Мне всегда было интересно как у "копателей" получается соединить два туннеля друг с другом, если они ведут строительство с разных сторон. На этот счёт есть разные шутки и мемы про мосты, которые не сошлись на 50 см... По идее под землёй всё ещё интереснее. Можно ещё и по глубине промазать.
Но если сейчас мы можем предполагать, что используются отработанные приёмы и современная техника, то как решались проблемы этак лет 100 назад?
Информации на этот счёт много, но есть описание простой методики. Давайте вместе с ней и разберемся. Логика подхода напоминает мне интересный процесс выравнивания свай, который и сейчас используют строители на дачах. Однажды я его наблюдал и был удивлён возможности применить простую физику в практических целях. Если очень коротко, то завинчивается одна свая, затем берется длинная прозрачная трубка и наполняется водой до высоты этой сваи. На другой стороне трубки (согласно знаниям о сообщающихся сосудах) уровень жидкости окажется на той же высоте, а значит на эту высоту следует вкручивать и сваю. На случай "прямого рытья" тоннеля тоже есть свой такой способ.
Представьте себе два металлических штыря с небольшими отверстиями в верхней их части. Их устанавливают примерно в сотне метров друг от друга. Это называется исходная геодезическая база. Для удобства ей назначают условные координаты, например, 5000° восточной долготы и 2000° северной широты. Это простая формальность, которая нужна лишь для точных расчётов дальше. Главное, чтобы выбранные числа были сильно разными - так проще избежать путаницы.
Дальше начинается самое важное - измерения. Расстояние между штырями проверяют не один раз, а десяток. Используют специальную инварную рулетку (сплав инвар практически не меняет длину при колебаниях температуры, а на больших дистанциях даже 0,5% изменения длины могут сыграть злую шутку). Если инварной нет, берут стальную ленту и учитывают поправку на нагрев или охлаждение. Измерения повторяют в разные дни и усредняют результаты. Точность тут критически важна.
Затем такие же штыри ставят дальше, формируя сеть треугольников. Каждый треугольник замыкают с помощью теодолита - прибора, измеряющего углы. Его современную версию вы точно хотя бы раз видели. Но устройство имеет древние корни.
Целью служит простая швейная игла, вставленная в отверстие штыря. Иногда удобнее работать ночью: старый велосипедный фонарь с папиросной бумагой в качестве рассеивателя превращается в идеальный световой маркер. Каждый угол измеряют десять раз. И снова усредняют.
Когда сеть построена, измеряют координаты всех опорных точек и заметных ориентиров - флагштоков на крышах домов, башен и других высотных объектов. Всё это создаёт «жёсткий скелет» будущей подземной конструкции.
Дальше начинается работа в шахтах. На дне подвешивают два стальных троса с грузами. Иногда грузы опускают в бочки с водой, чтобы погасить колебания. Теодолит наводят на эти отвесы, сверяя их с наземной сетью. Шаг за шагом прокладывают подземную линию.
По мере продвижения туннеля инженеры строят новые геодезические станции. В потолке пробуривают небольшие отверстия и опускают нити с отвесами. С их помощью выверяют положение теодолита и вычисляют смещение каждой новой точки. Так шаг за шагом формируется невидимый подземный коридор, где точность достигает 5 миллиметров.
В XIX веке при строительстве первых туннелей инженеры пользовались логарифмическими таблицами. В начале 1960-х годов многие ещё вручную искали синусы и косинусы, а извлечение квадратного корня считалось почти магией. Позже появились первые калькуляторы с диодными индикаторами — для инженеров это было чудом.
Сегодня же ту же работу выполняют электронные тахеометры и GPS-навигация. Но даже сейчас опытные инженеры предпочитают проверять всё вручную: ведь ошибка может стоить миллионы.
Геодезисты часто вспоминают про вымышленный случай, который произошёл, когда геодезист попытался сформировать туннель с помощью компаса… внутри шахты, облицованной чугуном. Магнитное поле полностью исказилось, и направление оказалось неверным. Не исключено, что такое и правда могло быть, а потому хитрые устройства иногда вредят процессу.
П.с.: Этот материал - результат моего осмысления вопроса, а потому могут быть и ошибки. Он ориентирован на простое ознакомление с логикой процесса. Потому если вы видите ошибки, то пишите дополнения в комментариях.
Ознакомьтесь с этой интересной подборкой на канале:
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.