Geoinżynieria BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE drogi mosty tunele

RRozbudowaozbudowa KKanaanału PPanamskiegoanamskiego

Dagmara Dukała Geoinżynieria drogi mosty tunele

W Panamie realizowany jest projekt mający na celu dwukrotne zwiększenie przepustowości kanału. Dzięki niemu ten „inżynier- ski cud XIX w.” oraz bardzo ważne ogniwo w handlu międzynarodowym będzie jednym z najnowocześniej- szych kanałów na świecie. Bez inwestycji w ciągu kilku lat stałby się jedynie reliktem przeszłości

Kanał Panamski rozciąga się na przestrzeni około 80 km po- kowana, a małe odległości pomiędzy statkami stanowią dla między Oceanem Atlantyckim a Spokojnym. Rocznie przepły- nich zagrożenie. wa nim około 14 tys. jednostek (w 1914 r. - mniej niż 2 tys.), Ze względu na fakt, że obecna szerokość komory śluzy wy- transportujących miliony ton towarów (w 2011 r. 322 mln tzw. nosi 33,53 m, a długość 304,8 m, coraz trudniej jest manewro- „ Canal tons”. 1 tona PC=100 ft3=2,8317 m3). Jest to jed- wać największym jednostkom typu , liczącym 32,3 m na z najbardziej uczęszczanych dróg wodnych świata. Działa 24 szerokości, 294,1 m długości i maksymalnie 12 m zanurzenia godziny na dobę, 365 dni w roku. Zarządza nim The Panama w słodkiej wodzie. Takie kontenerowce ledwie mieszczą się Canal Authority. w kanale, a odległości ich burt od betonowych ścian obiek- Usytuowanie kanału jest bardzo ważne pod względem tu liczone są w zaledwie dziesiątkach centymetrów. Przepły- strategicznym i ekonomicznym. Jest on źródłem ogromnych nięcie jest więc ryzykowną operacją. Zdarza się, że jednostka dochodów Panamy – jednostki płacą za tranzyt średnio oko- uderza stalową burtą w betonową ścianę – wówczas może ło 100 tys. USD. Transport przez kanał stanowi około 5% dojść do uszkodzeń kadłuba. Co więcej, obecnie buduje się światowego handlu. Jeśli nie pojawią się żadne przeszko- już statki przekraczające podane wymiary i niemogące prze- dy, transport przez kanał zajmuje około 8–10 godzin (bez pływać przez Kanał Panamski – określane są one mianem uwzględniania czasu na zakotwiczenie). Z powodu dużego Post-Panamax. By nie zostać w tyle za konkurencją, m.in. natężenia ruchu coraz częściej zdarza się, że trasa jest zakor- większym Kanałem Sueskim, a także by unowocześnić obiekt

60 wrzesień - październik 5 / 2012 [40] BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE Geoinżynieria drogi mosty tunele

i wprowadzić go w XXI w., konieczna jest jego rozbudowa dziesiątkowała inżynierów i robotników (ponad 25 tys. ofiar), kosztem 5,25 mld USD. oraz wzrastających kosztów budowę wstrzymano w 1889 r. Po Realizacja projektu umożliwi korzystanie z kanału nawet więk- kilku latach Amerykanie wydzierżawili od Panamy teren pod szym statkom niż te typu Panamax. Szacuje się, że przepustowość kanał i w 1904 r. rozpoczęto prace. Projekt zmodyfikowano kanału zwiększy się wówczas dwukrotnie ( do około 600 PC i zwalczono choroby wśród pracowników. Dzięki temu możliwe ton rocznie). Prace przy rozbudowie kanału trwają dzień i noc. było ukończenie budowy w 1914 r. Od tego czasu Strefa Kanału Wykonawca ocenia, że zakończy budowę śluz i rozpocznie ich Panamskiego znajdowała się pod jurysdykcją amerykańską, zaś „suche” testy w I kwartale 2014 r., zaś we wrześniu 2014 r. zo- teren ten przekazano Panamie dopiero w 1999 r. staną one zalane wodą. Po przeprowadzeniu wszystkich badań Po wybudowaniu kanał zyskał miano „inżynierskiego cudu i odbiorów planuje się, że pierwsze superfrachtowce przepłyną XIX w.”, gdyż dzięki niemu, aby przedostać się z Atlantyku na nowymi śluzami przed majem 2015 r. Pacyfik, nie trzeba już było opływać całej Ameryki Południowej – taka podróż zajmowała kilka tygodni. Stanowił przykład naj- Kilka słów o historii kanału nowocześniejszej technologii i wygranej walki człowieka z bez- Pierwsze prace przy budowie kanału ruszyły w 1879 r. z ini- względną naturą. Od niemal 100 lat, czyli od kiedy kanałem prze- cjatywy Francuza, Ferdynanda de Lessepsa (twórcy Kanału su- płynął pierwszy statek, jest on bardzo ważnym ogniwem handlu eskiego), jednak z powodu epidemii malarii i żółtej febry, która międzynarodowego.

