Tuneliai iš pradžių buvo statomi kaip vandens tiekimo ir nuotekų sistemų dalis, datuojama Romos imperijos laikais. Pirmasis jų naudojimas transporte buvo kanalų sistemų dalis XVII a. XIX amžiuje plėtojant geležinkelius ir XX amžiuje automobilius, tuneliai tapo ilgesni ir sudėtingesni. Dažniausiai tunelių tiesimo būdai yra pjovimo ir uždengimo metodas, panardinto vamzdžio metodas arba tunelio gręžimo mašinos naudojimas.
Žingsniai
1 dalis iš 4: Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti kuriant tunelį
Žingsnis 1. Apsvarstykite, kur tunelis bus pastatytas
Siūloma tunelio vieta lems, kokios priemonės ir metodai reikalingi jam sukurti ir paruošti numatytam naudojimui. Tunelius galima suskirstyti į 3 tipus:
- Minkšto grunto tuneliai. Šiems tuneliams reikia atramų prie angų, kad tunelis nesugriūtų. Šie tuneliai paprastai yra negilūs ir naudojami metro, vandens tiekimo ir nuotekų šalinimo sistemoms.
- Uolų tuneliai. Kadangi jie yra iškasti iš kietos uolienos, šiems tuneliams reikia mažai papildomos paramos arba jų visai nereikia. Traukinių ir automobilių tuneliai paprastai yra šios įvairovės.
- Povandeniniai tuneliai. Kaip rodo pavadinimas, šie tuneliai eina po upėmis, ežerais, kanalais, o „Chunnel“atveju - sąsiauriais, tokiais kaip Lamanšas. Tai sunkiausiai statomi tuneliai, nes statybos metu ir po jo vanduo turi būti atokiau nuo tunelio.
- Statant tunelį po miestu, kyla problemų, panašių į povandeninį tunelį, nes žemė aplink tunelį linkusi nukristi nuo virš jo esančių pastatų svorio. Žinios apie vietovės geologiją padeda numatyti, kiek žemė pakris, ir siūlo, kokiais metodais būtų galima sumažinti nukritimą.
Žingsnis 2. Apsvarstykite tunelio kelią
Tunelį su ilgu, vienu tiesiu keliu palyginti lengva išgręžti naudojant tunelio gręžimo mašiną. Tuneliai, kurie skiriasi nuo šios konstrukcijos, kelia problemų, dėl kurių jų statyba tampa sudėtingesnė.
- Trumpi tuneliai nenuobodžiauja tunelių gręžimo mašinomis, nes tai padaryti nėra ekonomiška.
- Tuneliuose, kuriems reikia skirtingų gręžinių skersmenų skirtingose jų trasos dalyse, tunelio gręžimo mašinos naudojimas taip pat yra nepraktiškas, nes vėluojama sureguliuoti gręžinio skersmenį.
- Tuneliuose, kurie pasisuka aštriais kampais arba yra susikertantys velenai, taip pat nepraktiška naudoti nuobodžią mašiną.
Žingsnis 3. Apsvarstykite tunelio paskirtį
Tai, kam tunelis bus naudojamas, nustato, kokių papildomų darbų, išskyrus paties tunelio sukūrimą, reikės atlikti prieš pradedant eksploatuoti.
- Tuneliuose, kuriais gabenami keleiviai, reikalinga tam tikra ventiliacija. Kelių tuneliuose tai paprastai reiškia ventiliacijos velenus, kad būtų išvengta anglies monoksido kaupimosi. Geležinkelio tuneliuose tai gali reikšti priverstinio oro ventiliaciją, kad būtų pašalintos dyzelinių variklių išmetamosios dujos. Abiejuose yra papildomų metodų, kaip susidoroti su dūmais, kilus gaisrui tunelyje.
- Sunkiai naudojamuose tuneliuose, pvz., „Big Dig“Bostone, gali būti nuolat valdomi operacijų centrai su vaizdo įranga, skirta stebėti srautą tunelyje ir spręsti avarines situacijas.
