Tunnels is oorspronklik gebou as deel van watervoorsiening en rioolstelsels, wat dateer uit die dae van die Romeinse Ryk. Hulle eerste gebruik vir vervoer was deel van die kanaalstelsels in die 17de eeu. Met die ontwikkeling van spoorweë in die 19de eeu en motors in die 20ste, word tonnels langer en meer kompleks. Die mees algemene metodes vir die bou van tonnels is die sny-en-dek-metode, die dompelbuis-metode of die gebruik van 'n tonnelboormasjien.
Stappe
Deel 1 van 4: Faktore wat in ag geneem moet word by die bou van 'n tonnel
Stap 1. Oorweeg waar die tonnel gebou gaan word
Die ligging van die voorgestelde tonnel sal bepaal watter gereedskap en tegnieke nodig is om dit te bou en voor te berei vir die beoogde gebruik daarvan. Tunnels kan in 3 tipes verdeel word:
- Sagte grond tonnels. Hierdie tonnels benodig ondersteuning by die openinge om te voorkom dat die tonnel ineenstort. Hierdie tonnels is gewoonlik vlak en word gebruik vir stelsels, waterlewering en verwyderingstelsels vir afvalwater.
- Rots tonnels. Omdat hulle uit soliede rots opgegrawe is, benodig hierdie tonnels min ondersteuning of glad nie. Trein- en motortonnels is gewoonlik van hierdie variëteit.
- Onderwater tonnels. Soos die naam aandui, loop hierdie tonnels onder riviere, mere, kanale, en in die geval van die "Chunnel", seestrate soos die Engelse kanaal. Dit is die moeilikste tonnels om te bou, aangesien water tydens en na die bou van die tonnel weggehou moet word.
- Die bou van 'n tonnel onder 'n stad bied probleme soortgelyk aan 'n onderwatertunnel, omdat die grond rondom die tonnel geneig is om te sak onder die gewig van die geboue daarbo. 'N Kennis van die geologie van die gebied help om te voorspel hoeveel die grond sal sak en stel voor watter metodes die versakking kan verminder.
Stap 2. Beskou die tonnel se pad
'N Tunnel met 'n lang, reguit pad is relatief maklik om te boor met 'n tonnelboormasjien. Tunnels wat van hierdie ontwerp verskil, bied probleme wat die konstruksie daarvan meer kompleks maak.
- Kort tonnels verveeld nie met tonnelboormasjiene nie, want dit is nie koste-effektief om dit te doen nie.
- Tunnels wat verskillende boordiameters op verskillende dele van hul roetes benodig, maak die gebruik van 'n tonnelboormasjien ook onprakties as gevolg van vertragings in die aanpassing van die boordiameter.
- Tunnels wat skerp hoeke draai of as wat kruis, maak ook gebruik van 'n vervelige masjien wat onprakties is.
Stap 3. Oorweeg die doel van die tonnel
Waarvoor die tonnel gebruik gaan word, bepaal watter ekstra werk behalwe die vervaardiging van die tonnel self nodig sal wees voordat dit in gebruik geneem word.
- Tunnels wat passasiers vervoer, benodig een of ander vorm van ventilasie. Vir rystunnels beteken dit gewoonlik ventilasie -skagte om opbou van koolstofmonoksied te voorkom. Vir spoorwegtunnels kan dit gedwonge lugventilasie beteken om die uitlaat van dieselenjins te verwyder. Albei beskik oor aanvullende metodes om die rook wat ontstaan as 'n brand in die tonnel ontstaan, te hanteer.
- Swaar gebruikte tonnels, soos die Big Dig in Boston, kan deurlopend bemande operasiesentrums met videotoerusting bevat om die verkeer binne die tonnel te monitor en noodgevalle te hanteer.
- Lang snelwegtunnels, soos die Eisenhower -tonnel in Colorado, kan verlig word met dakligte vir bestuurders en passasiers. Ander tonnels op die pad, soos dié in die Zion National Park in Utah, kan skilderagtige uitsny hê sodat natuurlike lig op sommige plekke die tonnel kan binnedring en passasiers 'n blik op die omgewing kan gee.
- Sommige tonnels, soos die Queensway -tonnel tussen Liverpool en Birkenhead, Engeland en die Lion Rock -tonnel tussen Sha Tin en New Kowloon in Hong Kong, kombineer 'n boonste passasiersverkeersdek met 'n onderste diensdek vir water, pype of kabels. Ander tonnels, soos Maleisië se SMART Tunnel, kan gebruik word vir verkeers- of vloedbeheer.
Deel 2 van 4: Gebruik die sny-en-dek-metode
Stap 1. Grawe 'n sloot
Die gebied waar die tonnel is, word heeltemal uitgegrawe, met die tonneldak wat gemaak moet word en bedek word wanneer die tonnel voltooi is. Hierdie tipe tonnel word op een van twee maniere gebou:
- Onderop: grondsteun word eers geskep, dan word die tonnel daar rondom opgebou.
- Bo-na onder: die sye en die dak van die tonnel is op grondvlak gebou en die tonnelgraaf word daaronder gegrawe.
