Тунелите първоначално са били изградени като част от водоснабдителните и канализационните системи, датиращи от времето на Римската империя. Първото им използване за транспорт е като част от каналните системи през 17 век. С развитието на железниците през 19 -ти век и автомобилите през 20 -ти тунелите стават по -дълги и по -сложни. Най-често срещаните методи за изграждане на тунели са методът на рязане и покриване, методът на потопената тръба или използването на машина за пробиване на тунели.
Стъпки
Част 1 от 4: Фактори, които трябва да се имат предвид при изграждането на тунел
Стъпка 1. Помислете къде ще бъде построен тунелът
Предложеното местоположение на тунела ще определи какви инструменти и техники са необходими за изграждането му и подготовката му за предназначението му. Тунелите могат да бъдат разделени на 3 типа:
- Тунели с мека настилка. Тези тунели изискват опора в отворите, за да не се срути тунелът. Тези тунели обикновено са плитки и се използват за метро, водоснабдяване и системи за отвеждане на отпадъчни води.
- Скални тунели. Тъй като са изкопани от твърда скала, тези тунели изискват малко допълнителна опора или изобщо никаква. Тунелите за влакове и автомобили обикновено са от този сорт.
- Подводни тунели. Както подсказва името, тези тунели минават под реки, езера, канали, а в случая с „Chunnel“, проливи като Ламанша. Това са най -трудните тунели за изграждане, тъй като водата трябва да се държи далеч от тунела по време и след строителството.
- Изграждането на тунел под град предлага проблеми, подобни на подводен тунел, тъй като земята около тунела има тенденция да се провисва под тежестта на сградите над него. Познаването на геологията на района помага да се предскаже колко земята ще се провисне и предлага какви методи могат да сведат до минимум провисването.
Стъпка 2. Помислете за пътя на тунела
Тунел с дълга, единична и права пътека е сравнително лесен за пробиване с машина за пробиване на тунели. Тунелите, които се различават от този дизайн, предлагат проблеми, които правят изграждането им по -сложно.
- Късите тунели не се отегчават с машини за пробиване на тунели, защото това не е рентабилно.
- Тунелите, които изискват различни диаметри на отвора в различните части на маршрутите си, също правят използването на машина за пробиване на тунели непрактично поради закъснения в регулирането на диаметъра на отвора.
- Тунелите, които завиват остри ъгли или имат пресичащи се шахти, също правят използването на скучна машина непрактично.
Стъпка 3. Помислете за целта на тунела
За какво ще се използва тунелът, зависи каква допълнителна работа освен самия тунел ще е необходима, преди да бъде пуснат в експлоатация.
- Тунелите, които превозват пътници, се нуждаят от някаква форма на вентилация. За пътните тунели това обикновено означава вентилационни шахти, за да се предотврати натрупването на въглероден окис. За железопътните тунели това може да означава принудителна вентилация за отстраняване на отработените газове на дизеловия двигател. И двете имат допълнителни методи за справяне с дима, възникнал в случай на пожар в тунела.
- Силно използваните тунели, като Big Dig в Бостън, могат да разполагат с непрекъснато управлявани оперативни центрове с видео оборудване за наблюдение на трафика в тунела и справяне с извънредни ситуации.
- Дългите тунели на пътното платно, като тунела Айзенхауер в Колорадо, могат да бъдат осветени с горни светлини за удобство на водачите и пътниците. Други тунели на пътното платно, като тези в националния парк Zion в Юта, могат да имат живописни изрези, които да позволяват на естествената светлина да прониква в тунела на места и да предоставят на пътниците поглед към околните пейзажи.
- Някои тунели, като тунела Queensway между Ливърпул и Биркенхед, Англия и тунела Lion Rock между Sha Tin и New Kowloon в Хонконг, комбинират горна палуба за пътнически трафик с долна сервизна палуба за вода, тръби или кабели. Други тунели, като малайзийския SMART тунел, могат да се използват за контрол на трафика или наводнения.
Част 2 от 4: Използване на метода Cut-and-Cover
Стъпка 1. Изкопайте изкоп
Районът, където ще бъде тунелът, е изкопан изцяло, като покривът на тунела ще бъде създаден и покрит, когато тунелът бъде завършен. Този тип тунели се изграждат по един от двата начина:
- Отдолу нагоре: Първо се създава наземна опора, след което тунелът се изгражда около нея.
- Отгоре-надолу: Страните и покривът на тунела са изградени на нивото на земята, а тунелният изкоп е изкопан под него.
- И двата метода се използват предимно за по-плитки тунели, въпреки че методът отгоре надолу позволява да се копаят по-дълбоки тунели от метода отдолу нагоре. По-дълбоките тунели често се изкопават с помощта на тунелен щит, подобна на кутия структура с малки капаци, отворени за прокопаване. След като мръсотията пред щита бъде отстранена, щитът се премества напред, за да продължи да копае.
