюймов, в бетонной арке по линии вертикальной оси с шагом 10 футов были заложены потолочные карманы для подвешивания электрических проводников. Эти карманы показаны на рис. 16. Полки используются для кабельных каналов обычным образом. Лестницы установлены с одной стороны через каждые 25 футов, а с другой — через каждые 50 футов для обеспечения доступа с уровня путей наверх полк. Ниши-убежища для путевых рабочих расположены с интервалом 25 футов только со стороны однопутных каналов, так как перед четырехпустными каналами недостаточно места. Люки для доступа к кабельным каналам (как силовым, так и телефонным и телеграфным) находятся на расстоянии 400 футов друг от друга.

Окончательные трассы и уклоны и способы их определения. — Здесь полезно объяснить, как были получены и определены окончательные трассы и уклоны для путей, а следовательно, и для бетонной обделки. Прежде всего следует оговориться, что типовое поперечное сечение тоннеля (то есть бетонной и чугунной обделок в сборе) выдерживается на протяжении всего тоннеля не везде одинаково. Иными словами, металлическая обделка, разумеется, является однородной или практически однородной по всей длине; внутренняя поверхность бетонной обделки также однородна от конца до конца, однако металлическая обделка из-за трудности удержания щитов, а значит, и построенных внутри них тоннелей строго на проектной трассе и уклоне, не следует таким трассам и уклонам; бетонная обделка возводится в строгом соответствии с предварительно разбитыми трассами и уклонами, вследствие чего относительное положение бетонной и металлической обделок непрерывно меняется по длине сооружения в зависимости от того, расположена ли металлическая обделка выше или ниже, чем следует, дальше к северу или к югу, либо имеет любую комбинацию этих отклонений.

Как указывалось ранее, существовало сильное стремление как можно меньше уменьшать стандартную 2-футовую бетонную арку, и после некоторых обсуждений было решено, что толщина 1 фут 6 дюймов является наименьшей допустимой. Это позволяло металлической обделке тоннеля располагаться на 6 дюймов ниже относительно уровня пути в любой точке по сравнению с тем, что показывает типовое сечение, а также допускало эксцентриситет осевой линии пути на 6 дюймов к северу или к югу от центральной линии тоннеля. Оставалось лишь решить вопрос о том, насколько металлическая обделка может быть выше относительно пути по сравнению с показанной на типовом сечении.

Эта величина определялась необходимостью сохранения достаточного зазора между головкой рельса и чугунной обделкой в лотке для монтажа свайных фундаментов и всей сопутствующей системы балочного пути, необходимость которой неминуемо возникла бы при использовании свай, если бы после начала эксплуатации выяснилось, что в конце концов необходимо иметь тоннели, поддерживаемые таким образом. Были выполнены тщательные расчеты необходимого зазора, и было решено, что минимально допустимая глубина от головки рельса до внешней стороны чугунной обделки в нижней части должна составлять 4 фута 9 дюймов. Это означало, что чугунная обделка могла быть на 3 дюйма выше относительно уровня пути, чем показано на типовом сечении.

Теперь имелись все определяющие факторы для фиксации наилучших возможных трасс и уклонов путей внутри готовой металлической обделки. В марте 1908 года были выполнены тщательные геодезические съемки плана и высотного положения тоннелей с интервалом 25 футов по всей длине. Затем для определения наилучших трасс и уклонов были выполнены следующие операции:

Во-первых, для трассы: было объяснено, что допустимое отклонение центральной линии пути в ту или иную сторону от центральной линии тоннеля составляло 6 дюймов. Если бы металлическая обделка неизменно имела истинный диаметр, было бы достаточно выполнить съемку только одной стороны тоннеля; это дало бы линию, параллельную центральной линии, которую можно было бы нанести на план в таком качестве; затем, отложив по 6 дюймов по обе стороны от этой линии, можно было бы получить пару параллельных линий, между которыми должна лежать центральная линия пути. Однако из-за колебаний диаметра тоннеля такой метод был недопустим, и поэтому применялся следующий процесс:

При прокладке съемочных линий через тоннель (которые являлись центральными линиями, использовавшимися при проходке щитов) через каждые 25 футов на уровне оси брались отсчеты смещений до внутренних краев фланцев металлической обделки как с северной, так и с южной стороны. На плане, на который были нанесены съемочные линии, в каждой точке съемки откладывались расстояния к северу и к югу, равные следующей величине:

Смещение, измеренное в тоннеле на север (или юг), минус 10,08 фута.