wrzesień - październik 5 / 2012 [40] 61 Geoinżynieria BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE drogi mosty tunele

Rys. 1. 1. Pogłębiane wejście do kanału od strony Atlantyku 2. Nowa śluza atlantycka 3. Jezioro Gatun

Jak to działa? narastać równomiernie, aby operacja ta nie skończyła się uszko- Obecnie na Kanale Panamskim znajdują się 3 zespoły śluz, dzeniem statku. Po wyrównaniu poziomów wrota otwierają się, dzięki którym statki mogą podnieść się z poziomu morza na a statek przepływa do kolejnej komory, gdzie sytuacja powtarza wysokość jeziora Gatun (26 m n.p.m). Po stronie atlantyckiej się do momentu, aż statek osiągnie poziom jeziora. Najtrudniej- znajduje się śluza Gatun (trzy stopnie do pokonania), zaś po szym odcinkiem jest połączenie południowego krańca jeziora stronie pacyficznej wybudowano dwa zespoły: Pedro Miguel Gatun ze śluzą pacyficzną Pedro Miguel, określane mianem (1 stopień) i (2 stopnie). Kanał ma dwa „pasy ru- Culebra Cut. Jest to około 13,7-kilometrowy bardzo wąski frag- chu”, a każdy z nich przechodzi przez trzy komory lub stopnie. ment pomiędzy skałami, z dużą liczbą zakrętów i ograniczoną Dzięki temu w tym samym czasie może się odbywać transport widocznością. Wskutek aktywności geologicznej tony ziemi co w obie strony. roku wpadają do wody, przez co stale trzeba pogłębiać przy Na statek wsiada tzw. pilot (w przypadku największych jed- użyciu potężnej pogłębiarki. Wydaje się, że pokonanie kana- nostek jest ich nawet kilku), który dba o bezpieczny transport łu na odcinku jeziora Gatun nie powinno być trudne z uwagi przez kanał. By pełnić tę odpowiedzialną funkcję trzeba uczyć na jego spory obszar, jednak nic bardziej mylnego. W Panamie się przez 8 lat. Gdy statek wpływa do pierwszej komory, naj- pora deszczowa trwa 8 miesięcy, częste są tu mgły i ulewne pierw zrzucane są z niego na brzeg grube stalowe liny, którymi deszcze ograniczające widoczność. Pomimo wyposażenia pi- mocuje się dziób i rufę do potężnych lokomotyw (o uciągu lotów w najnowocześniejszy sprzęt nawigacyjny, bezpieczne 350 kN każda), poruszających się po torowiskach po obu stro- nach kanału. Do bezpiecznego przeprowadzenia potężnego tankowca przez śluzy potrzeba około 6 takich pojazdów, a ich ruchy muszą być doskonale zsynchronizowane. Zmieniając napięcie lin statek utrzymywany jest na środku śluzy. Kiedy wpłynie do komory, wówczas wrota są zamykane, a woda z są- siadującej górnej komory przepływa do dolnej (pod wpływem grawitacji spływa z jeziora i wydostaje się przez 100 otworów w dnie komory). W ten sposób podnosząca się woda dźwiga jednostkę do poziomu następnej komory. Poziom wody musi

Rys. 2.

