Как мы писали в предыдущей части статьи, в результате проведенных инженерно-геологических изысканий для строительства тоннеля стало понятно, что слои мела над толщей известкового мергеля непригодны для проходки тоннеля из-за повышенной пористости и сильной трещиноватости, возникших в результате интенсивного выветривания в межледниковые времена, когда дно пролива было выше уровня моря, поскольку по пустотам и трещинам вниз легко могла бы проникать морская вода. Кроме того, эти верхние слои мела местами содержали песок и гравий, которые затрудняли бы бурение.
Поэтому было решено проложить Евротоннель под проливом и под британским берегом исключительно в пределах толщи известкового мергеля – практически водонепроницаемого, достаточно легко проходимого при бурении тоннелепроходческими механизированными комплексами, но при этом достаточно хорошо сохраняющего краткострочную стабильность при экскавации (разрез на французской стороне суши оказался более переменным и сложным и тоннелю там пришлось пересекать разные слои).
Кроме того, систему тоннелей запланировали пробурить в основном в нижних 15 метрах толщи известкового мергеля – как можно дальше в глубину от подошвы древней трещиноватой коры выветривания, а также от трещин, возникших сверху на изгибах пластов при складкообразовании, чтобы минимизировать возможность проникновения в строящееся сооружение морской воды. К тому же водопроницаемость известковых пород в рассматриваемом разрезе уменьшается с увеличением содержания глинистых частиц, которое в данном случае происходит сверху вниз, особенно в известковом мергеле.
При этом Евротоннель должен был проходить строго выше слоя мергелистой глины, которая из-за склонности к набуханию при попадании влаги могла бы оказывать сильное давление на обделку сооружения.
В итоге его трасса прошла под проливом не горизонтально, а повторила синклинальный изгиб толщи известкового мергеля.
В целом эти условия считались почти идеальными для проходки системы тоннелей под морским дном. Но это только в целом. Необходимо было исследовать очень большое количество деталей. Так, на французской стороне пролива, особенно рядом с берегом, известковый мергель был более твердым, но более хрупким и трещиноватым, чем на английской. К тому же там было выявлено 6 разломов, пересекающих предполагаемую трассу сооружения. Все это способствовало возможности проникновения в тоннели воды, что пришлось учитывать при выборе технологий их бурения, обделки и герметизации. В том числе для проходки с французской стороны были специально разработаны и построены особо прочные тоннелепроходческие комплексы с хорошей водозащищенностью.
С английской стороны также были обнаружены разломы и зоны трещиноватости, но только под береговой частью, а не под дном пролива. Поэтому британцы решили использовать стандартные тоннелепроходческие комплексы, приспособленные для работы в «сухих» условиях, что через какое-то время создало им значительную проблему, о которой мы расскажем в следующих частях статьи.
Было выявлено, что на английской стороне пролива угол наклона подошвы и кровли известкового мергеля в среднем составляет около 5 градусов, а на французской – около 20. На британской стороне изменения пологости залегания этой толщи оказались небольшими (не более 1 м), а на французской они доходили до 15 м, фактически образуя небольшие складки. Да еще мощность слоев осадочных пород на французской стороне оказалась меньше, чем на английской.
Поэтому при изысканиях, а также во время проходки тоннелей, особенно со стороны Франции, пришлось с помощью специального оборудования с особой тщательностью уточнять параметры залегания известкового мергеля, чтобы система тоннелей все время оставалась в его пределах.
Для каждого участка Евротоннеля тщательно выбирались не только оптимальная глубина заложения, но и наилучшее прохождение трассы в плане, чтобы по максимуму избежать зон разломов, трещиноватости, близкого залегания подземных вод, значительных складок, а также палеоврезов и палеодолин, заполненных не скальным грунтом, а песчано-илистым, песчано-гравийным или галечным материалом. Трасса системы тоннелей только в одном месте пересекла в плане зону погребенного палеовреза (притока крупной погребенной палеодолины Фосс Дангерд), но прошла в толще известкового мергеля гораздо глубже подошвы этого вреза.
Прогнозная оценка воздействия строительства и последующей эксплуатации сооружения на окружающую среду (в отношении безопасности, шума, общего загрязнения и пр.) не выявила каких-либо серьезных рисков.
На основе выполненных инженерных изысканий и анализа их результатов был разработан проект строительства Евротоннеля, подобраны оптимальные методы, технологии и оборудование для его проходки и обделки.
Суммарная длина его трассы, выбранной между окрестностями городов Кокель во Франции и Фолкстон в Великобритании, составила около 50,5 км (точнее, 50,45 км). При этом 3,3 км запланировали пройти под сушей на французской стороне, 37,9 км – под дном пролива и 9,3 км – под сушей на британской стороне. Таким образом, по общей длине тоннель под Ла-Маншем в настоящее время занимает третье место после Готардского базисного тоннеля в Швейцарских Альпах (57 км) и тоннеля Сэйкан между японскими островами Хонсю и Хоккайдо (53,85 км). Однако длина отрезка Евротоннеля, прошедшего под морским дном, по-прежнему остается на первом месте в мире, так как подводная часть тоннеля Сэйкан составляет всего 23,3 км.
Маршрут системы тоннелей под Ла-Маншем прошел в среднем на глубине 45 м от дна пролива (самая нижняя его точка достигает 75 м от дна и 115 м от уровня моря).
Напомним, что было решено создать три параллельных тоннеля, связанных между собой поперечными коридорами, – два однопутных железнодорожных и один служебный между ними. Проходка началась в конце 1987 года – еще до окончания основных инженерных изысканий (для ускорения развития проекта все его этапы сильно перекрывались между собой).
Интересно отметить, что инженерные изыскания не прерывались во время всего строительства. Так, более узкий служебный тоннель, бурить который было легче, использовался в качестве пилотного – он строился с опережением железнодорожных примерно на 1 км, чтобы заранее уточнить особенности геологических разрезов на каждом участке, выявить зоны разломов, трещиноватых и разрушенных пород, области с высокими притоками воды и т.д. При проходке постоянно осуществлялось зондирование (разведочное бурение) вперед, вниз и в стороны, чтобы вовремя внести соответствующие коррективы в проект и избежать столкновения с непредвиденными грунтовыми условиями при строительстве как служебного, так и основных тоннелей.
Более подробно о геотехнических решениях и ходе строительства Евротоннеля мы расскажем в следующей части статьи на следующей неделе.
Полный текст статьи со списком литературы и иллюстрациями можно прочитать в электронном журнале "ГеоИнфо" (бесплатный материал).