Eupalinov tunel

História

Ako väčšina ostrovov v oblasti Egejského mora prekonal aj Samos búrlivú históriu vzostupov i pádov. Najväčší rozmach dosiahol za tyrana Polykrata, ktorý sa zmocnil vlády v 2. polovici 6. storočia Kr. (538 – 522 pred Kr.) obzvlášť drsným spôsobom, keď sa postupne zbavil oboch svojich bratov, s ktorými sa o územie ostrova pôvodne delil. Jedného z nich zabil a druhého proste vyhnal. Preslávil sa ako úspešný vládca a dobyvateľ okolitých ostrovov. Za jeho vlády dochádza na ostrove k budovaniu veľkých stavieb. Takouto pozoruhodnou stavbou, ktorej býva prisudzovaný prívlastok „div sveta“ je vodovodný tunel, ktorý na jeho príkaz okolo roku 530 pred Kr. vybudoval Eupalinos, syn Naustrofa z Megary.
Eupalinov tunel, vykopaný pod kopcom Kastro, privádzal vodu do opevneného hlavného mesta Pythagorio (Πυθαγόρειο) v zálive Tigani (pre obyvateľov mesta mal aj strategický význam, slúžil napr. ako úniková cesta). Podľa všetkého je jedným z najstarších umelo vytvorených stavieb svojho druhu v Európe.
Grécky historik Hérodotos, ktorý ostrov Samos navštívil okolo roku 460 pred Kr., ho videl ako úplne funkčný. „Trochu dlhšie som sa zaoberal obyvateľmi Samu, keďže vybudovali tri stavby, ktoré sú najväčšie v celom Grécku. Cez vŕšok asi stopäťdesiat siah vysoký vykopali zdola tunel s dvomi otvormi. Dĺžka tunelu je sedem stadií, výška a šírka po osem stôp. Cez celý tento tunel je vykopaný druhý kanál, hlboký dvadsať lakťov a široký tri stopy a cezeň sa potrubím vedie voda zo silného prameňa do mesta. Staviteľom tohto tunelu bol Eupalinos z Megary, syn Naustrofov. Druhá je hrádza v mori...“ Je však zaujímavé, že okrem tejto správy sa o tomto pozoruhodnom technickom diele nezachovali žiadne iné staroveké správy a to aj napriek tomu, že vodovod používali veľmi dlho (viac ako 1000 rokov, zničený bol počas invázie Arabov v roku 666). Dôkazy o tom nám prináša neskorší archeologický výskum zo 70. rokov 20. storočia, ktorý datuje významné (rímske) úpravy v južnej časti tunela ešte 7. stor. po Kr. a neskôr zriadenie nového vodovodu v západnom a južnom svahu hory Kastro, ktorý privádzal dažďovú vodu do záchytnej cisterny. Dôvod, že prečo neskôr tunel upadol do zabudnutia spočíva zrejme vo veľmi zložitom historickom vývoji ostrova. Časté striedanie vládcov sprevádzané povstaniami obyvateľov, prírodné katastrofy (zemetrasenia), počas ktorých obyvatelia tento ostrov opustili mohli viesť k vymiznutiu miestnej historickej pamäte. V roku 1853 navštívil ostrov francúzsky archeológ Victor Guerin, presvedčený o tom, že sa museli zachovať aspoň zvyšky slávneho vodovodného tunela, o ktorom sa zmienil Hérodotos, a pri obhliadke miesta našiel jeho pôvodný prameň. Zásadný objav však urobil v roku 1882 mních z kláštora Agia Triada, s následnými neúspešnými pokusmi o obnovenie činnosti vodovodu. Po týchto pokusoch sa však začal predbežný prieskum tunela nemeckým archeológom Ernstom Fabriciom. Zverejnením jeho výsledkov v roku 1884 sa stal tunel viacmenej známym. Posledný a súčasne i najpodstatnejší archeologický výskum so sprístupnením tunela bol vykonaný v 70. rokoch 20. storočia (začal sa v roku 1971) pracovníkmi Nemeckého archeologického ústavu pod vedením Ulfa Jantzena.

