Подводные работы

Подводные работы разделяются на две группы: те, которые производятся хотя и ниже горизонта вод, но в огражденном пространстве, откуда вода выкачивается, и те, которые исполняются под водой при помощи целого ряда приспособлений. Первая группа относится к ряду сооружений на каналах и в морских портах: шлюзы, доки. Обычно место сооружения ограждается рядами шпунтованных досок или брусьев, заминаемых в грунт между направляющими сваями (Маяки, маячные сваи), соединенными двойными рядами схваток. Для большей непроницаемости или при значительной глубине выемки земли шпунтовое ограждение делается двойным, и промежуток заполняется глиной, часто с примесью соломы или навоза (перемычка) и даже бетоном. Доки в Марсели, построенные на площади в 6 гектаров, были исполнены за бетонной перемычкой, длиной в 1 км со створом, заполненным глиной. Высота  ее была 9 м. Бетонный массив в 0,45h  толщины заканчивался стенкой толщиной в 1 м и высотой в 2,40 м. Сваи перемычки имели сечение 0,30 м х 0,30 м и находились на расстоянии 2,50 м. Вдоль маяков на расстоянии 8 см  прикреплялось болтами листовое железо, шириной 0,25 м, и в образовавшийся паз пропускались горизонтально положенные шпунтовые доски. Иногда глина в перемычке уплотняется так: металлическая труба d = 7—8 см  опускается сквозь набитую в перемычке глину, и железной штангой, служащей поршнем, под ударами копра, глина прессуется в трубе. Заполнение марсельской перемычки бетоном делалось храпом — открывающимся железным ящиком в форме полуцилиндра. Когда перемычки готовы, насосами требуемой мощности —  большей частью центробежными — откачивается вода, и водоотлив поддерживается во все время дальнейших работ. Но в большинстве случаев, особенно при значительной глубине, работать приходится в самой воде, без возможности ее отлить. Такие работы крайне разнообразны и почти повторяют все типы обычных работ на суше: земляные, каменные — нарывные, бутовая кладка, бетон, облицовка и проч., — плотничные. Только часть земляных, каменных и нарывных работ может делаться без того, чтобы люди спускались под воду, в остальных случаях необходимость присутствия рабочих на месте самого производства работы требует специальных приборов с подачей свежего воздуха. Для земляных работ применяются следующие приспособления: землечерпалки, землесосы, храпы, эжекторы (см. землечерпание).

Вторая категория работ, не требующих присутствия рабочих на глубине, — взрывные (см.). В старину эти работы исполняли водолазы зубилом и молотом. Удар под водой получается слабый и эффект работы ничтожный. Пневматическое ручное зубило, введенное позднее, оказалось для подводных работ неприспособленным, и водолаз не мог плотно прижимать его к камню, т. к. при своем действии оно отбрасывало руки водолаза. В последние годы с развитием подводных и тоннельных работ бурение грунта редко производится вручную.

Кроме подводных земляных и взрывных работ, иногда делают и каменные — литой бетон. Для этой цели, после вырытия тем или иным способом котловина, опускается на дно его труба, большей частью из досок, и заполняется выше горизонта воды бетоном. Передвигая трубу, заставляют бетон спускаться и в то же время дополняют его сверху так, чтобы бетон не опускался ниже воды и не размывался.

В Ревеле, при постройке новых набережных и Купеческого мола, бетон спускался в воду из особых бетоньерок — ящиков с открывающимся дном, позволяющих сразу опустить в воду большую массу бетона (до ½  куб. саженей). Хотя бетон падал в воду сплошной массой и не промывался водой при падении, все же каждая порция его обмывалась и связь разных слоев получалась плохая. Поэтому для подводного бетона лучше применять непрерывно действующую трубу, или особые колбасы — длинные мешки, наполненные бетоном и укладываемые правильными рядами. Наконец, возможно опускание бетона в завязанных особой, легко распускающейся петлей, мешках.

