Введение

Трансбейский туннель — подводный железнодорожный туннель, по которому проходят четыре линии Bay Area Rapid Transit под заливом Сан-Франциско между городами Сан-Франциско и Окленд в Калифорнии. Длина туннеля составляет 5,8 км, он примыкает к двум проложенным туннелям. Общая протяженность железнодорожного участка между ближайшими станциями (одна из которых подземная) составляет 10 км. Максимальная глубина туннеля — 41 метр ниже уровня моря. Трансбейский туннель был построен с использованием технологии погружных туннелей: 57 секций были изготовлены на суше, транспортированы к месту строительства, погружены и закреплены на дне, в основном, путем засыпки песком и гравием по бокам. Открытый в 1974 году, туннель стал последним участком оригинальной системы BART, введенным в эксплуатацию. По Трансбейскому туннелю проходят все линии BART, кроме Оранжевой, что делает его одним из самых загруженных участков системы по пассажиропотоку и интенсивности движения поездов. В часы пик через туннель проезжают более 28 000 пассажиров в час, с интервалами движения до 2,5 минут. Поезда BART могут развивать максимальную скорость в туннеле до , однако обычно они движутся со скоростью до , за исключением случаев, когда необходимо наверстать упущенное время из-за задержки.

Ранние концепции

Идея подводного железнодорожного туннеля, пересекающего залив Сан-Франциско от Оукленд-Пойнт, была предложена эксцентричным императором Сан-Франциско Нортоном в прокламации, изданной им 12 мая 1872 года. 17 сентября 1872 года император Нортон издал еще одну прокламацию, угрожая арестовать руководителей городов Окленда и Сан-Франциско за игнорирование его предыдущей прокламации. Официальное рассмотрение этой идеи впервые было осуществлено в октябре 1920 года генерал-майором Джорджем Вашингтоном Гоеталсом, строителем Панамского канала. Трасса предлагаемой Гоеталсом трубы, от подножия улицы Маркет-стрит до мола в Окленде, была почти идентична современной Трансбей-трубе. Его предложение предусматривало строительство на илистом дне залива, что учитывало некоторые аспекты сейсмостойкости будущей Трансбей-трубы, и оценивалось в сумму до 200 миллионов долларов. Конкурирующий проект моста и туннеля был предложен в июле 1921 года Джей Випондом Дэвисом и Ральфом Моджески, трасса которого была ближе к предлагаемому Южному переходу между Миссион Рок и Потреро Пойнт в Сан-Франциско, направленному на восток к Аламиде. Дэвис и Моджески критиковали проблемы с вентиляцией, которые могли возникнуть в длинном комбинированном автомобильном и железнодорожном туннеле, косвенно поддерживая идею выделенного туннеля для электрифицированного железнодорожного транспорта. К предложению Дэвиса и Моджески присоединились двенадцать других проектов по переправе через залив, представленных в октябре 1921 года, некоторые из которых предусматривали железнодорожное сообщение через длинные туннели. В 1947 году совместная комиссия армии и флота рекомендовала строительство подводного туннеля для разгрузки автомобильного движения на десятилетнем мосту Бэй. Рекомендация была включена в отчет, составленный для оценки целесообразности плана Ребера.

