Кулебрская выемка

Куле́брская вы́емка^[1] (исп. Corte Culebra, англ. Culebra Cut; от исп. culebra — змея^[2]) — искусственная долина длиной 13,7 км, проложенная сквозь глинисто-сланцевые возвышенности в Панаме, составная часть Панамского канала. Это наиболее сложный участок канала, оказавший существенное влияние на сроки и стоимость его создания. Строительство выемки велось в период с 1882 по 1913 год: сначала французской компанией Compagnie Universelle du Canal Interocéanique de Panama плод руководством Фердинанда де Лессепса, затем федеральным правителсьством США.

Названная в честь горного перевала, выемка в 1915—2000 годах официально носила имя Гайяра в честь майора Дэвида дю Буа Гайяра — военного инженера, возглавлявшего работы на этом участке Панамского канала в 1908—1913 годах. Долина находится под угрозой оползней, которые неоднократно происходили в прошлом из-за особенностей геологического строения центральной части Панамского перешейка.

Кулебрская выемка представляет собой наиболее сложный с геотехнической точки зрения участок Панамского канала, проходящий через континентальный водораздел в центральной Панаме. Длина выемки, если измерять её от южной оконечности озера Гатун в Гамбоа до шлюзов Педро-Мигель на тихоокеанской стороне, составляет около 13,7 км^[3].

Поперечное сечение выемки имеет форму трапеции. В ходе эксплуатации проход несколько раз расширялся; после последнего из них в 2001 году ширина увеличилась до 192 м на прямых участках и до 222 м на изгибах, что позволило увеличить пропускную способность артерии на 20 %^[4][5]. По данным 2023 года, угол наклона откосов в среднем составляет около 7° — значительно ниже 20°, существовавших в 1914 году, когда канал был открыт^[6].

На участке Кордильер, через который проложена Кулебрская выемка, на глубину канала преобладают вулканические и осадочные породы формаций эпохи миоцена. Верхний вулканический слой состоит исключительно из магматических пород: базальтовых и базальто-андезитовых силлов, даек и потоков, сформированных не позднее 15 млн лет назад. С точки зрения петрографических характеристик, он характеризуется сильно ориентированными пластинчатыми кристаллами плагиоклаза. Непосредственно под этим слоем также преобладают базальты, но обладающие иной структурной конфигурацией и текстурой. Это подразделение, известное как формация Педро-Мигель, включает в себя твёрдые базальтовые пирокластические потоки, базальтовые и андезитовые туфы, образовавшиеся в результате вулканической активности 18,4 ± 1,07 млн лет назад. Толщина слоя в районе выемки около 185 м^[7].

Ещё ниже залегают породы формации Кукарача, возраст которых оценивается приблизительно в пределах 19 млн лет. Он включает в себя континентальные светло-коричневые, красноватые и зелёные аргиллиты и глинистые сланцы, перемежающиеся с речными конгломератами и песчаниками. Эти осадочные породы накапливались в тот период, когда на месте суши в этом районе находился морской пролив. Толщина слоя в районе выемки около 78 м^[7]. При насыщении влагой сопротивление сдвига этих пород значительно уменьшается, и они на неровной поверхности начинают скользить под действием силы тяжести, либо выдавливаются внутрь канала пот тяжестью более прочных базальтовых пород^[8].

Породы формации Кукарача подстилаются морскими отложениями формации Кулебра, представленными чёрными песчаниками и аргиллитами, возрастом 23,07 ± 0,53 млн лет в основании и 19,12 ± 0,42 млн лет на вершине. Толщина этой формации около 130 м^[7].

Изначальное топографическое исследование района будущего Панамского канала выполнили американские предприниматели, строившие железную дорогу через перешеек в 1850—1855 годах. Они первыми измерили и нанесли на карту седловину между возвышенностями Голд-Хилл и Контракторс-Хилл в 16 км от Панамы — как оказалось, она возвышалась над уровнем моря на высоте всего 83,8 м — ниже, чем любой другой проход через континентальный водораздел в пределах Центральной Америки (в 1906 году повторное измерение показало, что высота седловины несколько выше — 101,6 м)^[9][10].