Istniejące śluzy

Statek o pojemności do 5 tys. TEU („twenty-foot equivalent unit”). 1 TEU = jednostka równoważna objętości kontenera o długości 20 stóp

Użycie przesuwanych wrót ułatwi ich Nowe śluzy konserwację

Statek o pojemności do 13 tys. TEU

62 wrzesień - październik 5 / 2012 [40] BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE Geoinżynieria drogi mosty tunele

wrzesień - październik 5 / 2012 [40] 63 Geoinżynieria BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE drogi mosty tunele

Rys. 3. 4. Culebra Cut 5. Kanał dostępu od strony Pacyfi ku 6. Jezioro Mirafl ores 7. Nowa śluza pacyfi czna 8. Pogłębianie wejścia pacyfi cznego

przepłynięcie kilkudziesięciu statków dziennie wymaga ciężkiej wykonywane w zakresie inżynierii lądowej – pogłębianie obej- pracy, mocnych nerwów i stałej czujności wielu ludzi, gdyż naj- mie zaledwie 5% robót. mniejszy błąd może skończyć się katastrofą. W celu zwiększenia pojemności kanału powstanie trzeci „pas ruchu” przeznaczony wyłącznie dla statków typu Post-Panamax. Zakres projektu rozbudowy kanału W tym celu zostaną wybudowane dwa zestawy śluz (jeden po Panamski megaprojekt należy do największych i najbardziej stronie Atlantyku i drugi po stronie Pacyfiku), każdy z trzema prestiżowych wśród realizowanych w ciągu ostatnich lat. Po- komorami, dziewięcioma zbiornikami wody do powtórnego wstaną tu komory śluzowe, z których każda będzie w podob- wykorzystania i ośmioma wrotami. Ponadto wykonawca wyba- nym rozmiarze co w tzw. śluzie Berendrecht, zlokalizowanej gruje kanały dostępu do nowych śluz: kanał od strony atlantyc- w belgijskiej Antwerpii (aktualnie największa na świecie). Re- kiej o długości 3,2 km oraz dwa kanały od strony pacyficznej alizacja inwestycji rozpoczęła się na początku września 2007 r. o łącznej długości 8 km (północny łączący nową śluzę z Gail- i od tamtej pory powstało ponad 27 tys. miejsc pracy. W ramach lard Cut, omijający jezioro Miraflores – o długości 6,2 km – oraz całego projektu wykonawca wydobędzie 150 mln m3 terenu południowy łączący nową śluzę w wyjściem na Ocean Spokoj- (wliczając pogłębianie kanału). ny – o długości 1,8 km). Zakres prac obejmuje też poszerzenie Przedsięwzięcie zostanie zrealizowane w ramach kontraktu i pogłębienie istniejących kanałów żeglugowych, a także pod- „zaprojektuj i buduj”. W zdecydowanej większości prace będą niesienie poziomu wody w jeziorze Gatun biegnącym przez ka- nał – z 26,7 do 27,1 m n.p.m. Przy okazji rozbudowy kanału zo- stanie rozwiązany stary problem polegający na ogromnej stracie wody słodkowodnej przy otwarciu śluz. W jeziorze Gatun wody jest za mało, by bez problemu śluzować potężne statki, dlatego w ramach prac powstaną zbiorniki do odzysku 60% wody (do powtórnego wykorzystania). Tym samym woda do napełniania komory nie będzie pochodzić z jeziora, a z takiego zbiornika. Projekt spełnia restrykcyjne wymagania ekologiczne – ssaki, ptaki i gady zostały przeniesione na inny teren, a za każde wy- cięte drzewo sadzone są trzy inne. Nowoczesne śluzy dla superfrachtowców Nowe śluzy powstają tuż obok dawnych – dzięki takiemu rozwiązaniu mniejsze statki będą mogły korzystać ze starych śluz, a potężne superfrachtowce – z nowych. Do kontrolowa- nia pozycji jednostek w nowych komorach zamiast potężnych lokomotyw będą stosowane holowniki. Każda komora będzie liczyć 427 m długości, 55 m szerokości oraz 18,3 m głębokości. Budowa nowych śluz jest ogromnym wyzwaniem inżynieryj- nym. Kontrakt ten realizuje od sierpnia 2009 r. Grupo Unidos por el Canal (GUPCSA), czyli międzynarodowe konsorcjum zło- żone z firm: hiszpańskiego Sacyr Vallehermoso S.A., włoskie- go Impregilo SpA, belgijskiego Jan de Nul oraz panamskiego Constructora Panama S.A. Poszczególne elementy śluz powstają w różnych częściach świata, np. przesuwane wrota we Wło- szech, a zawory w Korei Południowej. Wrota nowych śluz nad Pacyfikiem mają być prawie dwu- krotnie większe niż obecnie. Te nowoczesne stalowe konstruk- cje będą jednym z najtrudniejszych do wykonania elementów całego projektu. Obecne wrota przypominają dwuskrzydłowe drzwi wahadłowe. Zamiast projektowania podobnych wybra- no model zastosowany w śluzie w Antwerpii. Do nowych śluz