Эти 10,08 фута (или 10 футов 1 дюйм) представляют собой 10 футов 7 дюймов (истинный радиус до внутренней поверхности чугунных элементов) за вычетом 6 дюймов (допустимое боковое отклонение пути от оси тоннеля).

Результатом этого процесса стали две линии, расположенные по обе стороны от съемочных линий, не параллельные им и не параллельные друг другу, но сближающиеся, когда горизонтальный диаметр был меньше истинного диаметра, расходящиеся, когда диаметр был больше, и находящиеся ровно на расстоянии 12 дюймов друг от друга, когда диаметр был правильным. Покуда центральная линия пути целиком лежала между этими двумя ограничивающими линиями, выполнялось условие, что толщина бетонной арки не должна уменьшаться на 6 дюймов по сравнению со стандартными 2 футами, а для получения окончательной трассы в качестве окончательных линий принимались максимально возможные прямые вставки, укладывающиеся в эти пределы; и поскольку съемочные линии были теми линиями, по которым велась проходка щитов тоннеля (то есть линиями, по которым предполагалось строить путь), величина, на которую полученные таким образом новые линии отклонялись от съемочных линий, являлась мерой отклонения окончательно принятой линии пути и бетона от первоначальных контрактных линий.

Во-вторых, для уклонов: соображения относительно уклона были очень похожи на соображения для трассы. Если бы вертикальный диаметр тоннеля был правильным в каждой точке съемки с интервалом 25 футов, было бы правильно построить отметки шелыги (или лотка) в качестве продольного профиля тоннеля и отложить над этими точками другие на 6 дюймов выше (поскольку металлическая обделка могла быть на 6 дюймов ниже стандартного сечения, что эквивалентно тому, что путь расположен на такую же величину выше), а ниже этих отметок шелыги или лотка — другие на 3 дюйма ниже (поскольку металлическая обделка могла быть на 3 дюйма выше).

Затем, соединив точки на 6 дюймов выше одной линией, а точки на 3 дюйма ниже — другой, можно было бы получить предельные линии, между которыми должны лежать уклоны путей. Однако, поскольку диаметр тоннеля был правильным не повсеместно, пришлось применить модификацию этого метода, как и в случае определения трассы, однако сам принцип остался прежним.

Отметки снимались по внутренним краям кольцевых фланцев металлической обделки не только в нижней, но и в верхней части тоннеля с интервалом 25 футов; затем для верхнего предела пути на каждом таком интервале на график наносилась величина:

Отметка внутреннего края фланца вверху минус 16,58 фута.

Эти 16,58 фута (или 16 футов 7 дюймов) были получены следующим образом: стандартная высота от головки рельса до внутреннего края чугунного фланца составляет 17 футов 1 дюйм, но поскольку путь может находиться на 6 дюймов выше стандартной или нормальной отметки, минимально допустимая высота составляет 16 футов 7 дюймов. Для нижнего предела пути на каждом 25-футовом интервале на график наносилась величина:

Отметка внутреннего края фланца внизу плюс 3,83 фута.

Эти 3,83 фута (или 3 фута 10 дюймов) были получены следующим образом: стандартная высота от головки рельса до внутреннего края чугунного фланца составляет 4 фута 1 дюйм (5 футов до внешней стороны чугуна за вычетом 11 дюймов на высоту фланца), но поскольку путь может находиться на 3 дюйма ниже стандартного, минимально допустимая высота составляет 4 фута 1 дюйм за вычетом 3 дюймов, то есть 3 фута 10 дюймов.

Путем нанесения полученных таким образом отметок были получены две линии, которые не были параллельными, а сближались или расходились в зависимости от того, был ли фактический вертикальный диаметр меньше или больше стандартного, причем уклоны путей должны были лежать между этими двумя линиями для соответствия указанным выше требованиям. Результаты этих операций для северного тоннеля показаны на листе XXXVI.