Строительство

Сейсмические исследования начались в 1959 году, включая программы бурения и испытаний в 1960 и 1964 годах, а также установку системы регистрации землетрясений на дне залива. Маршрут трубы был изменен после того, как предварительные исследования не позволили выявить непрерывный профиль скальных пород, что потребовало более точного бурения и зондирования дна залива. Маршрут намеренно выбирали так, чтобы по возможности избегать скальных пород, чтобы труба могла свободно изгибаться, избегая концентрации напряжений при изгибе. Концептуальное проектирование и выравнивание маршрута были завершены к июлю 1960 года. Отчет 1961 года оценил стоимость Трансбейского тоннеля. Строительство тоннеля началось в 1965 году, и конструкция была завершена после опускания последней секции 3 апреля 1969 года. До начала отделочных работ 9 ноября 1969 года труба была открыта для посещения, и посетители могли пройти по небольшой ее части. Укладка путей и электрификация, необходимые для поездов, были завершены в 1973 году, а тоннель был открыт для движения 16 сентября 1974 года, на пять лет позже первоначально запланированного срока завершения, после устранения замечаний Комиссии по коммунальным услугам штата Калифорния относительно автоматизированной системы управления движением. Первый пробный заезд был выполнен поездом под автоматическим управлением 10 августа 1973 года. Поезд № 222 прошел от до за семь минут со скоростью и вернулся за шесть минут на полной скорости , перевозя около 100 пассажиров, включая представителей BART, официальных лиц и журналистов. Тоннель проложен в траншее шириной 18 метров с гравийным основанием глубиной 1 метр. Лазеры использовались для управления углублением траншеи и укладкой гравийного основания, обеспечивая точность маршрута в пределах для траншеи и для основания. Для строительства траншеи потребовалось выдребить из залива материала. Конструкция состоит из 57 отдельных секций, которые были построены на суше на верфи Bethlehem Steel на пирсе 70 и отбуксированы в залив на большой катамаран-барже. После завершения стальной оболочки были установлены водонепроницаемые переборки и заливался бетон для формирования внутренних стен толщиной 1 метр и балластного слоя. Затем секции поднимали на место (позиционировали над местом установки), а баржа пришвартывалась к дну залива, служа временной платформой с натяжными опорами. Секция балластировалась гравием перед опусканием в траншею, заполненную мягким грунтом, илом и гравием для выравнивания по дну залива. После установки секции водолазы соединяли ее с уже установленными под водой секциями, удаляли переборки между секциями и укладывали защитный слой песка и гравия по бокам. На строительство было потрачено 90 миллионов долларов, а остальная сумма пошла на укладку рельсов, электрификацию, вентиляцию и системы управления поездами.

Конфигурация

Западный конец туннеля напрямую соединен с подземной станцией метро на Маркет-стрит в центре города, рядом со зданием Ферри, к северу от моста Бэй-Бридж. Туннель проходит под западным пролетом моста Бэй-Бридж между полуостровом Сан-Франциско и островом Ерба Буэна и выходит в Окленде на 7-й улице, к западу от межштатной автомагистрали 880. Туннель состоит из 57 секций; длина каждой секции составляет от до . Для соответствия трассе 15 секций туннеля были изогнуты в горизонтальной плоскости, 4 – в вертикальной, 2 – и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях, а остальные 36 секций являются прямыми. Толщина стальной оболочки составляет . Вентиляция туннелей осуществляется в атмосферу на концах в Сан-Франциско и Окленде, а также между собой (через верхнюю галерею) с помощью дистанционно управляемых заслонок размером 6 футов (2 м) в длину и 3 фута (1 м) в высоту, расположенных над каждой третьей дверью, что обеспечивает шесть степеней свободы (перемещение вдоль и вращение вокруг трех осей). Конструкция соединений позволяет смещение до вдоль оси туннеля и до в вертикальной или поперечной плоскостях. Над переходной конструкцией (вентиляционной шахтой) в Сан-Франциско, расположенной на пирсе за зданием Ферри, был построен ресторан. Вентиляционная шахта в Окленде находится в центре контейнерной площадки порта Окленд.

Сейсмическая модернизация

Трансбейский туннель потребовал сейсмоусиления как снаружи, так и внутри. Общая стоимость сейсмических работ была оценена в 2004 году в $1,5 млрд. Однако осадка туннеля в его траншее и землетрясение в Лома-Приета уменьшили допустимую подвижность сейсмических соединений до минимальных значений. Исследованию 1991 года последовало более детальное исследование сейсмической уязвимости BART, опубликованное в 2002 году, которое пришло к выводу, что засыпка вокруг туннеля может быть подвержена разжижению грунта во время сильного землетрясения, что может привести к отрыву легкого пористого туннеля от его анкеров или к перемещениям, превышающим пропускную способность скользящих сейсмических соединений. Работы по сейсмоусилению потребовали уплотнения засыпки для повышения ее плотности и снижения склонности к разжижению. Уплотнение началось летом 2006 года с восточного конца туннеля, на территории, принадлежащей порту Окленда. В статье 2010 года было заключено, что величина подъема туннеля из-за разжижения ограничена, исходя из результатов моделирования возможных механизмов разжижения, и была поставлена под сомнение целесообразность усилий по уплотнению. Внутри туннеля BART начала масштабную программу сейсмоусиления в марте 2013 года, которая включала установку тяжелых стальных плит в наиболее нуждающихся в укреплении местах для защиты от боковых перемещений во время землетрясения. Для работы с плитами толщиной в 500 мм был построен специальный транспортёр; после подъема плиты крепились болтами к существующим бетонным стенам и сваривались между собой. Контракт на установку был заключен с California Engineering Contractors. Чтобы завершить эти работы в 2013 году, BART закрывал один из двух проходов туннеля в начале рабочей недели (вторник, среда и четверг), что приводило к задержкам в 15–20 минут. Работы, первоначально запланированные на 14 месяцев, были завершены в декабре 2013 года после всего 8 месяцев строительства. В декабре 2016 года BART заключил контракт на проведение дальнейших работ по сейсмоусилению. В рамках этого этапа будет установлена новая стальная облицовка и насосы большей производительности для снижения вероятности затопления туннеля, поскольку существующие насосы окажутся недостаточными в случае наиболее сильного сейсмического события. Работы планировалось начать летом 2018 года, и их завершение займет более двух лет. Движение через туннель будет сокращено или полностью прекращено в течение первого и последних трех часов рабочего дня.