- Beide metodes word hoofsaaklik vir vlakker tonnels gebruik, alhoewel die top-down-metode dieper tonnels kan grawe as die bottom-up-metode. Dieper tonnels word dikwels uitgegrawe met behulp van 'n tonnelskerm, 'n boksagtige struktuur met klein luike wat oopgemaak word om deur te grawe. Sodra die vuil voor die skild verwyder is, word die skild vorentoe beweeg om verder te grawe.
Stap 2. Skep die tonnelmure en die dak
Die tonnelmure en -dakke kan gebou word terwyl die tonnel gegrawe word, of kan vooraf gebou en in plek gestel word terwyl die tonnel gegrawe word. Die materiaal bevat vandag die volgende:
- Golfboë.
- Vooraf gemaakte betonboë.
- Vooraf betonmure.
- Beton gegiet of gespuit. Dikwels word dit saam met een van die gevormde boogmetodes gebruik.
Stap 3. Voltooi die tonnel
Hoe dit gedoen word, hang af van of die bottom-up of top-down metode gebruik is.
- Tunnels wat met die bottom-up-metode geskep word, moet teruggevul word om die tonneldak te bedek en enige oppervlak wat bo die tonneldak gaan bestaan, word dan gebou of herbou.
- Tunnels wat met die bo-na-onder-metode geskep word, word onder waar die tonnelmure en dak opgerig is, uitgegrawe, en dan word 'n basisplaat, wat dien as die tonnelvloer, geskep.
Deel 3 van 4: Gebruik ondergedompelde buise
Stap 1. Baggeer 'n sloot wanneer die tonnel gaan
Hierdie metode is soortgelyk aan die sny-en-dek-metode, maar word gebruik om onderwatertonnels te grawe. Die sloot moet die lengte loop wat die tonnel onder water sal loop.
Stap 2. Lê 'n reeks staalbuise langs die loopgraaf
Elke buis is aan weerskante verseël met 'n skottel. As die buis vir 'n motortonnel is, soos in die geval van die Ted Williams-tonnel in Boston, bevat die buise voorafgeboude padgedeeltes.
Stap 3. Omhul die buis met genoeg opvulling om die waterdruk daarbo te weerstaan
Vir die Ted Williams-tonnel was dit 'n laag van 5 meter dik (1,5 m dik) rots.
Stap 4. Verbind die buise deur die tussenliggende skote te verwyder
Enige pad- of spoorafdelings wat in die buise ingebou is, sou ook op hierdie tydstip gekoppel wees.
Deel 4 van 4: Die gebruik van 'n tonnelboormasjien
Stap 1. Kies die regte tonnelmasjien vir die taak
Tunnelboormasjiene, genaamd TBM's vir kort of "mol", het sirkelvormige plate aan die voorkant met die naam skilde. Skyfvormige snyers op die skild skeur deur rots en vuil, wat deur die openinge in die skild op 'n vervoerband in die TBM loop wat dit agter die masjien neersit.
- Die tipes TBM -skilde wissel na gelang of die mol in sagte, nat grond of harde rots moet grawe. Skildiameters wissel van Aker Wirth se 8,03 m (26,3 voet) skild op sy TBM wat vir die Linth-Limmern-kragstasies in Switserland gebruik word tot Hitachi Zosen se "Big Bertha", met 'n deursnee van 17,5 m.
- Moles wat ontwerp is om tonnels onder die watertafel te grawe, het ook kamers aan die voorkant om druk op die grond te plaas.
- Vir groot werk kan verskeie TBM's benodig word. Die Kanaaltunnel benodig 11.
Stap 2. Sit die masjien in posisie
Vir 'n oppervlaktetonnel is dit geen probleem nie. As die tonnel diep onder die grond gaan verveeld word, word 'n toegangsas, gewoonlik sirkelvormig, geboor en met beton uitgevoer. Die TBM word daarin laat sak, en die tonnel word vanaf daardie punt opgegrawe.
- Vir lang tonnels word verskeie toegangskagte geboor.
- As die tonnel klaar is, kan die toegangsskagte ventilasie- en/of nooduitgange word. As hulle nie so in diens is nie, word hulle op hul plek gelaat vir die lewensduur van die tonnel.
Stap 3. Stel tonnelstutte op terwyl die masjien deurboor
Segmente van voorafbeton word agter die TBM opgerig om met vooraf bepaalde tussenposes 'n ring te vorm.
Stap 4. Spuit beton op die uitgegrawe mure tussen die steunringe
Die gespuite beton, of spuitbeton, bedek en stabiliseer die tonnelmure. Die spuitbeton kan staal- of polipropileenvesels insluit om dit te versterk, net soos staalstaaf gebruik word om gegote beton te versterk. Die spuitbeton bevat ook 'n versneller om dit by die tonnelmure te hou en vinnig droog te word.
Wenke
- Vroeë tonnels is deur rots verveel deur gate te boor en plofstof te gebruik: eers swart poeier en later dinamiet. Tydelike stutte van houtrame sou opgerig word, vervang deur baksteen en metselwerk. Later gebruik die tonnels gesegmenteerde gietysterringe, vasgebout, in die plek van die hout en metselwerk.
- Tunnels kan ook deur sagte grond geboor word deur domkragte te gebruik om buise/pype of boksvormige graafmachines met snykoppe te druk. Tunnels met pype is geneig om smal te wees, nie meer as 3,2 m in deursnee nie, terwyl tonnels met 'n boks 'n breedte van 20,6 m kan hê.