Наибольшие отклонения между трассами и уклонами в подводных тоннелях, определенные с помощью этих средств, и теми, которые были первоначально заложены в контрактных чертежах, наблюдаются на уихокенской стороне и были вызваны неожиданным поведением тоннеля при проходке щитами «вслепую» в ил, что привело к подъему, который не удавалось преодолеть, а также выдавливанием в сторону одного тоннеля при прохождении соседнего. Если бы этот прискорбный инцидент не произошел, очевидно, что можно было бы очень точно придерживаться контрактных трасс и уклонов, хотя само отклонение невелико, учитывая все обстоятельства.

Внутренний контур бетонного поперечного сечения является однородным на всем протяжении и возводится по описанным выше трассам и уклонам.

Армирование бетона стальными стержнями. — Первоначально предполагалось облицовывать металлическую обделку трубчатых тоннелей неармированным бетоном, но по мере продолжения дискуссий по вопросу фундамента было сочтено целесообразным — пока еще предполагалось устройство фундаментов — защитить конструкцию от любых вероятных напряжений путем применения системы стальных стержней, заделываемых по окружности внутри бетона. Проекты были выполнены на этой основе, и даже были заготовлены необходимые материалы до принятия решения об отказе от свай вообще. Тем не менее, для обеспечения надежности сооружения там, где оно частично или полностью выходит за пределы скального массива, было решено использовать армирование даже при отказе от свай.

Для этой цели тоннель рассматривался как балка, и продольное армирование было предусмотрено в верхней и нижней частях. Верхнее армирование простирается от точки на 25 футов позади точки, где шелыга тоннеля выходит из скалы на нью-йоркской стороне, до места, где шелыга входит в скалу на нью-джерсийской стороне. Нижнее армирование простирается от точки выхода лотка тоннеля из скалы на нью-йоркской стороне до точки его входа в скалу на нью-джерсийской стороне.

Армирование как сверху, так и снизу состоит из двадцати квадратных скрученных стержней диаметром 1 дюйм, по десять штук симметрично с каждой стороны от вертикальной оси с шагом 9 дюймов между центрами и с защитным слоем бетона 4 дюйма (до центров стержней) от грани.

В качестве дополнительной меры предосторожности на стороне речных линий, обращенной к суше, использовались стержни, расположенные по окружности, главным образом для предотвращения искажения формы, которое могло бы произойти здесь либо в текущих условиях, например под складом Фоулера в Уихокене, либо в любых возможных будущих измененных условиях, которые могли бы возникнуть в результате возведения какого-либо нового сооружения вблизи тоннелей.

Для целей классификации кольцевого армирования тоннель был разделен на два типа: «B» и «C» (тип «A» охватывает участок, который, находясь полностью в сплошной скале, не армировался вообще).

Тип «B» охватывает часть тоннелей по обе стороны реки, расположенную между точкой, где шелыга тоннеля выходит из скалы, и точкой, где лоток выходит из скалы на манхэттенской стороне или из гравия на уихокенской стороне. Армирование состоит из двадцати продольных квадратных стержней диаметром 1 дюйм в своде тоннеля, как описано для общего продольного армирования, а также квадратных стержней диаметром 1 дюйм, расположенных по окружности с шагом 10 дюймов и простирающихся по арке до уровня на 2 фута 3 дюйма ниже горизонтальной оси.

Тип «C» простирается от последней границы типа «B» до речной линии с каждой стороны и состоит из продольного армирования как сверху, так и снизу, как описано ранее, а также кольцевого армирования по всему периметру тоннеля, образованного квадратными скрученными стержнями диаметром 1 дюйм с шагом 15 дюймов.

Тип «D» состоит только из продольного армирования и простирается от речной линии до речной линии, занимая таким образом 72,5% длины участка с укладкой бетона. Армирование состоит из двадцати скрученных стержней диаметром 1 дюйм с шагом 9 дюймов в своде и двадцати стержней диаметром 1 дюйм с шагом 9 дюймов в лотке. В дополнение к трем стандартным типам («B», «C» и «D») имелось два подтипа, которые использовались в типе «D» и в сочетании с ним везде, где толщина в центре бетонной арки становилась менее 1 фута 6 дюймов, если измерять до внешней стороны металлической обделки. Эта толщина была одним из пределов, использовавшихся при разбивке трасс и уклонов, и в целом толщина арки была не меньше этой. Однако имелось один или два коротких участка, где она была меньше, поскольку соблюдение требования к толщине арки привело бы к излому трассы или уклона ради, возможно, всего лишь нескольких футов тонкой арки, и именно здесь вступали в дело подтипы.