Январь 1979 г. пожар

17 января 1979 года, примерно в 6 часов вечера, на семивагонном поезде (поезд № 117), следовавшем в Сан-Франциско, произошел электрический пожар, когда он проезжал через туннель. Один пожарный (лейтенант Уильям Эллиотт, 50 лет, из пожарной службы Окленда) погиб от отравления дымом и токсичными испарениями (выделявшимися при горении пластиковых материалов) во время тушения пожара. Сорок пассажиров и два сотрудника BART, находившиеся в поезде, были спасены другим поездом, двигавшимся навстречу. Плохая связь и координация затруднили реагирование, а уроки, извлеченные из этого пожара, сыграли ключевую роль в разработке руководящих принципов Национальной ассоциации противопожарной защиты для транспортных систем (NFPA 130, Стандарт для рельсового транспорта с фиксированным маршрутом и пассажирских железнодорожных систем). Однако движение поездов BART через Трансбейский туннель возобновилось только в апреле 1979 года, при этом комиссар Калифорнийского управления коммунальных услуг Ричард Д. Грейвелл предупредил, что "пассажиры BART, пользующиеся его услугами, должны полностью осознавать, что данный приказ [о возобновлении движения] ни в коем случае не гарантирует безопасное обслуживание". Пожарные службы Окленда и Сан-Франциско раскритиковали руководство BART за то, что оно не передало управление чрезвычайной ситуацией пожарным. Самым крупным событием на сегодняшний день стало землетрясение в Лома-Приета в 1989 году. Во время землетрясения 1989 года поезду, проезжавшему через туннель, было приказано остановиться, хотя машинист не сообщил об ощутимых толчках. После осмотра туннель был признан безопасным и вновь открыт всего через шесть часов, а регулярное движение возобновилось через двенадцать часов после землетрясения. Многие автомагистрали в этом районе были повреждены, а с закрытием моста Бэй-Бридж на месяц из-за обрушения части верхнего пролета на нижний пролет на восточном участке, Трансбейский туннель оставался единственным проезжим прямым путем между Сан-Франциско и Оклендом.

Пешеходы

В октябре 2012 года и августе 2013 года пешеходы проникали в метро через станцию, что приводило к остановкам и задержкам в движении поездов Transbay. В конце декабря 2016 года мужчина проник в тоннель через портал на станции Embarcadero и оставался там более часа; пока полиция искала его, поезда продолжали движение по тоннелю на низкой скорости в ручном режиме.

Неисправность оборудования

Служба неоднократно прерывалась из-за застревания поездов в Трансбейском тоннеле, что частично связано с износом оборудования. Помимо пожара 1979 года, во время движения по тоннелю в марте 2010 года поезд отцепился и был автоматически остановлен из-за поломки сцепного устройства. В сентябре 2014 года в тоннеле столкнулись два сервисных автомобиля, повредив участок пути и вынудив движение поездов BART использовать только один путь. В январе 2015 года поезд был вынужден остановиться в тоннеле из-за случайного срабатывания тормозов на одном из вагонов. В декабре 2016 года поезд был переведен в ручное управление и двигался с пониженной скоростью после остановки в тоннеле, а в апреле 2017 года неисправные тормоза заставили поезд остановиться в тоннеле.