Кулебра, или железнодорожная станция под названием Саммит на вершине перевала, упоминается в очерке путешественника Роберта Тоумса, изданном в 1855 году — в год окончания строительства железной дороги. Автор со ссылкой на начальника пути сообщает, что на этом самом высоком участке пути «была прорыта выемка длиной 1300 футов и глубиной 24 фута, с объёмом выкопанного грунта 30 тыс. кубических футов»^{[комм 1][11]}. Тоумс описывает Кулебру как небольшое поселение из примерно сорока побеленных лачуг и бамбуковых хижин, среди которых выделяется питейное заведение с яркой вывеской и некачественным бренди. По словам автора, за несколько месяцев до его появления в этом посёлке находилась конечная станция, на которой следующие в Панаму и далее в охваченную золотой лихорадкой Калифорнию путешественники пересаживались на мулов^[12].

Во второй половине XIX века американцы активно изучали перспективные районы для строительства канала между Атлантическим и Тихим океаном. В частности, в 1870 и 1873 годах две организованные президентом США Улиссом Грантом экспедиции под командованием Томаса Селфриджа (младшего), каждая численностью более ста человек, тщательно исследовали Панаму в регионе Дарьен и в долине реки Чагрес: проводили нивелирование и картографирование местности, измеряли глубину и скорость течения рек, вели записи о климате и характере местных жителей^{[комм 2][14][15]}. В конечном счёте американцы признали варианты прокладки маршрута через колумбийский Департамент Панама нецелесообразными, остановив свой выбор на Никарагуа^[15][13].

Помимо американцев, твёрдое желание построить судоходный проход между океанами выразил французский инженер Фердинанд Де Лессепс, только что с триумфом закончивший Суэцкий канал. По его заданию морской офицер Арман Реклю при содействии молодого панамского инженера Педро Сосы потратил на осмотр седловины к востоку от железной дороги 18 дней и по возвращению во Францию выдал положительное заключение относительно возможности строительства бесшлюзового канала в этом районе^[16]. В конечном счёте при поверхностных расчётах, действуя лишь под влиянием авторитета Лессепса, французы опередили США, первыми в 1881 году начав строительство на перешейке^[17][18].

Французы планировали построить канал на уровне моря, при этом в районе Кулебры его ширина по ватерлинии должна была составить 28 м, ширина по дну 25 м, глубина воды 9 м^[19]. Угол наклона откосов с учётом твёрдости сланцевых пород предусматривался в пределах от 45° до 50°^[6]. 10 января 1880 года, когда Лессепс находился с визитом на месте будущих работ, состоялась торжественная церемония, ознаменовавшая начало строительства: на холме Серро-Кулебра недалеко от вершины континентального водораздела был взорван первый большой заряд динамита. На мероприятии присутствовало большое количество нарядно одетых официальных лиц и гостей, и оно больше напоминало торжество, чем строительный акт^[20][21][22].

Земляные работы на Кулебре официально начались в январе 1882 года^[23]. Инженеры сразу же столкнулись со сложностями, связанными с высокой подвижностью глинисто-сланцевых пород и местными климатическими условиями. Во время сильных дождей почва быстро насыщалась влагой, разбухала и под действием силы тяжести с окрестных возвышенностей и расположенных неподалёку отвалов соскальзывала в котлован, сводя на нет труд нескольких месяцев и хороня под собой железнодорожные пути и технику^[24][25]. Французы начали уменьшать угол наклона, создавать ступенчатые террасы, что приводило к увеличению изначально незапланированного объёма и удорожанию работ. Новые расчёты показали, что угол наклона откоса должен быть не более 14° и ширина выемки при этом должна достичь 1200 м^[26].