TRANS. AM. SOC. CIV. ENGRS.

VOL. LXVIII, No. 1155.

HEWETT AND BROWN ON

PENNSYLVANIA R. R. TUNNELS: NORTH RIVER TUNNELS.

Diagram Showing New Lines and Grades in River Tunnel North, May 13, 1908

Click to view larger image.

Подтип 1 использовался там, где толщина арки в верхней части составляла менее 1 фута 6 дюймов. Дополнительное армирование в этом случае состояло из квадратных скрученных стержней диаметром 1 дюйм и длиной 16 футов, уложенных по окружности в своде с шагом 10 дюймов.

Подтип 2 использовался там, где толщина арки с боков составляла менее 1 фута 6 дюймов. Дополнительное армирование здесь состояло из квадратных скрученных стержней диаметром 1 дюйм и длиной 16 футов, уложенных по окружности с той стороны, где бетон был тонким, с шагом 10 дюймов. Каждый из этих двух подтипов применялся в очень небольших объемах. Вся схема наглядно и четко показана на листе XXXVII.

Обделка межтоннельных соединений. — Существует два основных типа межтоннельных соединений: облицованные стальными листами и без облицовки.

Имеется только один пример облицовки стальными листами, а именно самый западный в Уихокене. Он построен в скале, через которую поступало так много воды, что для поддержания сухости тоннелей и самого соединения было решено построить проход с бетонной обделкой, не пытаясь остановить приток воды, и внутри него разместить клепаную стальную обделку, не соприкасающуюся с бетоном, а с зазором между ними. Этот зазор дренировался, и вода отводилась обратно в камеру щита, а оттуда в зумпф Уихокенской шахты. Внутренняя поверхность стальной обделки покрыта бетоном.

В соединениях без стальной облицовки квадратная бетонная обделка изнутри оштукатурена водонепроницаемым раствором. Каждое из соединений оснащено стальной дверью.

Устройства в бетонной обделке для геодезических съемок и наблюдений. — Долго тянувшееся обсуждение вопроса об устройстве фундаментов в этих тоннелях привело к проведению многочисленных изысканий, испытаний и наблюдений, которые выполнялись в период строительства; поскольку возникало желание продолжать как можно большее число этих наблюдений вплоть до запуска движения и после него, в бетонной обделке были предусмотрены определенные устройства для выполнения этих требований. Главные вопросы, по которым требовалось получить информацию, заключались в следующем:

Изменение высотного положения тоннеля, изменение бокового положения тоннеля, изменение формы тоннеля, приливные колебания тоннеля.

Подробный отчет об этих наблюдениях можно найти в другой статье, посвященной этой работе, но уже сейчас можно сказать, что было весьма желательно иметь возможность получать эту информацию по возможности независимо от движения поездов, и поэтому были предусмотрены конструктивные элементы для проведения наблюдений с боковых полок.

Для изучения изменений уровня тоннеля в каждом тоннеле в месте его прохождения в сплошной скале, и следовательно, в месте, не подверженном изменениям высотного положения, устанавливается постоянный репер; по всему тоннелю в полке с интервалами примерно 300 футов заделываются латунные штыри. Каждый месяц от стабильного репера по каждому из этих латунных штырей выполняется нивелирование, что позволяет получать данные об изменении высотного положения, которому подверглись тоннели за месяц.