Шум

Согласно опросу 2010 года, проведенному San Francisco Chronicle, Трансбейский тоннель – самая шумная часть системы BART, где уровень звукового давления внутри поезда достигает 100 децибел (что сопоставимо с уровнем шума от отбойного молотка). Этот шум, который, по словам представителей BART, "описывают как вопли банши, крики совы или вышедший из-под контроля ТАРДИС из "Доктора Кто"", усиливается из-за бетонной конструкции и того факта, что рельсы изогнуты в месте пересечения тоннеля под мостом Сан-Франциско – Окленд-Бэй, что вызывает пронзительный визг.

Морской транспорт

Проходящие через залив суда могут повредить аноды, используемые в системе катодной защиты туннеля при отбрасывании якоря. Поскольку аноды выступают из заполненной траншеи, окружающей туннель, они более уязвимы к повреждениям. Морскому транспорту запрещено сбрасывать якорь над туннелем, но BART проводит регулярные проверки на предмет повреждения анодов. 31 января 2014 года движение по туннелю было временно приостановлено после того, как дрейфующий грузовой корабль бросил якорь рядом с ним в 8:45 утра, чтобы удерживать позицию. Береговая охрана уведомила представителей BART в 11:55 утра, что, судя по местоположению судна, якорь находится вблизи туннеля, что привело к приостановке движения по туннелю примерно на 20 минут для проведения осмотра. Повреждений не обнаружено, и туннель был вновь открыт в 12:15 дня. Позднее лоцманы отметили, что корабль встал на якорь в 366 метрах к юго-западу от туннеля. Два поезда, находившиеся в туннеле, были остановлены во время проведения осмотра. Задержка поездов составила от 15 до 20 минут, а нормативное движение было возобновлено около 13:00. В апреле 2017 года плавучий кран Vengeance, работавший на BART на обслуживании анодов туннеля, опрокинулся и затонул ночью во время поздней зимней бури. Кран остановился на насыпи, перекрывающей Трансбейский туннель, но не нарушил движение. Основной проблемой была потенциальная утечка дизельного топлива, которую водолазы устранили в течение суток.

Будущее

В 2007 году, когда BART отмечал 50-летие своего создания, он объявил о своих планах на следующие 50 лет. Определив, что существующий туннель достигнет предельной пропускной способности к 2030 году, агентство разработало планы, включающие строительство нового отдельного Трансбейского туннеля под заливом Сан-Франциско, который будет проложен параллельно и южнее существующего Трансбейского туннеля. Предлагаемый четырехпутевой туннель должен выйти к Трансбейскому транспортному центру, обеспечивая пересадку на Caltrain и планируемую систему California High Speed Rail (CHSR). Второй туннель будет включать два пути для поездов BART и два пути для обычных/высокоскоростных железных дорог (система BART и обычные железные дороги США используют различные и несовместимые ширины колеи и работают по разным правилам безопасности). В 2018 году BART и CCJPA, агентство, ответственное за пригородные железнодорожные перевозки Capitol Corridor, начали планирование проведения исследования технической осуществимости для определения оптимальных вариантов трассировки предлагаемого второго перехода. В рамках исследования будут рассматриваться варианты железнодорожных путей со стандартной шириной колеи для обеспечения связи с Caltrain, CHSR, Capitol Corridor и, возможно, другими железнодорожными службами. По состоянию на март 2023 года, строительство объединенного четырехпутевого туннеля или двух отдельных туннелей для BART и обычных железных дорог признано нерентабельным из-за снижения пассажиропотока в районе залива; планировщики изучают возможность строительства единственного туннеля, предназначенного либо для обслуживания BART, либо для региональных железнодорожных перевозок. CCJPA рассматривает три возможных маршрута: один для региональных железных дорог и два для расширения сети BART.

В СМИ

Во время строительства Трансбейский туннель также ненадолго использовался в качестве съемочной площадки для финала фильма Джорджа Лукаса «THX 1138». Финальный вертикальный подъем к свету был фактически снят с повернутой на 90 градусов камерой в недостроенном (и явно горизонтальном) Трансбейском туннеле. Сцена была снята до установки опорных конструкций, и персонаж Роберта Дюваля использовал обнаженные арматурные стержни в качестве лестницы. Телевизионная адаптация серии книг Терри Брукса «Шаннара», «Хроники Шаннары», частично происходит в районе залива, а часть путешествия/квеста пролегает через Трансбейский туннель. В одной из первых секций видеоигры Dead Space используется звуковой семпл, записанный во время поездки по Трансбейскому туннелю.