64 wrzesień - październik 5 / 2012 [40] BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE Geoinżynieria drogi mosty tunele

wrzesień - październik 5 / 2012 [40] 65 Geoinżynieria BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE drogi mosty tunele

trwają prace przy pogłębianiu kanałów dostępu od strony Pacy- fiku i Atlantyku, jak również jeziora Gatun i Celebra Cut. Do 31 sierpnia br. w ramach prac związanych z pogłębianiem i posze- rzaniem obu wejść do Kanału Panamskiego (od strony Pacyfiku i Atlantyku), jak również obecnych kanałów nawigacyjnych, Celebra Cut i jeziora Gatun wydobyto 47,3 mln m3 terenu; • Wejście pacyficzne – kontrakt realizuje od 2008 r. belgijska fir- ma Dredging International Panama S.A. (DI). Prace obejmują poszerzenie wejścia do kanału od strony Oceanu Spokojnego do minimum 225 m i jego pogłębienie do 15,5 m, jak rów- Rys. 4. Wizualizacja nowej śluzy od strony Atlantyku nież częściowe wykopanie południowego kanału dostępu do śluzy pacyficznej. W tym celu należy wydobyć 8,7 mln będzie potrzebnych w sumie 16 przesuwanych wrót, przetacza- m3 terenu. DI zaangażowało ciężki sprzęt, m.in. pogłębiarkę nych prostopadle do komory śluzy i chowanych w jej ścianie. D’Artagnan, jedną z najpotężniejszych tego typu maszyn na Będą grubsze i mocniejsze, dzięki czemu lepiej przeciwstawią świecie. Prace mają zakończyć się jeszcze w tym roku; się ogromnemu parciu wody. Ich największą zaletą jest to, że • Trzeci zestaw śluz (the Third Set of Lock) – w trakcie prac można je konserwować bez wyłączania całej śluzy z użytku. usunięto teren m.in. z komór (górnej, środkowej i dolnej), Ich rolę przejmują wówczas wrota zapasowe, a główne można środkowych i dolnych zbiorników oszczędzania wody, pół- w tym czasie osuszyć i naprawić. nocnego kanału dostępu oraz częściowo z tam. W II kwartale Ponadto przelewanie wody przez system rurociągów będzie br. na placu budowy śluz po stronie atlantyckiej pracowano inne niż rozwiązanie przyjęte przez pierwszych budowniczych przy betonowaniu dna komór i tuneli do nich prowadzących. Kanału Panamskiego. Opróżnianie i napełnianie komory bę- Dodatkowo trwało wylewanie betonu konstrukcyjnego na ob- dzie odbywało się bez użycia pomp (tylko dzięki grawitacji) szarach przeznaczonych pod zawory oraz w górnej, środkowej w ciągu 10 minut (bez użycia wody ze zbiorników lub 17 minut i dolnej komorze. Do końca czerwca br. zużyto 399 700 m3 be- przy jej zastosowaniu) przez otwory w ścianach, zamiast przez tonu. Prace ziemne są kontynuowane przy wejściu do kanału przelewy denne. od strony Oceanu Atlantyckiego. W ramach budowy trzeciego Poważnym zagrożeniem są trzęsienia ziemi. W Panamie dość zestawu śluz do 31 sieprnia 2012 