К концу 1883 года были проложены предварительные траншеи, подписан контракт с генеральным подрядчиком: англо-голландской компанией Cutbill, de Longo, Watson and Van Hattum. На начальном этапе рельеф выравнивали с помощью кирок и лопат. Затем от основной линии железной дороги прокладывали рельсы и по ним к месту раскопок доставляли гигантские паровые экскаваторы американского производства, которые снимали слой грунта, образуя террасу 5 м шириной и 5 метров глубиной^[27]. Эти машины работали по тому же принципу, что и земснаряды, только на рельсах: почва черпалась с помощью непрерывной цепи небольших ковшей^[28]. Вынутый грунт грузили на железные вагонетки системы Поля Дековиля (грузоподъёмность 4,5 м³) и по узкоколейке перевозили в близлежащие овраги и долины, где сбрасывали. Когда терраса была готова, рельсы перемещали на другой уровень и повторяли процедуру^[27][29].

К 1887 году на участке одновременно трудились около 2 тыс. человек, большинство из которых пользовались тачками. Были задействованы 26 экскаваторов, 42 паровые машины, 15 единиц техники для вывоза грунта и до 2000 вагонеток^[30]. Несмотря на обилие рабочих, темпы углубления считались невысокими: при ежемесячной норме выработки 700 тыс. кубометров грунта компания Cutbill, de Longo, Watson and Van Hattum докладывала только о примерно 100 тыс.^[31]. Всего за период с 1880 по 1888 год французам удалось выкопать ров глубиной около 38 м (в случае бесшлюзового канала его глубина должна была достичь 115 м) и вывезти за пределы участка 14,5 млн кубометров грунта^[32].

Строительство сопровождалось высокой смертностью из-за болезней (в первую очередь малярии, жёлтой лихорадки, брюшного тифа и дизентерии), производственных травм, несчастных случаев, укусов змей и других причин. Руководивший земляными работами на Кулебре Филипп Бюно-Варилья писал, за шесть месяцев прибывания на участке из восьмидесяти рабочих выживали только шестьдесят^[24]. Во время беспорядков в портовом городе Колоне колумбийские войска посетили находящуюся далеко от города Кулебру и убили несколько рабочих с Ямайки, приняв их за колумбийских мятежников. Среди последних вспыхнул бунт, закончившийся гибелью ещё большего числа рабочих. Сотни строителей бросили работу и на ближайшем пароходе отплыли в Кингстон. Это происшествие в дальнейшем оказало негативное влияние на найм работников из Ямайки^[33].

Федеральные структуры США согласились выкупить у французов стройку, когда стало понятно, что те не способны завершить проект при имеющихся финансах в сроки, оговоренные с властями Колумбии^[34]. Однако соглашение о новой концессии с Боготой зашли в тупик, и начавшийся политический кризис в отношениях между двумя странами закончился в 1903 году провозглашением независимости Панамы и последующим подписанием нового договора уже с уполномоченным представителем новой страны^[35].

Американцы начали строительство в мае 1904 года, и уже к ноябрю этого года на Кулебре появился первый 95-тонный экскаватор американской машиностроительной фирмы «Bucyrus» — в три раза больше, чем те, с помощью которых изымали грунт французы. При этом машина не могла работать на полную мощность, поскольку остро не хватало железнодорожных составов, а те что были — часто сходили с рельсов^[36]. Работы продвигались медленно из-за недостаточной организации, бюрократии и необходимости борьбы с тропическими болезнями^[37][38].

Ситуация начала меняться, когда в июле 1905 года главным инженером был назначен Джон Фрэнк Стивенс, настоявший на ограничении диктата сидящих в Вашингтоне чиновников. Именно благодаря ему Конгресс США окончательно остановился на проекте шлюзового канала, при котором часть территории была затоплена с образованием озера Гатун. Единственным участком, где до сих пор требовались крупномасштабные земляные работы, оставалась выемка через континентальный раздел^[39]. Стивенс сконцентрировал свои усилия на создании инфрастуктуры, временно остановив работы на Кулебре^[40].