Для подводного ремонта набережных в портах Средиземного моря Gariel применял подвижную палубу. Она состоит из двух деревянных столбов достаточной длины, чтобы выступать над поверхностью воды, и расположенных на расстоянии 2 м. Столбы соединены внизу горизонтальным брусом, и вдоль них идет металлический прут 0,15 м диаметром. Стенка образуется из дубовых досок 0,035 м толщины и 0,25 м—0,30 м ширины; на концах досок имеются металлические петли, надевающиеся на железный прут стойки. Прежде чем поставить палубу, очищают металлическими щетками поверхность старой кладки. Собранная палуба имеет с наружной стороны ящик, заполняемый камнем при опускании. При постановке палуба раскрепляется на определенном расстоянии от каменной кладки. Бетон опускается в промежуток между палубой и кладкой при помощи особой лопаты, согнутой под углом и образующей ковш, открытый сверху с одного боку. Рабочий наполняет на суше ковш бетоном, обмазывает его раствором толщиной 2 см  и, опустив осторожно, нагибает ковш и опоражнивает, его. Спущенный бетон осторожно трамбуется, чтобы не вымывать цемента и избежать образования молока. Качество цемента для морских подводных работ играет главную роль в прочности сооружений; к сожалению, этот вопрос, при массе, опытов и богатой литературе, до сих пор не получил окончательного решения. Присутствие магнезиальных солей в морской воде действует разрушающе на цемент. Громадные разрушения около 1840 года в портах Saint-Malo, La Rochelle, Havre заставили обратить внимание на этот вопрос, и к нему подходил последний судоходный конгресс. По-видимому, естественные пуццоланы или примесь кирпичной пыли дают наилучшие результаты. Во всяком случае, для подводных работ лучше делать правильную каменную кладку с наиболее тонкими швами вместо бетона. Поэтому в портах Средиземного моря часто массивы волноломов и под набережные и молы делаются не из бетона, а из бутовой кладки. Только применение сжатого воздуха позволяет производить наиболее тщательно самые разнообразные подводные работы. Принцип всех приборов: сжатый в закрытом сосуде воздух выгоняет из него воду, следовательно, если в опрокинутый кверху дном ящик ввести сжатый воздух, рабочие смогут в нем поместиться и исполнить требуемую работу. Приборы с сжатым воздухом — водолазный прибор, водолазный колокол кессоны разных типов, подводный гидростат (см. кессоны) и проч. Водолазный прибор, изобретенный Sibe, является самым простым и наиболее необходимым прибором для индивидуальной работы. Без него многие работы не могли бы быть сделаны — в нем человек свободно перемещается в воде и не только исполняет спасательные работы, но и целый ряд других — плотничные, каменные и т. д.

Рис. 1.

Для водолаза требуется иметь здоровые легкие и сердце, в остальном каждый рабочий легко свыкается. Водолазный прибор (рис. 1) состоит из: 1) насоса, помещенного в ящике на лодке; 2) водолазного костюма (рубаха) — из водонепроницаемого каучука, покрывающего все тело от плеч. Под него надевается вязаная фуфайка, кальсоны и колпак; 3) шлема — с металлическим наплечником, в котором зажимается резиновый костюм; 4) сапог (кеньги) из толстой кожи с свинцовыми подошвами; шлем овоидальной формы (чаще всего системы «Зибе и Герман» или «Денайруз») имеет 0,35 м высоты, 0,27 м ширины. Шлем закрепляется на наплечнике рядом винтовых барашков. На высоте глаз имеются толстые стекла (иллюминаторы); подвижное, но плотно зажатое стекло помещено против рта для того, чтобы водолаз по выходе из воды мог свободно дышать воздухом. Перед стеклами имеются решетки. Шлем и наплечник (манишка) сделаны из красной меди. В теплых странах, например, в Guaira, шлем надевается без резинового костюма и прижимается к положенной на плечи подушке при помощи особых помочей. Обмен воздуха происходит через тонкие трубки, проходящие около стекол. Свежий воздух поступает  сзади шлема через привинчивающийся резиновый рукав диаметром 0,035 м, соединенный с помпой. Порченый воздух выпускается особым клапаном, помещенным в задней части шлема, при нажатии на него головой водолаза. Этим же способом водолаз регулирует отчасти и давление. При надевании костюма только кисти рук остаются свободными и костюм плотно прижимается к руке. Иногда надеваются эластические резиновые повязки. На ноги надеваются башмаки с толстыми свинцовыми подошвами. Две свинцовых плиты (грузы) надеваются на грудь и на спину, без чего водолаз не смог бы погрузиться. Иногда вместо свинцовых блях водолаз обматывает вокруг себя цепь. Рукав, подающий воздух, привязывается к поясу и уже отсюда идет к насосу. На поясе имеется нож и в руках сигнальная веревка. Иногда в шлеме помещается телефон. Прежде чем, надеть шлем, продувают рукав, чтоб очистить его от пыли. Давление воздуха регулируется по указанию водолаза: дергая за веревку, он дает условные сигналы. При опускании в воду, как и во всех случаях работы в сжатом воздухе, нужно, особенно первое время, принимать некоторые предосторожности: при появлении шума в ушах или боли, не дыша носом, делают глотательное движение и тем уравновешивают давление по обе стороны барабанной перепонки. По выходе из сжатого воздуха люди должны остерегаться простуды, т. к. температура как в костюме, так и в кессонах довольно высокая и рабочие потеют. Водолаз может работать очень долго при небольших глубинах — до 10 м, но должен внимательно следить за своими движениями, чтобы не запутать рукава, особенно, если ему приходится перемещаться между сваями, каменными массивами или среди перегородок ряжа. Глубоководные работы для подъема затонувших судов редко удаются. Напримео, утонувший «Курфюрст», на 18 саженях глубины Ламанша, с каменистым грунтом, поднять не удалось, хотя в нем водолазы, по-видимому, хорошо заделали пробоину; английский броненосец «Victoria» также не был поднят. На такой же почти (17 саженей) редкой глубине работали водолазы для поднятия «Гангута», но вынули из воды только часть артиллерии, судна же спасти не смогли.

