Megawiertło, które drąży tunele

Stara obiegowa prawda powiada, że potrzeba jest matką wynalazków i jest to taka oczywistość, że nie sposób z nią polemizować. Według drugiej człowiek jest naturą wyjątkowo leniwą i, żeby uprościć sobie życie gotów jest wytężyć wszystkie siły, byle po osiągnięciu oczekiwanego efektu żyć wygodniej. Kto wie, czy to właśnie nie te dwie prawdy leżały u podłoża szukania coraz to nowych rozwiązań – na przykład w budownictwie drogowym.

Dlaczego bowiem okrążać przeszkodę, nadkładając przy tym drogi i ponosząc dodatkowe koszty, skoro można przejść nad nią lub... pod nią. To oczywiście tylko czysta spekulacja, że takim tokiem szło myślenie dawnych budowniczych, niemniej faktem jest, że szukając coraz mniej kłopotliwych, a przy tym bardziej opłacalnych, bo trwalszych, sposobów omijania przeszkód – w postaci gór, rzek czy cieśnin (patrz tunel pod kanałem La Manche) drogowcy zaczęli drążyć tunele.

Oczywiście początkowo metodą wzorowaną na górnictwie – to jest poprzez wiercenie dziur, podkładanie ładunków wybuchowych, odpalanie ich, wybieranie urobku skalnego, znowu wiercenie dziur itd. Metoda nader żmudna i w żaden sposób nie uwzględniająca charakterystyk górotworu, przez który przychodziło się przebijać, stąd też i liczne zawały czy zalewania drążonych tuneli przez wody z podziemnych zbiorników czy cieków wodnych.

Abstrahując oczywiście od skali zagrożenia dla pracujących pod ziemią ludzi, które rosło w miarę wydłużania się tunelu i zagłębiania się pod przeszkodę. Narodziła się konieczność znalezienia innego rozwiązania – i tu pomocny był rozwój technik wiertniczych i górnictwa, a w szczególności coraz większa mechanizacja pracy „na przodku” i konstruowanie maszyn tzw. bezobsługowych (co w praktyce oznaczało zminimalizowanie liczby obsługujących je ludzi). Oczywistym jest, że wielkość takich maszyn w wypadku tuneli musiała być odpowiednia do wielkości danej budowy, a na dodatek powinny one być skonstruowane tak, by zdejmowały równą warstwę materiału, przez który prowadzony był tunel – ze względu na konieczność uwzględniania niewyobrażalnego ciśnienia znajdującego się nad drążonym tunelem górotworu.

Kiedy bowiem zdejmuje się równe warstwy materiału, można robić to tak, by ciśnienie to rozkładało się równomiernie, co pozwala zminimalizować
niebezpieczeństwo zawałów. Stąd też – w dużym uproszczeniu oczywiście – narodził się pomysł skonstruowania tzw. Earth Pressure Balanced (EPB) Tunnel Boring Machine (TMB) czyli równoważących ciśnienie ziemi maszyn drążących tunele. Można by na pierwszy rzut oka powiedzieć, że takie maszyny to przerośnięte kombajny górnicze, gdyby nie kilka, wcale nie tak drobnych różnic. Pierwszą i bezwzględnie podstawową są rozmiary – największa na świecie taka maszyna, zbudowana dla potrzeb wewnętrznej obwodnicy Madrytu (M30) ma 15 metrów średnicy, waży 4 000 ton i jest długa na 160 metrów. Na minutę zdejmuje warstwę o grubości 0,665 metra. Odnieśmy te wymiary do takich, które są nam bliższe – by mniej więcej mieć wyobrażenie o rozmiarach tego megawiertła czy też megakombajnu. 15 metrów to prawie 5 i pół piętra standardowego bloku z wielkiej płyty, więc wysokość spora, ale gdy się weźmie pod uwagę, że ten 15stometrowy tunel ma mieć trzy poziomy: komunikacyjny, trzypasmowe jezdnie i ciąg wentylacyjny, to trudno się tym
rozmiarom dziwić. 4 000 ton to z drobnym kawałkiem 5442 fiaty seicento. 160 metrów to 88 stojących jeden na drugim ludzi o wzroście 1,80 m, albo (bez siedmiu metrów) wysokość do dachu Pałacu Kultury w Warszawie, lub też pięćdziesięciodziewięciopiętrowy blok z wielkiej płyty. Zdolność do zdejmowania warstwy o grubości 0,665 metra na minutę oznacza, że w ciągu godziny ten kolos jest w stanie posunąć się o 39,9 metra do przodu. Imponujące, prawda?

Wgryza się w ścianę przed sobą całym systemem obrotowych ostrzy, zgrupowanych w dwanaście zespołów, rozmieszczonych na promieniach także obrotowej głowicy – w ten sposób zagwarantowane jest to, że warstwa usuwanej ziemi jest rzeczywiście równomierna. Z tym, że ta megamaszyna przegryźć się musi przez 56 kilometrów gruntu, tworząc sieć tuneli, drążonych w ramach 15 projektów, podzielonych na sekcje: wschodnią, zachodnią, północną i południową.

Nic więc dziwnego, że całość inwestycji – to znaczy tunele i jezdnie naziemne – kosztować będzie szacunkowo 3 miliardy 670 milionów euro (kto chce, niech sobie przeliczy na złotówki – kwota i tak jest niewyobrażalna dla zwykłego śmiertelnika). I nic dziwnego, że prace prowadzi nie jedna maszyna, ale siedem – w większości o średnicy 15 metrów. Ceny tej maszyny nie podano, ale też musi być porażająca, a zbudowała ją – w częściach oczywiście – dostarczyła na miejsce i zmontowała japońsko-hiszpańska firma joint venture Mitsubishi Heavy Industries Ltd.i Duro Felguera SA.

Dotąd palma pierwszeństwa pod względem wielkości wśród EPB Tunnel Boring Machines przypadała czterem maszynom drążącym dwa równoległe tunele w Szwajcarii – od zachodu o długości 56,978 metra i od wschodu o długości 57,091 metra. Tunele te stworzą wygodne połączenie z Niemcami i Włochami. Maszyny te, zbudowane w Niemczech przez Herrenknecht AG, mają średnicę 12 metrów,
ważą po 3 000 tony a wraz z całym wyposażeniem każda ma długość 440 metrów. Z tym, że te maszyny muszą się przegryźć przez litą alpejską skałę, mając do usunięcia 24 miliony ton (czyli coś około piramid z 5 Gizeh), nic więc dziwnego, że posuwają się o wiele wolniej – „tylko” 25-30 metrów na dzień. Koniec prac przewiduje się na 2016-2017 rok, a kosztować one będą około 6 miliardów 428 milionów dolarów.

Wszystkie prace prowadzone są oczywiście pod stałym nadzorem geologów, niezależnie czy drąży się w dość miękkim materiale pod Madrytem, czy też w litej skale pod Alpami, bowiem każda zmiana charakteru materiału, przez który trzeba się przegryźć może oznaczać kłopoty, zaś wszechobecna przecież woda może pojawić się znikąd i spowodować jeśli nie katastrofę, to przynajmniej znaczące opóźnienie prac – jak to miało miejsce w Szwajcarii, gdzie awarii uległa jedna z maszyn, co oznaczało kilkumiesięczny remont, a tym samym i wyłączenie jej z pracy. Megarozmiary wymagają więc megaczasu na ewentualne naprawy. Kiedy się tak słyszy o takich maszynach, wykorzystywanych w takich robotach drogowych, a potem przejedzie się z na przykład Gdańska do Warszawy, to... na usta ciśnie się niejedno bardzo brzydkie słowo.