Tuneli su prvobitno izgrađeni kao dio vodoopskrbnih i kanalizacijskih sistema, još iz doba Rimskog carstva. Njihova prva upotreba za transport bila je kao dio sistema kanala u 17. stoljeću. Razvojem željeznica u 19. stoljeću i automobila u 20., tuneli su postali duži i složeniji. Najčešće metode izgradnje tunela su metoda rezanja i prekrivanja, metoda uronjene cijevi ili upotreba stroja za bušenje tunela.
Koraci
1. dio od 4: Faktori koje treba uzeti u obzir pri izgradnji tunela
Korak 1. Razmotrite gdje će tunel biti izgrađen
Predložena lokacija tunela će odrediti koji su alati i tehnike potrebni za njegovu izgradnju i pripremu za predviđenu upotrebu. Tuneli se mogu podijeliti u 3 vrste:
- Tuneli sa mekim tlom. Ovi tuneli zahtijevaju podršku na otvorima kako se tunel ne bi urušio. Ovi tuneli su obično plitki i koriste se za podzemne željeznice, isporuku vode i sisteme za uklanjanje otpadnih voda.
- Kameni tuneli. Budući da su iskopani iz čvrste stijene, ovi tuneli zahtijevaju malo dodatne podrške ili je uopće nemaju. Tuneli za vozove i automobile obično su ove sorte.
- Podvodni tuneli. Kao što naziv govori, ovi tuneli prolaze ispod rijeka, jezera, kanala, a u slučaju "Chunnela" tjesnaca poput Lamanša. Ovo su najteži tuneli za gradnju, jer se voda mora držati dalje od tunela tokom i nakon izgradnje.
- Izgradnja tunela ispod grada nudi probleme slične podvodnom tunelu, jer tlo oko tunela ima tendenciju progiba pod težinom zgrada iznad njega. Poznavanje geologije područja pomaže predvidjeti koliko će se tlo ulegnuti i sugerira koje metode mogu minimizirati progib.
Korak 2. Razmotrite putanju tunela
Tunel s dugačkom, jednom, ravnom stazom relativno je lako probušiti pomoću mašine za bušenje tunela. Tuneli koji se razlikuju od ovog dizajna nude probleme koji njihovu izgradnju čine složenijom.
- Kratkim tunelima nije dosadno pomoću mašina za bušenje tunela jer to nije isplativo.
- Tuneli koji zahtijevaju različite promjere provrta na različitim dijelovima svojih ruta također čine upotrebu mašine za bušenje tunela nepraktičnom zbog kašnjenja u podešavanju promjera provrta.
- Tuneli koji okreću oštre uglove ili imaju ukrštene osovine također čine upotrebu mašine za bušenje nepraktičnom.
Korak 3. Razmotrite svrhu tunela
Za šta će se tunel koristiti određuje se koji će dodatni radovi osim izrade samog tunela biti potrebni prije puštanja u rad.
- Tuneli koji prevoze putnike zahtijevaju neki oblik ventilacije. Za tunele na kolovozu to obično znači ventilacijske šahte kako bi se spriječilo nakupljanje ugljičnog monoksida. Za željezničke tunele to može značiti ventilaciju s prisilnim zrakom radi uklanjanja ispuha dizelskih motora. Obje imaju dodatne metode za suzbijanje dima nastalog u slučaju požara u tunelu.
- Tuneli koji se često koriste, poput Big Dig-a u Bostonu, mogu imati operativne centre sa stalnom posadom i video opremom za praćenje prometa unutar tunela i rješavanje hitnih slučajeva.
- Dugi tuneli na cesti, poput tunela Eisenhower u Koloradu, mogu biti osvijetljeni gornjim svjetlima radi udobnosti vozača i putnika. Ostali tuneli na cestama, poput onih u Nacionalnom parku Zion u Utahu, mogu imati slikovite izreze koji omogućuju da prirodno svjetlo uđe u tunel na nekim mjestima i putnicima pruže pogled na okolne krajolike.
- Neki tuneli, poput tunela Queensway između Liverpoola i Birkenheada u Engleskoj i tunela Lion Rock između Sha Tina i New Kowloona u Hong Kongu, kombiniraju gornju palubu za putnički promet s donjom palubom za vodu, cijevi ili kablove. Drugi tuneli, poput malezijskog SMART tunela, mogu se koristiti za kontrolu prometa ili poplava.
Dio 2 od 4: Korištenje metode rezanja i prekrivanja
Korak 1. Iskopajte rov
Područje na kojem će biti tunel je potpuno iskopano, pri čemu će se krov tunela stvoriti i pokriti kada se tunel završi. Ova vrsta tunela izgrađena je na jedan od dva načina:
- Odozdo prema gore: Prvo se stvara podloga, a zatim se tunel izgrađuje oko nje.
- Odozgo prema dolje: stranice i krov tunela izvedeni su u prizemlju, a ispod njega je iskopan rov tunela.
- Obje metode se prvenstveno koriste za pliće tunele, iako metoda odozgo prema dolje omogućava kopanje dubljih tunela od metode odozdo prema gore. Dublji tuneli često se iskopavaju uz pomoć tunelskog štita, konstrukcije nalik kutiji s malim kapcima otvorenim za probijanje. Nakon što se ukloni prljavština ispred štita, štit se pomiče prema naprijed kako bi se nastavilo kopati.