- Vairuotojų ir keleivių patogumui ilgus kelio tunelius, tokius kaip Eizenhauerio tunelis Kolorado valstijoje, galima apšviesti viršutiniais žibintais. Kiti kelių tuneliai, tokie kaip Jutos Siono nacionalinio parko tuneliai, gali būti su vaizdingomis išpjovomis, kad vietomis į tunelį patektų natūrali šviesa ir keleiviai galėtų pamatyti aplinkinius kraštovaizdžius.
- Kai kurie tuneliai, pvz., Kvinsvėjaus tunelis tarp Liverpulio ir Birkenhead, Anglijoje ir „Lion Rock“tunelis tarp Sha Tin ir Naujojo Kovlono Honkonge, sujungia viršutinį keleivių eismo denį su žemesniu vandens, vamzdžių ar kabelių aptarnavimo deniu. Kiti tuneliai, tokie kaip Malaizijos SMART tunelis, gali būti naudojami eismui arba potvynių kontrolei.
2 dalis iš 4: „Cut-and-Cover“metodo naudojimas
Žingsnis 1. Kasti tranšėją
Teritorija, kurioje tunelis bus iškastas, bus visiškai iškastas, o tunelio stogas bus sukurtas ir uždengtas, kai tunelis bus baigtas. Šio tipo tunelis yra pastatytas vienu iš dviejų būdų:
- Iš apačios į viršų: pirmiausia sukuriama antžeminė atrama, tada tunelis pastatomas aplink jį.
- Iš viršaus į apačią: tunelio šonai ir stogas yra sukonstruoti žemės lygyje, o po juo iškasama tunelio tranšėja.
- Abu metodai pirmiausia naudojami seklesniems tuneliams, nors metodas „iš viršaus į apačią“leidžia kasti gilesnius tunelius nei metodas „iš apačios į viršų“. Gilesni tuneliai dažnai iškasami naudojant tunelinį skydą-dėžę primenančią konstrukciją su mažomis langinėmis, atidarytomis kasimui. Pašalinus purvą prieš skydą, skydas perkeliamas į priekį, kad būtų galima toliau kasti.
Žingsnis 2. Sukurkite tunelio sienas ir stogą
Tunelio sienos ir stogas gali būti pastatyti tunelio kasimo metu arba gali būti iš anksto sukonstruoti ir įdėti į vietą, kai kasamas tunelis. Šiandienos medžiagos yra šios:
- Gofruotos plieninės arkos.
- Surenkamos betoninės arkos.
- Surenkamos betoninės sienos.
- Liejamas arba purškiamas betonas. Dažnai tai naudojama kartu su vienu iš suformuotų arkų metodų.
Žingsnis 3. Užbaikite tunelį
Kaip tai padaryti, priklauso nuo to, ar buvo naudojamas metodas „iš apačios į viršų“ar iš viršaus į apačią.
- Tuneliai, sukurti naudojant metodą „iš apačios į viršų“, turi būti užpildyti atgal, kad padengtų tunelio stogą, o bet koks paviršius, esantis virš tunelio stogo, statomas arba atstatomas.
- Tuneliai, sukurti naudojant metodą „iš viršaus į apačią“, iškasami žemiau, kur buvo pastatytos tunelio sienos ir stogas, tada sukuriama pagrindo plokštė, kuri yra tunelio grindys.
3 dalis iš 4: panardintų vamzdžių naudojimas
Žingsnis 1. Kai tunelis eis, iškaskite tranšėją
Šis metodas yra panašus į pjovimo ir uždengimo metodą, tačiau naudojamas povandeniniams tuneliams kasti. Tranšėja turi veikti tiek, kiek tunelis eis po vandeniu.
2 žingsnis. Išilgai tranšėjos uždėkite plieninių vamzdžių seriją
Kiekvienas vamzdis iš abiejų galų uždaromas pertvara. Jei vamzdis skirtas automobilių tuneliui, kaip ir Bostono „Ted Williams“tunelio atveju, vamzdžiai apima iš anksto paruoštus kelio ruožus.