Základné údaje o tuneli

Vodovodný tunel je predovšetkým majstrovským inžinierskym dielom staviteľa Eupalina z Megary. Uvažuje sa aj o tom, že sa na projekte svojimi výpočtami podieľal aj Pytagoras. Niektorí historici ale uvádzajú, že slávny matematik mal s miestnym tyranom Polykratom vážne rozpory a že práve kvôli nemu z ostrova odišiel do južnej Itálie, kde založil svoju filozofickú školu.
Vodu akumulovali z výdatných prameňov pri (dnes už opustenej) dedine Agiades, severozápadne od vrcholu hory Kastro (237 m n. m.). Severný zberný a prívodný kanál dlhý cca 850 m je vedený kľukato k juhu. Miestami je viac ako 5 m hlboký a z toho dôvodu aj vykonaný banským spôsobom obojsmerného razenia z prístupových šácht. Vlastný tunel je dlhý 1050 m (v priamej línii 1036 m). Vnútorný rozmer hlavnej chodby má približne 1,80 x 1,80 m (okolo 5000 m³ vyťaženej horniny), miestami je mierne zúžený, v mieste stretnutia (po razení z protiľahlých strán) rozšírený. Pri východnej stene je po celej dĺžke vyhĺbený žľab pre vodovod do hĺbky od 3,5 až 8 m. Inovačné pri tomto diele bolo aj to, že do rezervoára pritekala voda cez dva priechody. Tretí priechod bol určený na napojenie potrubia. Za pozornosť stojí aj to, že potrubie bolo umiestnené vyššie, než samotné dno vodojemu, a tak jeho dno plnilo filtračnú funkciu (usadzovali sa v ňom sedimenty). Na vyčistenie vodojemu bola ku dnu uložená odpadová rúra, ktorá tieto nečistoty odvádzala. Voda v žľabe tunela bola vedená v terakotových rúrach (širokých 0,24 až 0,26 m, s hrúbkou stien 2 až 2,5 cm a dlhých 0,71 až 0,73 m), ktoré boli navrhnuté tak, aby do seba navzájom zapadali, niekedy sa na hornej strane potrubia  nachádzali otvory (prikryté vrchnákmi), cez ktoré sa vykonávala údržba vodovodu. Odhaduje sa, že na celý vodovod ich bolo použitých približne 4000 ks. Spád vodovodu v tuneli má cca 0,45%. Systém mohol dodávať mestu až 400 m³ vody denne. Tunel je vyrazený v prostredí pevných vápencov, čiastočne kryštalických. Viditeľná je subhorizontálna vrstevnatosť horniny, ktorá do istej miery uľahčovala práce pri razení tunela, uskutočňované na úrovni vtedajšej technológie, t. j. ručne (so železnými dlátami a kladivami, boli to zrejme dvojčlenné tímy otrokov, jeden držal dláto, zatiaľ čo druhý naň udieral kladivom ). Pracovali (predovšetkým zajatci z ostrova Lesbos) z dnešného pohľadu za takmer neznesiteľných podmienok. Pracovisko bolo osvetľované olejovými lampami (našli sa aj pri archeologickom výskume), vetranie nebolo zrejme žiadne. Podľa odhadov práce na tunely trvali medzi 5 až 15 rokov (najčastejší odhad je 10 rokov). Veľmi jednoduchým prepočtom (pri razení z oboch strán) s prihliadnutím z výsledkov razenia vykonávaného metódami experimentálnej archeológie sa javí pravdepodobnejší skôr dlhší odhad trvania stavby. Hlavný tunel (vrátane žľabov pre vodovod) nie je vymurovaný, pričom je stav horniny i po viac ako 2500 rokoch veľmi dobrý. Kamennými doskami sú obmurované len prístupové chodby.
Za hlavný prejav Eupalinovho inžinierskeho majstrovstva sa dnes pokladá smerové a výškové vedenie stavby. Jeho projekt je zrejme len druhou podzemnou stavbou preukázateľne razenou súčasne z dvoch protiľahlých strán. Prvý sa v tejto súvislosti uvádza tzv. Ezechiášov tunel v Jeruzaleme (cca 700 pred. Kr.). Avšak na rozdiel od tejto stavby sa práve Eupalinovi prisudzuje historické prvenstvo v metodicky riadenom postupe razenia z oboch strán. Fakt, že sa obe skupiny jej staviteľov v tomto 1036 metrov dlhom tuneli stretli len s minimálnou odchýlkou, je unikátny.