Эти результаты проверяются по постоянным реперам в подводной части тоннелей. Они состоят из стержней, заключенных в трубы большего диаметра, которые проходят через лоток тоннеля вниз в коренную породу под тоннелем. Просачивание воды предотвращается с помощью сальника в лотке. Путем измерений между точкой на этих стержнях в месте их прохождения через лоток и самим тоннелем получаются прямые отсчеты изменения высотного положения тоннеля. Эти измерения выполняются с недельными интервалами, и, поскольку тоннели подвержены приливным влияниям (при этом в прилив они располагаются ниже, чем в отлив), замеры всегда производятся при одинаковых условиях высоты воды в реке. Эти постоянные реперы находятся на пикетах 209 + 05 и 256 + 02 (примерно в 100 фут. в сторону берега от линии реки в каждом случае) в Южном тоннеле, на пикетах 220 + 00 и 243 + 86 также в Южном тоннеле и на пикете 231 + 78 в Северном тоннеле. Для изучения изменения положения в поперечном направлении базовая линия была проложена на боковой полке с каждого конца каждого тоннеля на участке, сооруженном в скальном грунте.

PLATE XXXVII.

TRANS. AM. SOC. CIV. ENGRS.

VOL. LXVIII, No. 1155.

HEWETT AND BROWN ON

PENNSYLVANIA R. R. TUNNELS: NORTH RIVER TUNNELS.

Subaqueous Tunnels cross-sections

Click to view larger image.

С интервалами примерно через 300 фут. по всей длине каждого тоннеля в бетонном своде, а также над полкой (на южной полке Северного тоннеля и северной полке Южного тоннеля) выполнены карманы для геодезических визиров. В каждый карман помещен латунный брусок с делениями и нониусом, так что при проецировании базовой линии на эти бруски можно непосредственно считывать поперечное смещение тоннеля. Поскольку желательно было иметь как можно больше поперечных связей между тоннелями в точках установки приборов, пять основных точек съемки были установлены напротив каждого из пяти поперечных ходов. Затем, с целью еще большего увеличения числа поперечных связей, на уровне оси на пикетах 220 + 60, 231 + 78, 234 + 64, 241 + 99 и 251 + 13 были проложены трубы диаметром 6 дюймов из одного тоннеля в другой, и напротив каждой из них была устроена точка съемки.

Точки были установлены на пикете 220 + 00, который является точкой пересечения кривой на первоначальной оси тоннеля, а также на пикете 220 + 23, где находится пересечение оси пути в Северном тоннеле. Поскольку желательно было иметь точки съемки на расстоянии друг от друга не намного более 300 фут. для обеспечения четкой видимости при визировании, были установлены другие точки таким образом, чтобы расстояния между точками съемки составляли примерно этот интервал.

Для изучения изменений формы тоннеля в бетонную обделку на концах вертикальной и горизонтальной осей в каждой точке съемки были установлены латунные «указатели диаметра». Они представляли собой отрезки латунного стержня диаметром ⅜ дюйма и длиной 6 дюймов, закрепленные в бетоне и выступающие в тоннель на ⅝ дюйма, так что рулетку можно было легко приложить к указателю и снять отсчет.

Для получения данных о приливных колебаниях высотного положения тоннеля к его лотку на каждом из пяти упомянутых выше постоянных реперов прикреплены самопишущие манометры таким образом, что записывающий карандаш манометра приводится в движение стержнем постоянного репера. Рулон бумаги с делениями протягивается с помощью часового механизма под записывающим карандашом, который таким образом автоматически отмечает относительное движение между смещающимся тоннелем и неподвижными стержнями. Они показали, что в подводной части тоннеля происходит регулярное приливное колебание высоты: тоннель опускается при подъеме воды и снова поднимается при ее спаде. При среднем приливе около 5 фут. колебание тоннеля составляет примерно ⅛ дюйма. До установки бетонной обделки происходило приливное изменение формы тоннеля, который при высокой воде сжимался примерно на 1/64 дюйма. После установки бетонной обделки это искажение, по-видимому, прекратилось.

Общая конструкция и план работ были описаны, и перед тем как перейти к изложению методов подрядчика по их осуществлению, приводится Таблица 22, в которой указаны основные объемы работ в речных тоннелях.

Методы строительства.

Ниже приводится описание методов, использованных подрядчиком при реализации уже описанных планов. Прежде всего целесообразно указать последовательность событий по мере их развития на данной работе. Эти события можно разделить на шесть периодов.