Рис. 2.

Водолазные работы крайне разнообразны: обследование подводных сооружений, накладывание пластырей и заделка пробоин  у судов, шурфы, разравнивание каменной набросим, некоторые плотничные работы, не требующие сильным, ударов, и т. д. Полный водолазный прибор стоит от 1 000 до 1 500 рублей. Более сложные работы, требующий одновременных усилий многих рабочих, производятся при помощи водолазных колоколов (см. кессоны), плавучих кессонов, погружаемых судов, гидростатов. Усовершенствованный Kennie и применяемый и сейчас в Англии водолазный колокол имеет форму приблизительно параллелепипеда, при ширине 1,38 м и высоте — снаружи 1,85 м и внутри — 1,72 м. Книзу он уширяется и удлиняется. Колокол целиком отливается из чугуна с достаточно толстыми стенками. В верхней части его имеется большое круглое отверстие, закрытое решеткой с круглыми дырами, снабженными кожаными клапанами, открывающимися вниз. От верхнего отверстия идет кожаный рукав к помпе, помещенной на судне. Колокол освещается 12 иллюминаторами с толстыми стеклами. В нем свободно помещаются на особых сидениях 2 человека. Общий вес прибора около 4 тонн. Помпа приводится в движение 4-мя рабочими и подает 4—5 куб. м свежего воздуха в час на человека, так чтобы порченый воздух не превышал 4—5%. Теплый порченый воздух собирается вверху и удаляется особым краном. При чистой воде в колоколе достаточно света. Сообщение с рабочими на судне условленными ударами о стенки колокола. Другой тип колокола — более усовершенствованный — сделан из листового железа, имеет двойное дно для водяного балласта и два шлюза рабочий и для подачи воздуха. Вес его около 6 тонн. Пpи помощи его удаляли камни, производили бурение. В Дублине Stoney пользовался для установки громадных массивов набережной чугунным колоколом, весом 80 тонн, площадью 6х6 = 36 кв. м при высоте 2 м (рис. 2). Шлюзовая труба имела 10 м длины и служила для удаления грунта. В Пола колокол имел раздвижную трубу. Указанные здесь колокола подвешиваются на судне, опускаются своим весом и поднимаются лебедками. При больших размерах приходите и делать приборы свободно плавающие, способные опускаться и подниматься собственными силами: путем регулировки количества водяного балласта и воздуха. Таких приспособлений довольно много; общий их недостаток: глубина погружения не может быть много больше 8 метров, иначе пришлось бы давать им чересчур большие размеры. Для удаления камней в Шербурге доктор Payene сделал особый колокол, названный им «погружаемым судном». Этот прибор, похожий на судно, разделен вертикальными перегородками на 3 отделения, из которых среднее имеет еще горизонтальную переборку с дверью, позволяющей рабочим оставаться в верхней или нижней части камеры. Нижнее помещение не имеет дна. До погружения судна сжимают воздух в боковых камерах, и рабочие помещаются вверху среднего отделения. Затем накачивают воду в боковые камеры и тем самым перегоняют сжатый воздух в помещение рабочих. Поступающая в боковые камеры вода заставляет колокол погружаться. Когда судно стало на место, открывают дверь, воздух  устремляется вниз и выгоняет из нижнего отделения воду; рабочие спускаются туда. Дли сохранения чистоты воздуха его прогоняют особым насосом через раствор щелочи: подающая воздух труба кончается ситком для того, чтобы раздробить струю и получить лучший контакт с жидкостью. Тот же изобретатель построил для порта в Fecamp прибор, названный им «подводным гидростатом». Он состоит из клепаного железного кессона, разделенного двумя горизонтальными переборками на 3 камеры. Рабочая камера (нижняя) без дна имеет форму квадрата, стороны которого по 8 м, и высоту 2 м. Вокруг нее двойные стенки образуют закрытый снизу коридор для помещения в нем водяного балласта. В рабочей камере может поместиться до 35 человек; над ней имеется вторая камера той же емкости, разделенная вертикальными переборками на 4 части, с кранами, сообщающимися с идущим вокруг коридором. Имеется пятый кран, дающий тот же расход воды, что 4 первые крана вместе, и соединяющий коридор с окружающей колокол водой. Третий этаж имеет стороны только в 5 м; 6-8 вспомогательных рабочих остаются здесь и принимают вынутые материалы или же подают их вниз. Шахат в 1,2 м стороной с дверью соединяет два отделения. В верхнем этаже имеется насос, всасывающий наружную воду и нагнетающий ее в боковой коридор, обслуживающий 4 отделения второго этажа. Перед спуском гидростата, люди помещаются в верхней камере и дверь в шахте закрывается. В это время средняя камера так же, как и верхняя, наполнена воздухом — вода входит только в нижнюю. Тогда открывают 4 крана в коридор и приводят в действие насос; всасываемая вода поступает в коридор и оттуда в 4 отделения среднего этажа, сжимая в них воздух. При открытии крана воздух проходит в нижнюю камеру и вытесняет из нее воду; в то же время средний этаж заполняется водой. Когда рабочая камера наполнится воздухом, прекращают действие помпы, закрывают краны, открывают дверь и спускают рабочих. По окончании работы люди поднимаются в верхнее отделение, закрывают за собой дверь, всасывающий конец помпы соединяют с рабочей камерой и перекачивают из нее воздух в средний этаж; вода под давлением воздуха вытекает в коридор и отсюда через пятый кран наружу. Аппарат делается плавучим, сам поднимается на поверхность, и рабочие могут выйти и передвинуть его на новое место. Гидростат построен легко и прочно; большие же размеры камеры позволяют рабочим оставаться несколько часов под водой, не страдая от порчи необмениваемого воздуха. Очень удачный тип плавучего кессона-колокола был построен  для порта Pointe des Galets и служил для выемки крупных камней со дна (рис. 3 и 4).