Работы возобновились после того, как новая двухпутная железная дорога была построена и подведена к месту раскопок. Президент США Теодор Рузвельт, посетивший строящийся Панамский канал в ноябре 1906 года, описал земляные работы на Кулебрской выемке следующим образом^[41]:

Там вовсю работают огромные паровые экскаваторы; они зачерпывают огромные массы камней, гравия и земли, предварительно разрыхлённые бурильщиками и взрывниками, и загружают их в поезда, которые отвозят всё это на свалку, либо в джунгли, либо туда, где будут строиться плотины. Они неуклонно продвигаются вглубь горы, срезая её всё ниже и ниже… Огромные 95-тонные паровые экскаваторы поднимаются, подобно горным гаубицам, пока не достигают места, где могут с выгодой начать свою работу по разрушению горного склона… Это эпическое достижение, имеющее огромное значение.

Оригинальный текст (англ.)

There the huge steam shovels are hard at it; scooping huge masses of rock and gravel and dirt previously loosened by the drillers and dynamite blasters, loading it on trains which take it away to some dump, either in the jungle or where the dams are to be built. They are eating steadily into the mountain cutting it down and down… The great ninety-five ton steam shovels work up like mountain howitzers until they come to where they can with advantage begin their work of eating into and destroying the mountainside… It is an epic feat, and one of immense significance.

— Из письма Теодора Рузвельта своему сыну Кермиту, 14 ноября 1906 года

Структурные обновления благотворно сказались на темпах выработки грунта: в январе 1907 года более 382 тыс. кубометров, месяц спустя более 458 кубометров, более чем вдвое превысив лучшие показатели французов^[42].

В феврале 1907 года подполковник Инженерного корпуса армии США Джордж Вашингтон Гёталс сменил Стивенса на посту главного инженера^[43][44]. Он внедрил на стройке военную дисциплину и с целью оптимизации работы разделил стройку на участки, за каждый из которых отвечал кадровый офицер. Центральный участок между плотиной Гатун и шлюзом Педро Мигель, в который вошла Кулебрская выемка, возглавил майор Дэвид дю Буа Гайяр^[45][46]. Этот офицер оставил свою должность незадолго до окончания строительства, когда опухоль головного мозга вынудила его вернуться в Соединённые Штаты, и скончался 5 декабря 1913 года. В знак признания его заслуг президент США Вудро Вильсон своим указом от 27 апреля 1915 года переименовал Кулебрскую выемку в Гайярскую ^[45]. Новое название сохранялось до 2000 года, когда получившие контроль над каналом панамские власти восстановили прежнее наименование^[47].

За период с 1907 по 1913 год на Кулебре каждые три года выкапывали грунт, объёмом сравнимый Суэцким каналом^[48]. Во все дни недели кроме воскресенья там трудилось около 6 тыс. человек. Более 300 буровых установок бурили скважины, в которые затем закладывали динамит и подрывали (всего было израсходовано 27 млн кг динамита). В пик работ в марте 1909 года в карьере было задействовано 68 экскаваторов, которые переносили изъятые базальтовые и сланцевые породы в вагоны. В пределах выемки было проложено 127 км путей, по которым беспрерывно курсировали около 160 поездов^[49].

Основной проблемой, как и во времена французов, оставались оползни; до 20 % вывезенного грунта были результатом ликвидации их последствий^[32]. Ещё 13 ноября 1904 года, на следующий день после того, как первый экскаватор «Bucyrus» начал копать в Кулебре, небольшой оползень вывел эту машину из строя на несколько дней. В октябре 1907 года после обильных дождей в течение нескольких дней продолжалось сползание склонов котлована, состоящих в основном из сланцевых пород формации Кукарача^[50].

Крупные оползни преследовали американцев ещё длительное время — даже после того, как по построенному каналу прошли первые суда. В дополнение к оползням, вызванным насыщением влагой окрестных возвышений в период сильных дождей, появились оползни, вызванные структурной деформацией почвы: при углублении котлована находящиеся сверху базальтовые породы, давили на более подвижные находящиеся снизу глинистые сланцы и те, потеряв боковую опору, выдавливались внутрь котлована^[51]. Для борьбы с оползнями пробовали бетонирование склонов, однако единственным действенным способом оказалось уменьшение угла наклона откоса, который к концу строительства снизился до 20°^[52][6].