Žingsnis 3. Uždenkite vamzdelį pakankamai užpildo, kad atlaikytų virš jo esantį vandens slėgį
Tedo Viljamso tuneliui tai buvo 5 pėdų (1,5 m storio) uolienos sluoksnis.
Žingsnis 4. Prijunkite vamzdelius, pašalindami tarpines pertvaras
Šiuo metu taip pat būtų prijungti visi vamzdžiuose sumontuoti kelio ar geležinkelio ruožai.
4 dalis iš 4: Tunelio gręžimo mašinos naudojimas
Žingsnis 1. Pasirinkite darbui tinkamą tuneliavimo mašiną
Tunelio gręžimo mašinos, trumpos arba „apgamai“vadinamos TBM, priekyje turi apskritas plokštes, vadinamas skydais. Disko formos pjovikliai ant skydo plyšta per akmenis ir nešvarumus, kurie per skydo angas patenka ant konvejerio juostos, esančios TBM viduje, kuri ją slegia už mašinos.
- TBM skydų tipai skiriasi priklausomai nuo to, ar apgamas turi kasti į minkštą, šlapią žemę, ar kietą uolieną. Skydo skersmuo svyruoja nuo Aker Wirth 26,3 pėdų (8,03 m) skydo ant jo TBM, naudojamo Šveicarijos Linth-Limmern elektrinėse, iki Hitachi Zosen „Big Bertha“, kurio skersmuo yra 57,5 pėdos (17,5 m).
- Kurmiai, skirti kasti tunelius po vandens telkiniu, taip pat turi priekyje esančias kameras, kuriomis spaudžiamas kasamas gruntas.
- Dideliems darbams gali būti reikalingi keli TBM. Lamanšo tuneliui reikia 11.
Žingsnis 2. Nustatykite mašiną į savo vietą
Paviršiaus lygio tuneliui tai nėra problema. Jei tunelį reikia gręžti giliai po žeme, prieigos šachta, paprastai apskrito formos, yra išgręžta ir išklota betonu. TBM yra nuleistas į jį, o tunelis iškasamas iš to taško.
- Ilgiems tuneliams gręžiami keli prieigos šachtos.
- Kai tunelis bus baigtas, prieigos šachtos gali tapti ventiliacijos šachtomis ir (arba) avariniais išėjimais. Jei jie nėra taip įdarbinti, jie paliekami vietoje visą tunelio gyvenimą.
Žingsnis 3. Stačius tunelio atramas mašinai gręžiant
Už TBM yra pastatyti surenkamo betono segmentai, kad iš anksto nustatytais intervalais susidarytų žiedas.
Žingsnis 4. Purškite betoną ant iškastų sienų tarp atraminių žiedų
Purškiamas betonas arba skardos betonas padengia ir stabilizuoja tunelio sienas. Skardos betone gali būti plieno arba polipropileno pluošto, kad jį sutvirtintų, panašiai kaip plieno armatūra naudojama betonui sutvirtinti. Skardos betone taip pat yra greitintuvas, kuris padeda prilipti prie tunelio sienų ir greitai išdžiūti.
Patarimai
- Ankstyvieji tuneliai buvo gręžiami per uolą gręžiant skyles ir naudojant sprogmenis: iš pradžių juodus miltelius, o vėliau - dinamitą. Būtų pastatytos medinių karkasų laikinosios atramos, pakeistos plytomis ir mūra. Vėliau tuneliuose vietoj medienos ir mūro buvo naudojami segmentuoti ketaus žiedai, prisukami varžtais.
- Tunelius taip pat galima gręžti per minkštą žemę, naudojant kėliklius vamzdžiams/vamzdžiams arba dėžutės formos ekskavatoriams, nulenktiems pjovimo galvutėmis. Vamzdiniai tuneliai paprastai yra siauri, ne daugiau kaip 10,5 pėdų (3,2 m) skersmens, o tuneliai su karkasais gali būti iki 20,6 m pločio.