1. — Проходка и чугунная обделка: с июня 1903 г. по ноябрь 1906 г.;

2. — Чеканка швов и установка уплотнительных шайб (грумметов) чугунной обделки: с ноября 1906 г. по июнь 1907 г.;

3. — Съемки, испытания и наблюдения: с апреля 1907 г. по апрель 1908 г.;

4. — Сооружение поперечных ходов и цементация затрубного пространства сваленных скважин: с апреля 1908 г. по ноябрь 1908 г.;

5. — Установка бетонной обделки: с ноября 1908 г. по июнь 1909 г.;

6. — Зачистка и различные мелкие работы: с июня 1909 г. по ноябрь 1909 г.

Тоннели находились под средним избыточным давлением воздуха 25 фунт. на кв. дюйм по сравнению с нормальным в течение всего времени, за исключением Периодов 5 и 6, в течение которых избыточного давления воздуха в тоннелях не было.

В этой статье будут описаны все работы, за исключением тех, что относятся к Периоду 3, которые будут приведены в другой статье.

Период 1. — Проходка и чугунная обделка, с июня 1903 г. по ноябрь 1906 г. — В Таблице 23 приведены основные даты, относящиеся к этому периоду.

Манхэттенские щитовые камеры. — Сначала будет описано строительство Манхэттенских щитовых камер. Уихокенские щитовые камеры были описаны в разделе «Наземный тоннель», поскольку они относятся к типу обычных наземных тоннелей с кладкой из камня или кирпича, в то время как Манхэттенские камеры имеют сборную чугунную обделку с внутренней бетонной облицовкой.

В ходе проходки расположение Нью-Йоркских щитовых камер было сдвинуто назад на 133 фут., как описано ранее в разделе «Наземный тоннель», и когда местоположение было окончательно определено, по всей длине, занимаемой теперь щитовой камерой, была пройдена средняя верхняя штольня. Перпендикулярно верхней штольне были пройдены узкие поперечные выработки, а из их концов — штольни для настенных брусьев. Применялось мощное крепление из лесоматериалов, поскольку толщина скального массива составляла всего около 6 фут., а общий перекрываемый пролет равнялся 60 фут. Принятый способ заключался в том, чтобы сначала разработать породу и закрепить ее крепью с северной стороны, установить чугунную обделку, а затем разрабатывать южную сторону, используя чугунные элементы северной стороны в качестве опор для северных концов сегментной деревянной крепи южной стороны. Единственным примечательным инцидентом было то, что в 2 часа ночи 20 октября 1904 г. скальный грунт в западном конце штольни южного настенного бруса был пробит. Вода вскоре затопила выработки, и в расположенном выше дворе Пенсильванской железной дороги возникли значительные нарушения грунта. Образовавшаяся на поверхности воронка была вскоре засыпана, но остановить приток грязи и воды оказалось весьма сложной задачей.

ТАБЛИЦА 22. — Объемы работ в подводных тоннелях.

Description, Quantity, Length, etc. TYPE.

Manhattan shield chambers. Cast iron, ordinary pocketless. Cast iron, ordinary pocket. Cast iron, heavy pocketless. Cast steel, ordinary pocketless. Total.

Length, in feet. 59.00 4,374.99 2,146.3 5,522.05 152.66 12,255.00 ft.

Excavation, in cubic yards. Total. 1,884 67,344 33,038 85,001 2,349 189,616 cu. yd.

Per linear foot. 31.9 15.4 15.4 15.4 15.4

Cast-iron tunnel lining, in pounds. Total. 847,042 39,643,120 19,715,405 61,559,845

121,765,412 lb.

Per linear foot. 14,357 9,061 9,186 11,148

Cast-steel tunnel lining, in pounds. Total.

1,544,962 757,938 2,730,905 1,549,711 6,583,516 lb.

Per linear foot.

353.1 353.1 494.5 10,151.4

Steel bolts and washers, in pounds. Total. 23,627 1,475,991 724,095 2,935,455 51,266 5,210,434 lb.

Per linear foot. 400.46 337.37 397.00 581.59 335.82

Rust joints, in linear feet. Total. 3,376 170,755 83,935 218,656 5,996 482,718 ft.

Per linear foot. 57.2 39.0 39.1 39.6 39.3

Concrete, in cubic yards. Total. 766 20,030 9,827 25,282 713 56,618 cu. yd.

