Спочатку тунелі служили для доставки води і відведення стічних вод і нечистот; перші тунелі були побудовані в Римській імперії. Для пересування тунелі почали використовувати в XVII столітті, включаючи їх в системи каналів. З появою залізниць в XIX столітті і автомобілів в XX тунелі набули широкого поширення, ставши більш довгими і конструктивно складними. Найбільш поширені способи побудови тунелю полягають в проритті траншеї і установці настилу, створенні підводного тунелю з опускних секцій, а також використанні бурової тунелепроходческой машини.
Кроки
Частина1З 4:
Фактори, що враховуються при будівництві тунелю
Частина1З 4:
Розгляньте місце, де буде прокладений тунель. від місця будівництва тунелю залежать використовувані метод і обладнання. Тунелі можна розділити на три типи:- Тунелі, прориті в м'яких породах. Щоб такі тунелі не обсипалися, їх склепіння додатково зміцнюють. Як правило, ці тунелі неглибокі; їх прокладають для поїздів метро, доставки води і каналізаційних стоків.
- Тунелі в кам'яних породах. Склепіння таких тунелів не вимагають ґрунтовного додаткового зміцнення, нерідко воно взагалі не потрібно. Подібні тунелі будують для автомобільних і залізниць.
- Підводні тунелі. Як випливає з назви, ці тунелі прокладають по дну річок, озер і каналів; наприклад, під протокою Ла-Манш проходить так званий Євротоннель. Ці тунелі найскладніші в будівництві, оскільки з них необхідно відводити воду на стадії зведення і при подальшій експлуатації.
- Прокладка тунелю під містом також пов'язана з чималими труднощами, так як грунт над тунелем може просісти під вагою стоять над ним будівель. Знання геології конкретної місцевості дозволяє передбачити, наскільки просяде грунт, і звести її просідання до мінімуму.
-
Вивчіть маршрут тунелю. довгі прямі тунелі досить легко прокладаються за допомогою бурової тунелепрохідницької машини. Складніше йде справа з будівництвом викривлених тунелів.
- Для прокладання коротких тунелів бурова машина не використовується, оскільки це нерентабельно.
- Необхідність використання бурів різних діаметрів також ускладнює застосування тонеллепроходческой машини, оскільки заміна бура значно уповільнює роботу.
- Застосування бурової машини нераціонально також, якщо тунель має повороти або відгалуження.
-
Подумайте про призначення тунелю. від цього будуть залежати додаткові роботи, які необхідно провести після прориття тунелю перед тим, як ввести його в експлуатацію.
- Якщо через тунель буде проїжджати транспорт з пасажирами, необхідна система вентиляції. В автомобільних тунелях це мережа вентиляційних шахт, службовців для відводу чадного газу. У залізничних тунелях застосовується примусова вентиляція повітря для відведення вихлопних газів дизельних двигунів. В обох випадках тунелі забезпечені також системою відведення диму в разі виникнення пожежі.
- Інтенсивно використовувані тунелі, наприклад, великий Бостонський тунель, можуть бути забезпечені центрами управління з камерами відеоспостереження для контролю руху і запобігання надзвичайних ситуацій.
- Довгі дорожні тунелі, такі як Лефортовський тунель в Москві, нерідко оснащені підвісними ліхтарями для зручності водіїв і пасажирів. Буває і так, що в товщі породи, через яку прокладений тунель, проробляються отвори, що пропускають сонячне світло зовні (наприклад, тунель Ейзенхауера в Колорадо, США).
- Деякі тунелі, такі як Квінсуей між Ліверпулем і Беркенхедом у Великобританії і тунель через левову скелю в Гонконзі поєднують верхню автомобільну трасу з прокладеними нижче водяними і каналізаційними трубами і кабелями. Інші, наприклад тунель SMART в Малайзії, крім транспортних цілей, можуть використовуватися також для запобігання повеней [1] .
Частина2З 4:
Прориття траншеї і установка настилу
Частина2З 4:
-
Викопайте траншею. з місця, що відводиться під тунель, повністю видаляється порода, після чого над виритим ділянкою робиться дах. Такий вид тунелів робиться двома способами:
- Знизу вгору: створюється опора, всередині якої формується сам тунель.
- Зверху вниз: стіни і дах тунелю створюються на рівні землі, і тунель викопується під ними.
- Обидва методи застосовуються головним чином для створення неглибоких тунелів, хоча метод "зверху вниз" дозволяє вирити більш глибокі тунелі в порівнянні зі способом "знизу вгору". Більш глибокі тунелі створюються за допомогою прохідницького щита, що має вигляд коробки з невеликими отворами і різцями, вгризаються в породу. У міру видалення породи перед собою прохідницький щит поступово просувається вперед [2] .
-
Сформуйте стіни і дах тунелю. стіни і дах можна зробити вже після того, як тунель виритий, або створити заздалегідь і помістити в тунель, коли він буде готовий. Можна використовувати наступні матеріали:
- Гофровані арки зі сталі.
