Лаборатория биомиметики

В 1818 году французский инженер Марк Брюнель создал тоннелепроходческий щит – первую машину для прокладки тоннелей под водой, которую использовали для строительства перехода под Темзой в Лондоне.

Щит представлял собой прямоугольный каркас с множеством стальных окошек внутри, который проталкивался под землей домкратами. Механика работы была такова: рабочие по очереди открывали окошки, выбирали грунт, и, по мере того, как машина двигалась вперед, они возводили позади толстую кирпичную кладку, служившую стенами тоннеля.

Изобретателю пришла в голову идея этого устройства, когда он наблюдал, как корабельный червь прокладывает дорогу в твердой дубовой щепке. Вдохновившись подсказкой от червя, Брюнель создал сложное устройство для того времени. Щит состоял из нескольких независимых секций, каждая размером более 6 метра в высоту, 1 м в ширину и 2 м глубиной. Сверху и по бокам щит защищали опорные металлические плиты. В каждой секции были 3 рабочие площадки — ячейки, где трудились землекоп и каменщик. Если по-простому: шит углублялся в породу, рабочие убирали из щита землю, одновременно каменщики укрепляли стены тоннеля кирпичной кладкой. Проект тоннеля под Темзой Брюнель приготовил ещё в 1819 году. Работы же начались только с 1825 году и после огромных затруднений, провалов, затоплений были окончены в 1842-м. Этот сложный проект стал первым подводным тоннелем, проложенным в мягком грунте. Изобретение было запатентовано.Отметим, что городом-первопроходцем в тоннелестроении мог бы стать Санкт-Петербург: именно российский император Александр I обратился к Брюнелю с просьбой спроектировать тоннель под Невой. Однако в итоге в намеченном месте возвели мост — это оказалось более удачным решением для болотистой местности. Сегодня щит — сложное высокотехнологичное оборудование. Но принцип работы не изменился за 200 лет Рабочая зона щита углубляется в грунт, а по мере движения позади укрепляется тоннель, уже готовый к использованию. Современные комплексы могут работать в самых сложных геологических и климатических условиях.

Сегодня существуют куда более совершенные аппараты, называемые «тоннелепроходческие машины». Они способны строить тоннели не только под реками, но и под морями. Эти двухсотметровые агрегаты отличаются от старых тем, что самостоятельно «вгрызаются» в подводный грунт. Они заглатывают грунт и передают назад, где рабочие отгружают его на поверхность. Также эти машины строят бетонный каркас для поддержания стен тоннеля от обвалов. Самые большие из них за один оборот ножей могут обработать до 10 тонн породы.