Korak 2. Kreirajte zidove tunela i krov
Zidovi tunela i krov mogu se graditi tokom kopanja tunela ili se mogu unaprijed izgraditi i postaviti na mjesto tokom kopanja tunela. Današnji materijali uključuju sljedeće:
- Valoviti čelični lukovi.
- Montažni betonski lukovi.
- Montažni betonski zidovi.
- Izliveni ili prskani beton. Često se ovo koristi zajedno s jednom od metoda formiranih lukova.
Korak 3. Završite tunel
Način na koji se to radi ovisi o tome je li korištena metoda odozdo prema gore ili odozgo prema dolje.
- Tuneli stvoreni metodom odozdo prema gore moraju se napuniti kako bi pokrili krov tunela, a svaka površina koja postoji iznad krova tunela tada se gradi ili obnavlja.
- Tuneli stvoreni metodom odozgo prema dolje iskopavaju se ispod mjesta na kojima su podignuti zidovi tunela i krov, a zatim se stvara osnovna ploča koja služi kao pod tunela.
Dio 3 od 4: Korištenje uronjenih cijevi
Korak 1. Iskopajte rov kada će tunel ići
Ova metoda je slična metodi rezanja i prekrivanja, ali se koristi za kopanje podvodnih tunela. Rov mora prolaziti dužinom tunela pod vodom.
Korak 2. Položite niz čeličnih cijevi duž dužine rova
Svaka cijev je na svakom kraju zapečaćena pregradom. Ako je cijev za tunel za automobile, kao u slučaju tunela Ted Williams u Bostonu, cijevi uključuju unaprijed izgrađene dionice ceste.
Korak 3. Zatvorite cijev s dovoljno punjenja da izdrži pritisak vode iznad nje
Za tunel Ted Williams ovo je bio sloj stijene debljine 5 stopa (1,5 m debljine).
Korak 4. Spojite cijevi uklanjanjem međuprostornih pregrada
Bilo koji segment ceste ili željeznice ugrađen u cijevi također bi bio povezan u ovom trenutku.
4. dio od 4: Korištenje stroja za probijanje tunela
Korak 1. Odaberite odgovarajuću mašinu za tuneliranje za taj posao
Mašine za bušenje tunela, nazvane TBM za kratke ili "madeže", imaju kružne ploče na prednjoj strani koje se nazivaju štitovi. Rezači u obliku diska na štitu probijaju se kroz stijenu i prljavštinu, koja prolazi kroz otvore u štitu na transportnu traku unutar TBM-a koja ga taloži iza stroja.
- Vrste TBM štitova razlikuju se ovisno o tome hoće li krtica kopati u meko, mokro tlo ili tvrdu stijenu. Promjeri štita kreću se od štita Aker Wirth-a (8,03 m) na njegovom TBM-u koji se koristi za švicarske elektrane Linth-Limmern do „Velike Berthe“Hitachi Zosen, s promjerom od 57,5 stopa (17,5 m).
- Krtice dizajnirane za kopanje tunela ispod podzemne vode takođe imaju komore sa prednje strane koje vrše pritisak na zemlju koja se kopa.
- Za velike poslove može biti potrebno više TBM -ova. Za tunel ispod kanala potrebno je 11.
Korak 2. Postavite mašinu u položaj
Za površinske tunele to nije problem. Ako se tunel želi probušiti duboko pod zemljom, pristupno okno, obično kružnog oblika, izbušeno je i obloženo betonom. U nju se spušta TBM, a tunel se iskopava od te tačke.
- Za dugačke tunele buše se višestruka pristupna okna.
- Kad tunel završi, pristupna okna mogu postati ventilacijska okna i/ili izlazi u slučaju opasnosti. Ako nisu tako zaposleni, ostaju na mjestu do kraja trajanja tunela.
Korak 3. Podignite nosače tunela dok mašina prolazi
Segmenti prefabrikovanog betona podižu se iza TBM-a kako bi formirali prsten u unaprijed određenim intervalima.
Korak 4. Poprskajte beton po iskopanim zidovima između potpornih prstenova
Prskani beton ili mlazni beton premazuje i stabilizuje zidove tunela. Mlati beton može uključivati čelična ili polipropilenska vlakna za njegovo učvršćivanje, slično kao što se čelična armatura koristi za ojačavanje lijevanog betona. Mlati beton također sadrži ubrzivač koji mu pomaže da se zalijepi za zidove tunela i brzo osuši.
Savjeti
- Rani tuneli probušeni su kroz stijene bušenjem rupa i upotrebom eksploziva: prvo crnog praha, a kasnije i dinamita. Bili bi podignuti privremeni nosači drvenih okvira, zamijenjeni ciglom i zidanim zidovima. Kasniji tuneli su koristili segmentirane prstenove od lijevanog željeza, pričvršćene vijcima, umjesto drveta i zidanih konstrukcija.
- Tuneli se također mogu bušiti kroz meku zemlju korištenjem dizalica za potiskivanje cijevi/cijevi ili bagera u obliku sanduka s vrhovima za rezanje. Tuneli sa utičnicama sa cijevima imaju tendenciju da budu uski, ne više od 10,5 stopa (3,2 m) u promjeru, dok tuneli sa kutijama mogu biti široki i do 20,6 m.