Стъпка 2. Създайте тунелни стени и покрив
Стените и покривът на тунела могат да бъдат изградени, докато тунелът се копае, или могат да бъдат предварително изградени и поставени на място, докато тунелът се копае. Днес материалите включват следното:
- Арки от гофрирана стомана.
- Сглобяеми бетонни арки.
- Сглобяеми бетонни стени.
- Излят или пръскан бетон. Често това се използва заедно с един от методите на формирана арка.
Стъпка 3. Завършете тунела
Как се прави това зависи от това дали е бил използван методът отдолу нагоре или отгоре надолу.
- Тунелите, създадени по метода „отдолу нагоре“, трябва да бъдат запълнени обратно, за да покрият покрива на тунела и всяка повърхност, която ще съществува над покрива на тунела, след това се изгражда или възстановява.
- Тунелите, създадени по метода отгоре надолу, се изкопават отдолу, където са издигнати тунелните стени и покривът, след което се създава основна плоча, която служи като под на тунела.
Част 3 от 4: Използване на потопени тръби
Стъпка 1. Драгирайте изкоп, когато тунелът ще тръгне
Този метод е подобен на метода на изрязване и покриване, но се използва за изкопаване на подводни тунели. Изкопът трябва да мине по дължината, по която тунелът ще минава под вода.
Стъпка 2. Поставете серия от стоманени тръби по дължината на изкопа
Всяка тръба е запечатана в двата края с преграда. Ако тръбата е за тунел за кола, както в случая с тунела Ted Williams в Бостън, тръбите включват предварително изградени пътни участъци.
Стъпка 3. Опаковайте тръбата с достатъчно запълване, за да издържи налягането на водата над нея
За тунела Тед Уилямс това беше скала с дебелина 5 фута (дебелина 1,5 м).
Стъпка 4. Свържете тръбите, като премахнете междинните прегради
Всички пътни или железопътни сегменти, вградени в тръбите, също ще бъдат свързани по това време.
Част 4 от 4: Използване на машина за пробиване на тунели
Стъпка 1. Изберете правилната тунелна машина за работата
Машините за пробиване на тунели, наречени TBM за къси или "бенки", разполагат с кръгли плочи отпред, наречени щитове. Дискообразните фрези на щита се разкъсват през скала и мръсотия, които преминават през отвори в щита върху конвейерна лента вътре в TBM, която го отлага зад машината.
- Видовете щитове TBM варират в зависимост от това дали бенката трябва да се рови в мека, мокра земя или твърда скала. Диаметрите на щита варират от 26,3-футовия (8,03 м) щит на Aker Wirth на неговия TBM, използван за швейцарските електростанции Linth-Limmern, до „Big Bertha“на Hitachi Zosen, с диаметър от 57,5 фута (17,5 m).
- Къртиците, предназначени да копаят тунели под нивото на водата, също разполагат с камери отпред, за да окажат налягане върху прокопаната земя.
- За големи работни места може да се изискват множество TBM. Тунелът под Ламанша изисква 11.
Стъпка 2. Поставете машината в позиция
За тунел на повърхностно ниво това не е проблем. Ако тунелът трябва да бъде пробит дълбоко под земята, шахта за достъп, обикновено кръгла, се пробива и облицова с бетон. TBM се спуска в него и тунелът се изкопава от тази точка.
- За дълги тунели се пробиват шахти за многократен достъп.
- Когато тунелът завърши, шахтите за достъп могат да станат вентилационни шахти и/или аварийни изходи. Ако не са толкова заети, те се оставят на място за целия живот на тунела.
Стъпка 3. Издигнете тунелни опори, докато машината пробива
Сегменти от предварително излят бетон се издигат зад TBM, за да образуват пръстен на предварително определени интервали.
Стъпка 4. Напръскайте бетон върху изкопаните стени между опорните пръстени
Разпръснатият бетон, или торкрет, покрива и стабилизира тунелните стени. Изпъкналият бетон може да включва стоманени или полипропиленови влакна за укрепването му, подобно на начина, по който стоманената арматура се използва за укрепване на отлит бетон. Матовият бетон също съдържа ускорител, който му помага да се залепи за стените на тунела и да изсъхне бързо.
Съвети
- Ранните тунели бяха пробити през скала чрез пробиване на дупки и използване на експлозиви: първо черен прах, а по -късно динамит. Ще бъдат издигнати временни опори от дървени рамки, заменени с тухли и зидария. По -късно тунелите използват сегментирани чугунени пръстени, закрепени заедно, вместо дървесината и зидарията.
- Тунелите могат да се пробиват и през мека земя, като се използват крикове за изтласкване на тръби/тръби или багерни багери, наклонени с режещи глави. Тунелите с крик с тръби имат тенденция да са тесни, с диаметър не повече от 10,5 фута (3,2 м), докато тунелите с кутии с кутии могат да бъдат широки до 20 м.