Technické prevedenie

Ako Eupalinos tunel projektoval, vytýčil a riadil jeho realizáciu existuje niekoľko teórii (či hypotéz). Jednu z nich opisuje nemecký stavebný výskumník Hermann J. Kienast, uvedomujúc si súvislosti technických možností doby, kedy ho stavali. Predpokladom úspešnej výstavby bola predovšetkým dôkladná znalosť topografie terénu, bez čoho by sa projekt len ťažko realizoval. Eupalinos bol iste dobre oboznámený s požiadavkami mesta na prívod vody a aj s miestnym terénom a ako technicky zdatný odborník našiel riešenie problému. Základné podmienky využitia prameňa mohli byť formulované nasledovne: Poloha prameňa a poloha hory medzi prameňom a mestom vyžaduje uzavrené potrubie vedené buď okolo hory, alebo cez ňu. Prívodný kanál okolo hory možno síce ľahšie realizovať, ale nevýhodou je jeho výrazne väčšia dĺžka a tiež jeho zraniteľnosť svahovými pohybmi (eróziou) alebo nepriateľskou diverziou. Na druhej strane je priechod horou technicky riskantným počinom, navyše vyžadujúcim si dlhý čas. Avšak výhodou vedenia vodovodu horou zostáva všeobecná bezpečnosť (paradoxne však hlavné mesto ostrova bolo roku 439 pred Kr. vyplienené Aténčanmi, ktorí do opevneného mesta prenikli práve týmto tunelom) a preto sa rozhodol realizovať ho výstavbou tunela cez horu Kastro. Rozhodujúce vstupy potom boli nasledovné: Pozícia prameňa, celková topografia územia a dostupné možnosti prevedenia meraní. Unikátna bola tiež stavba prívodného tunela od rezervoára k odbytisku, teda do mesta. Poprvýkrát sa pri kopaní tunela vychádzalo z oboch koncov naraz, pričom sa obe pracovné skupiny stretli približne uprostred. Eupalinos mal vždy presné informácie o tom, v akej hĺbke a pod akým uhlom sa obe strany tunela práve nachádzajú, čo je viditeľné na jemnom korigovaní jednej z kopaných strán (druhá bola vedená priamo). Východiskovou myšlienkou bolo vytýčenie línie tunela na povrchu hory potom prevedenie tejto línie do jej vnútra. Bola to tiež požiadavka, aby tunel nebol dlhší, ako je nutné, a nekončil mimo opevnenia (rozhodujúcim bolo preto určiť smer tunela) mesta. Línia tunela pritom neprechádza pod strmým vrcholom hory, ale mierne na západ, na miestach, kde má jej chrbát pozvoľnejší profil. Dôvodom bola skúsenosť, že čím pravidelnejší je povrch (aj po odstránení porastu), tým presnejšie možno priamku vytýčiť. Hoci je vrcholový chrbát hory kritickým miestom celej trasy, proces vytyčovania pravdepodobne začal práve tu. To preto, aby sa stanovil smer trasy tak, aby viedol priamo do mesta. Vytýčenie smeru tunela na vrchole (chrbta) hory bolo rozhodujúcim krokom. Od chrbta dole na obe strany bolo potom vytyčovanie už rutinné. Ďalšou významnou úlohou bolo určenie výšok vstupov oboch koncoch tunela. Pre výškové merania okolo hory boli dostupné dve metódy. Prvá z nich mohla počítať s použitím chorobatu (bol to jednoduchý nivelačný prístroj, veľmi približne „dlhá vodováha“) čo je asi pravdepodobnejšie, pretože ním bolo možné dosiahnuť vyššej presnosti. Druhá metóda mohla spočívať v použití vodorovných dosiek v tvare T („dlaždičských krížov“). Výškové merania boli vykonané s relatívne vysokou presnosťou, keď sa konce vstupov líšia len o 4 cm a môžu byť teda považované za body ležiace v jednej výške. Zrejme tu však ide o výsledok náhodný. Prenášanie výšok pomocou chorobatu mohlo byť totiž vykonané len na vzdialenosť približne 2 km, a to s presnosťou na niekoľko dm, preto sa merania niekoľkokrát opakovali, aby bol výsledok čo najpresnejší.