Рис. 3.

Рис. 4.

Размеры колокола — 14,20х8х9 метров. На потолке рабочей камеры высотой 2,20 м помещался чугунный балласт, уравновешивающий давление воды. Две трубы по 0,60 м диаметром служили для прохода рабочих и две другие по 1,50 м для подачи материалов. Эти трубы входят в камеру размером 12х3х2,60 м, снабженную двумя герметически закрывающимися дверями, служащими для удаления выемки. Машины помещались на шаланде, другая шаланда принимала подаваемые краном камни. Сжатый теплый воздух охлаждался естественно о стенки колокола. Дополнительный водяной балласт служил для подъезда и опускания колокола; в помощь ему на бортах шаланды помещены четыре домкрата. Для дока в Генуе, где требовалось при взрывных работах делать бурение, был построен легкий колокол размером 20х6,50 фут. Давление  воды уравновешивается чугунными болванками, помещенными на потолке рабочей камеры. Кессон подвешен на 24 домкратах, поставленных на подмостях. Рабочая камера имеет 2 м высоты, и под потолком ее помещены четыре тавровые балки; в подошве их перемещаются три пары колес, к осям  которых на скобе подвешены гидравлические вращательные буры Брандта. Диаметр бура — 6 м для шурфов мельче 2 метров и 10 м для более глубоких. Необходимое для работы бура давление получается без аккумуляторов — на шток водяного поршня насажен  другой поршень, имеющий площадь в 14 раз большую, чем первый. Пар при давлении в 5 atm. действует на больший поршень и в водяном прессе дает давление в 5х14=70 atm. После закладки в шурфы динамита и запалов (электрических), колокол временно удаляется для взрыва, затем ставится снова на место и скала выбирается. Стоимость подводных работ сильно изменяется от рода их и от способа учета производительности. Самая дорогая, несомненно, работа — водолазная, особенно потому, что вообще производительность ее ничтожна и трудно определяема.

Н. Галяшкин.