Per linear foot. 12.98 4.58 4.58 4.58 4.58

Steel beams, plates, etc., in pounds. Total. 12,346 83,774 41,098 105,738 7,432 250,388 lb.

Per linear foot. 2,092.5 19.1 19.1 19.1 48.7

Steel bolts, hooks, etc., in pounds. Total. 1,328 36,980 18,142 46,675 1,471 104,596 lb.

Per linear foot. 22.5 84.5 84.5 84.5 96.4

Expanded metal, in pounds. Total. 594 2,215 1,086 2,795 62 6,752 lb.

Per linear foot. 10.07 0.506 0.506 0.506 0.406

Vitrified conduits, in duct feet. Total. 2,560 235,903 115,728 297,752 7,757 659,700 duct ft.

Per linear foot. 43.49 53.92 53.92 53.92 50.81

ТАБЛИЦА 23. — Проходка и чугунная обделка.

North Manhattan. North Weehawken. South Manhattan. South Weehawken.

Shaft and preliminary headings. Begun. June 10, '03. June 11, '03. June 10, '03. June 11, '03.

Shaft and preliminary headings. Finished. December 11, '03. September 1, '04. December 11, '03. September 1, 04

Excavation of shield chamber. Begun. May 24, '04. January 16, '05. May 24, '04. January 16, '05.

Excavation of shield chamber. Finished. January 21, '05. March 25, '05. May 13, '05. April 19, '05.

Cast-iron lining of shield chambers. Begun. February 4, '05. None. May 15, '05. None.

Cast-iron lining of shield chambers. Finished. March 13, '05. None. June 14, '05. None.

Excavation of tunnels begun before installation of shield.

October 17, '04. January 13, '05. January 5, '05. January 25, '05.

Commenced building falsework for shield.

March 6, '05. March 23, '05. June 19, '05. April 17, '05.

Shield parts received at shaft.

March 11, '05. March 20, '05. June 22, '05. April 24, '05.

Erection of shield begun.

March 13, '05. March 27, '05. June 22, '05. April 24, '05.

Erection of shield (structural steel). Finished. March 27, '05. April 12, '05. June 8, '05. May 6, '05.

Erection of shield (hydraulic fittings). Finished. May 11, '05. May 25, '05. August 27, '05. June 13, '05.

First ring of permanent cast-iron lining put in.

May 12, '05. May 29, '05. August 27, '05. June 14, '05.

First air lock bulkhead wall. Begun. May 29, '05. June 15, '05. September 18, '05 June 21, '05.

First air lock bulkhead wall. Finished. June 7, '05. June 23, '05. September 23, '05 July 3, '05.

Air pressure first put in tunnel.

June 25, '05. June 29, '05. October 6, '05. July 8, '05.

Rock disappeared from invert of tunnel.

December 1, '05. October 31, '05. February 8, '06. September 21, 05

First pair of bore segments built in tunnel.

December 9, '05. January 12, '06. February 16, '06. December 12, '05

Rip-rap of river bulkhead wall met.

February 8, '06. None. April 11, '06. None.

First pile met (in river bulkhead wall at Manhattan, and Fowler warehouse foundation at Weehawken).

February 18, '06. January 3, '06. April 18, '06. December 4, '06.

Last pile met.

March 2, '06. February 5, '06. May 1, '06. January 9 '06.

First ring erected on river side of shore line.

March 3, '06. February 6, '06. May 9, '06. January 19, '06.

Removing hood of shield. Begun. March 27, '06. February 6, '06. May 9, '06. January 19, '06.

Removing hood of shield. Finished. April 1, '06. February 8, '06. May 12, '06. January 24, '06.

Second air-lock bulkhead wall. Begun. May 12, '06. March 19, '06. July 13, '06. March 11, '06.

Second air-lock bulkhead wall. Finished. May 21, '06. March 24, '06. July 21, '06. March 18, '06.

Tunnel holed through with meeting tunnel.

September 12, 1906. October 9, 1906.

Last ring of permanent cast-iron lining built in.

October 9, 1906. November 18, 1906.