Trasa bola vytýčená na povrchu hory, s tým, že dĺžku tunela určila séria vodorovných úsekov latiek rovnakej dĺžky (podľa inej teórie sa smer určil tak, že sa v bode vrcholu hory postavila veža v tvare písmena T a od nej sa natiahli povrazy, ktoré určovali smer a na úpätiach vrchu sa v cieľových bodoch od rezervoára a odbytiska natiahli súbežne povrazy nasmerované k bodu výstavby tunela). Tento postup mal zásadný význam pre plánovanie projektu ako celku a je nepochybný. Smer bolo možné kontrolovať pohľadom na výtyčky (trasírky) postavené na svahu, ide tu o jednoduchú a spoľahlivú metódu. Pre zaistenie správnosti smeru razenia tunela bolo (najmä v prvej časti stavby) veľmi dôležité dosiahnuť čo najvyššiu presnosť vytýčenia smeru, pretože chyba na začiatku by sa prenášala ďalej. Z toho dôvodu bola vykopaná vertikálna šachta v blízkosti vstupu a tak bol získaný ďalší kontrolný bod pre orientáciu na trase, ktorý bol prenesený priviazanou olovnicou kolmo na počvu (spodnú plochu diela) tunela. Tým sa vytýčenie smeru priamky stalo presnejšie. Bolo to použité na južnom svahu, ktorý je strmý a kde laty s klincami (výtyčky) dovoľovali len obmedzenú dĺžku zamerania. Zameriavanie trasy prebiehalo aj spätne zameriavaním z tunela. Dôkazom toho je jedno miesto tuneli, kde došlo k chybe vo smere, ktorá bola zistená práve pohľadom z tunela. Odchýlka bola opravená, ale pre obnovenie zámernej čiary vznikla nika v stene tunela.
Tunel mal prejsť horou vo vodorovnej trase a tá bola, bez ohľadu na drobné odchýlky, tiež stále dodržiavaná. Malo to tú výhodu, že keby sa pri razení naskytla vodonosná puklina, nebol by problém s odtokom vody. V prípade k mestu naklonenej nivelety (čiary udávajúcej výškové pomery) by v južnej časti také problémy nenastali, ale v severnej časti by mohla voda zaplaviť prednú, čiže čelnú plochu razeného tunela (čelbu) a nemohlo by sa pokračovať v práci. Práve preto teda viedol Eupalinos trasu vo vodorovnom smere. A tiež musel riešiť problém s prítokom vody už 200 m od severného vstupu, keď sa razenie priblížilo k vodonosnej vrstve. Po vzniknutom prítoku vody sa tu preto počva mierne zdvíha tak, aby voda mohla vytekať z tunela. Neskôr, v mieste už za prekonanou zamokrenou vrstvou, sa počva opäť znižuje na pôvodnú projektovanú výšku. Z pohľadu trasovania tunela je veľmi pôsobivá aj skutočnosť, že hoci pôvodný priamy smer severnej vetvy nemohol byť kvôli veľmi popukanej a menej stabilnej hornine dodržaný (a trasa sa tu preto stáča na západ), je po obkopaní tohto kritického miesta tunel opäť narovnaný do pôvodného smeru. Vytýčený smer a odmeraná dĺžka negarantovali, že sa obe protiľahlé úseky tunela stretnú. Nemohli byť totiž vylúčené drobné nepresnosti v meraniach vyplývajúce z dobovej úrovne techniky. Aj relatívne malá odchýlka v smere v hodnote 1°, prestavuje uprostred tunela priečnu odchýlku až 9 m! Z toho vyplývala potreba urobiť také opatrenia, ktoré by zabezpečili stretnutie oboch proti sebe razených častí. Eupalinos iste uvažoval o niekoľkých riešeniach. Najjednoduchšie by bolo zakončenie jednej časti tunela razením v kolmom smere trasy tunela v tvare písmena T. Toto riešenie je však nevýhodné v tom, že razenie musí byť vykonané na obe strany. Výhodnejší postup, už s menšou vynaloženú prácou, spočíva vo vychýlení smerov razenia na oboch častiach tunela. A práve toto riešenie zvolil Eupalinos. Pravdepodobnosť stretnutia obidvoch proti sebe razených častí aj vo vertikále (nivelete) zaistil obdobným rozšírením chodby v počve a v strope chodby v smere zvislom. Obe opatrenia sú tiež dokumentované archeologickým prieskumom. Je veľmi zaujímavé, že postup použitý pre stretnutie oboch vetiev v smere vertikálnom bol zbytočný, lebo tu prakticky nedošlo k žiadnej odchýlke! Určitú rolu v záverečných krokoch stretnutia severnej a južnej vetvy mohli zohrať akustické signály z náprotivných strán.

Záver

Eupalinov tunel na ostrove Samos je mimoriadne zaujímavou historickou podzemnou stavbou a preto ju roku 1992 zapísali do zoznamu Svetového dedičstva UNESCO. Starovekosť stavby, jej osudy a len postupne odkryté otázky jej vzniku zaujali rady bádateľov, inžinierov a umelcov. Objekt je dnes relatívne veľmi dobre dostupný. Do najstaršieho dochovaného tunela v Európe je po nevyhnutných rekonštrukciách dnes povolený vstup aj turistom a toto miesto sa medzi nimi teší veľkej obľube.