20 мая 1913 года на нижнем уровне котлована Кулебры, напротив «Холма Ходжеса», произошла встреча работающих навстречу друг другу экскаваторов. Земляные работы в искусственной долине были закончены^[53]. Очередные оползни закрывали уже готовый канал большую часть 1915 и 1916 годов, а затем еще ненадолго в 1917 и 1920 годах^[54].

Комментарии

Источники

• Панамский канал // Большая советская энциклопедия : [в 66 т.] (рус.) / гл. ред. О. Ю. Шмидт. — [1-е изд.]. — М.: Советская энциклопедия, 1939. — Т. 44: Пализа — Перемычка.
• Bishop, Joseph (Ed.). Theodore Roosevelt's Letters to His Children. — New York : Charles Scribner's Sons, 1923. — 240 p.
• Breedlove, Byron. Special Wonders of the Canal // Emerging Infectious Diseases. — 2021. — Vol. 27, no. 8. — P. 2243—2244. — doi:10.3201/eid2708.AC2708.
• Briaud, Jean-Louis. Geotechnical Engineering: Unsaturated and Saturated Soils. — Second Edition. — Wiley, 2023. — 1056 p. — ISBN 978-1119788690.
• Brown, Frederick. For the Soul of France: Culture Wars in the Age of Dreyfus. — Knopf, 2010. — 336 p. — ISBN 978-0307266316.
• Deitch, Lew, Dr. Cruising Coast to Coast Through the Panama Canal 2022-23: A guide on what to expect. — Independently published, 2021. — 303 p. — ISBN 979-8759791041.
• DuVal, Miles P. And the Mountains will Move: The Story of the Building of the Panama Canal. — London : Stanford University Press, 1947. — 374 p.
• Farris, David W.; Cardona, Agustin; Montes, Camilo; Foster, David; Jaramillo, Carlos. Magmatic evolution of Panama Canal volcanic rocks: A record of arc processes and tectonic change // PLoS ONE. — 2017. — Vol. 12, no. 5. — doi:10.1371/journal.pone.0176010.
• Cohen, Andrew N. The Panama Canal // Bridging Divides: Maritime Canals as Invasion Corridors / Gollasch, Stephan; Galil, Bella S.; Cohen, Andrew N.. — Springer, 2006. — 330 p. — ISBN 978-1402050466.
• Crowell, Jackson. The United States and a Central American Canal, 1869-1877 // Hispanic American Historical Review. — 1969. — Vol. 49, no. 1. — P. 27—52. — doi:10.1215/00182168-49.1.27.
• Davis, George Whitefield; Stevens, John Frank; Wallace, John Findley. Report of the Board of Consulting Engineers for the Panama Canal. — U.S. Government Printing Office, 1906. — 426 p.
• Dennis, Bernard G., Jr (Ed). Engineering the Panama Canal: A Centennial Retrospective. — American Society of Civil Engineers, 2014. — 412 p. — ISBN 978-0784413739.
• Mack, Gerstle. The Land Divided: A History of the Panama Canal and Other Isthmian Canal Projects. — New York : A. Knopf, 1944. — 650 p.
• Maurer, Noel; Yu, Carlos. The Big Ditch: How America Took, Built, Ran, and Ultimately Gave Away the Panama Canal. — Princeton University Press, 2010. — 440 p. — ISBN 978-0691147383.
• McCullough, David. The Path Between the Seas: The Creation of the Panama Canal 1870-1914. — Simon & Schuster, 2004. — 704 p. — ISBN 978-0743262132.
• Parker, Matthew. Panama Fever: The Epic Story of the Building of the Panama Canal. — Knopf Doubleday Publishing Group, 2009. — 576 p. — ISBN 978-1400095186.
• Rogers, C. C. The Panama Canal in 1887 // Engineering & building record and the sanitary engineer. — 1888. — Vol. 17. — P. 131—135.
• Suárez, Omar Jaén. El Canal de Panamá - El Triunfo de la Innovación Constante. — 2019. — 486 p. — ISBN 978-9945-9142-1-4.
• Tomes, Robert. Panama in 1855. An Account of the Panama Railroad, of the Cities of Panama and Aspinwall, with Sketches of Life and Character on the Isthmus. — Harper & Bros, 1855. — 246 p.