Проходка была начата 24 мая 1904 г. и завершена 15 мая 1905 г. Сегменты устанавливались с помощью эректора, состоящего из деревянной стрелы, поддерживаемой поперечными балками, которые перемещались на колесах по продольным брусьям с каждой стороны тоннеля. Движение передавалось на стрелу с помощью двух систем полиспастов, и тяжелые сегменты (массой 5000 фунт.) монтировались легко. Монтаж обделки был начат 4 февраля 1905 г. и закончен 14 июня 1905 г.

В процессе проходки щитовых камер по линиям речных тоннелей были пройдены нижние штольни и продолжены до тех пор, пока отсутствие скального покрытия не помешало их дальнейшей проходке. Впоследствии они были по возможности расширены до полного сечения. Типичный состав рабочей бригады в щитовых камерах был следующим:

Ten-hour Shifts.

Drilling and Blasting.

1 Foreman @ $3.50

6 Drillers " 3.00

6 Drillers' helpers " 2.00

1 Blacksmith " 3.50

1 Blacksmith's helper " 2.25

1 Powderman " 2.00

1 Waterboy " 2.00

1 Nipper " 2.00

1 Machinist " 3.00

1 Machinist's helper " 1.80

Mucking.

1 or 2 Foremen @ $3.00

16 Muckers " 2.00

Монтаж щитов. — Проходческие щиты были описаны довольно подробно в разделе настоящей статьи, посвященном оборудованию подрядчика. Они состоят в основном из двух частей: металлоконструкций и гидравлического оборудования. Первая была изготовлена компанией «Riter Conley Manufacturing Company» из Питтсбурга, шт. Пенсильвания, и смонтирована компанией «Terry and Tench Company» из Нью-Йорка; гидравлическое оборудование было изготовлено и установлено компанией «Watson-Stillman Company» из Нью-Йорка.

На нью-йоркской стороне щиты были собраны внутри чугунной обделки щитовых камер, поэтому вспомогательные леса не потребовались, так как необходимые подъемные тали можно было подвесить за чугунную обделку; однако в Уихокене монтаж выполнялся в выработке в обнаженной скале, так что пришлось использовать деревянные подмости. Сборка и клепка заняли около 2 недель для каждого щита; клепка выполнялась пневматическими клепальными молотками с использованием сжатого воздуха непосредственно от магистрали тоннеля.

После завершения работ по стальным конструкциям щиты, которые до этого устанавливались на пол камер для обеспечения пространства при работах наверху, были подняты домкратами на проектную отметку; это потребовало подъема массы в 113 тонн. Во время установки гидравлического оборудования щиты перемещались вперед по стапелю, сооруженному из бетона с заделанными в него стальными рельсами, по которому щит продвигался на протяжении участка, где тоннель находился в прочном скальном грунте.

Монтаж гидравлического оборудования занимал от 4 до 6 недель на каждый щит. Общая масса каждого готового щита составляла около 193 тонн. Собранный щит в том виде, в каком он находился в тоннеле, показан на рис. 1, Планета XXXVIII. Типичный состав бригады, занятой на монтаже щита, был следующим:

Ten-hour Shifts.

Shield Erection. (Terry and Tench.)

1 Superintendent @ $13.00 per day

4 Foremen " 5.50 " "

1 Timekeeper " 2.50 " "

2 Engineers " 4.50 " "

34 Iron workers " 4.50 " "

7 Laborers " 2.25 " "

Hydraulic Work. (Watson-Stillman Company.)

4 Mechanics @ $4.00 per day

General Labor. (O'Rourke Engineering Construction Company.)

1 Inspector @ $4.00 per day

1 Foreman " 4.00 " "

8 Laborers " 2.00 " "

1 Engineer " 2.50 " "

PLATE XXXVIII.

TRANS. AM. SOC. CIV. ENGRS.

VOL. LXVII, NO. 1155.

HEWETT AND BROWN ON

PENNSYLVANIA R. R. TUNNELS: NORTH RIVER TUNNELS.

Fig. 1.

Click to view larger image.

Fig. 2.

Click to view larger image.

После того как щит был закончен и установлен в проектное положение, в хвостовой части щита были смонтированы первые два кольца обделки. Эти первые кольца затем были надежно раскреплены в скале и обделке камеры; после этого щит был продвинут вперед собственными домкратами, было смонтировано следующее кольцо и так далее.