- Арки з бетону, відлиті заздалегідь.
- Стіни, відлиті з бетону.
- Розпилюваний або порошковий бетон. Нерідко його використовують поряд з попередньо приготованими арками.
-
Завершіть тунель. конкретний спосіб залежить від використаного вами методу ("знизу вгору "або"зверху вниз").
- Тунелі, створені методом "знизу вгору" треба забезпечити підпорами, щоб їх стіни і дах витримували вагу, який буде поміщений поверх тунелю.
- Тунелі, побудовані методом "зверху вниз" вириваються під землею, що служить стінами, і в цьому випадку необхідно викласти підлогу міцними плитами [3] .
Частина3З 4:
Тунель з опускних секцій
Частина3З 4:
-
Виройте траншею в місці пролягання тунелю. цей метод схожий на попередній, однак він використовується для створення тунелів під водою. Викопайте траншею вздовж усього маршруту, по якому пройде тунель.
-
Покладіть в вириту траншею сталеві труби. труби повинні бути запечатані з торців, щоб в них не проникла вода. Якщо тунель призначений для автомобільного транспорту, труби повинні містити побудоване заздалегідь дорожнє полотно.
-
Заповніть труби чимось, щоб вони не деформувалися під тиском води на глибині. наприклад, при будівництві тунелю Теда Вільямса в Бостоні труби заповнювали півтораметровими каменями.
-
Знявши з торців труб кришки, з'єднайте їх разом. Фрагменти автомобільної або залізниці, створені в трубах заздалегідь, також стикуються один з одним.
Частина4З 4:
Використання бурової прохідницької машини
Частина4З 4:
-
Виберіть бурову машину, яка підходить для ваших цілей. бурові тунелепрохідницькі машини, звані також прохідницькими щитами або" кротами", мають округлі різці попереду корпусу. Ці різці вгризаються в породу, фрагменти якої потрапляють через отвори в передній частині щита на стрічковий конвеєр, що вивантажує їх позаду машини.
- Вид використовуваної машини залежить від того, в якій породі належить вирити тунель: м'якою, вологою, або кам'янистому грунті. Діаметр прохідницьких щитів варіюється в широких межах: так, поперечний переріз щита компанії Aker Wirth, використаного при спорудженні електростанції Лінт-Ліммерн в Швейцарії, становив 8,03 м (26,3 фута), а діаметр щита "Велика Берта", що випускається фірмою Hitachi Zosen-17,5 м (57,5 футів).
- Машини, призначені для риття тунелів під водою, спереду оснащуються також камерами для нагнітання тиску в породі.
- У разі великого обсягу робіт застосовуються кілька тунелепрохідницьких машин одночасно. Наприклад, у створенні тунелю під Ла-Маншем було задіяно 11 установок [4] .
-
Підведіть машину до місця роботи. при риття тунелю врівень з землею це не складає труднощів. У разі більш глибоких тунелів, як правило, спочатку висвердлюється вхідна шахта (зазвичай кругла), що укріплюється бетоном. Тунелепрохідницьку машину опускають в цю шахту, звідки і починають рити тунель.
- Для створення довгих тунелів просвердлюють безліч вхідних шахт.
- Після того, як тунель проритий, вхідні шахти можуть виконувати роль вентиляційних отворів або запасних виходів. Якщо ж вони не потрібні для даних цілей, їх просто залишають як є [5] .
-
У міру створення тунелю машиною в ньому встановлюються підпори. в якості підпор можна використовувати Литі Бетонні кільця, поміщаючи їх за прохідницької машиною через однакові проміжки.
-
Стіни між кільцями обприскуються бетонним розчином. бетонний спрей, або торкрет-бетон дозволяє зміцнити стіни тунелю. Для міцності в торкрет-бетон нерідко додають сталеві або поліпропіленові волокна, що нагадує технологію створення залізобетону [6] . Торкрет-бетон містить також каталізатор, що сприяє його кращому налипання на поверхню стін і більш швидкому затвердінню.
Поради
- Спочатку тунелі в кам'янистих породах створювали шляхом просвердлювання отворів в камені, закладання в них вибухівки (спочатку пороху, пізніше динаміту) і вибуху. Для підтримки стін і стелі тунелю зводили тимчасові опори з дерева, які поступово замінювали цегляною або кам'яною кладкою. Потім з цією метою почали використовувати кільця з литого заліза, поєднуючи їх болтами.
- У м'якій породі тунель можна виконати бурильним молотом, витягуючи породу через трубу, або за допомогою екскаватора, забезпеченого коробчатим наконечником з різцями. У першому випадку тунелі виходять відносно вузькими, діаметром не більше 3,2 м (10,5 футів), в той час як екскаватором можна вирити тунель діаметром 20 метрів.