r. wydobyto już 32 mld m3 często rejestruje się wstrząsy, ponieważ kraj ten leży na styku spośród zaplanowanych 47,5 mld m3; kilku płyt tektonicznych. Najpoważniejszym skutkiem silnego • Wejście od strony Oceanu Atlantyckiego – prace realizuje od trzęsienia byłoby pęknięcie zapory na jeziorze Gatun, które 2009 r. Jan de Nul j.v. i obejmują one pogłębianie i „suchy” w takim przypadku opróżniłoby się, a kanał zostałby wyłączo- wykop niemal 17,9 mln m3. Kontrakt dotyczy pogłębienia ny z użytku nawet na kilka lat (zanim jezioro ponownie by i poszerzenia istniejącego wejścia od Atlantyku od 198 do się napełniło wodami z opadów). Jednak jest mało prawdopo- min. 225 m, jak również pogłębienie dostępu do nowej atlan- dobne, aby doszło do tak poważnego kataklizmu, który zdo- tyckiej śluzy; łałby uszkodzić zaporę. Inżynierowie muszą jednak ograniczyć • Jezioro Gatun i Culebra Cut – zadanie to zakłada usunięcie wpływ wstrząsów na nowe śluzy. około 29 mln m3 terenu. Prace obejmują pogłębienie jeziora oraz kanału wzdłuż Celebra Cut. Kontrakt wygrały firmy Jan Aktualny stan prac na poszczególnych odcinkach de Nul oraz DI; • Kanał dostępu od strony pacyficznej – prace przy wykopie • Podniesienie poziomu jeziora Gatun – to zadanie polega- kanału łączącego nową śluzę od strony Pacyfiku z Celebra jące na pogłębieniu dna jeziora o 45 cm, z 26,7 do 27,1 m Cut rozpoczęły się we wrześniu 2007 r. Do 31 sierpnia br. n.p.m. Dzięki temu zwiększy się dzienna pojemność zbiorni- wydobyto już 42 mln m3 terenu, a trzy z czterech kontraktów ka o około 165 mln m3 wody. Ponadto trzeba zmodyfikować w tym zadaniu zostały już zrealizowane. Zatapianie północne- hydrauliczne ramię, które otwiera i zamyka wrota przy śluzie go kanału dostępu o powierzchni 13 ha dla statków Post-Pa- Gatun, jak również same wrota. Do kwietnia 2012 r. powięk- namax zakończono w 2011 r. W ramach prac powstaje rów- szono siedem wrót. Ponadto trwają testy prototypowych cy- nież 2,3-kilometrowa tama oddzielająca jezioro Miraflores od lindrów do hydraulicznych ramion.  wód nowego kanału. Jest ona niezbędna z tego powodu, że nowy kanał będzie działał 10 m powyżej poziomu obecnego Tekst powstał w oparciu o materiały udostępnione przez: The kanału. Prace objęły również oczyszczenie 400 ha lądu ; Authority oraz Jan de Nul j.v. • Pogłębianie – częścią projektu jest pogłębianie istniejącego ka- nału, co umożliwi tranzyt największych tankowców. Aktualnie

66 wrzesień - październik 5 / 2012 [40] BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE Geoinżynieria drogi mosty tunele

wrzesień - październik 5 / 2012 [40] 67 Geoinżynieria BUDOWNICTWO INŻYNIERYJNE drogi mosty tunele

68 wrzesień - październik 5 / 2012 [40]