4 частини: Фактори, що враховуються при будівництві тоннеляПроритіе траншеї і установка настілаТоннель з опускних секційІспользованіе бурової прохідницької машини
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 прориття траншеї і установці настилу, створенні підводного тунелю з опускних секцій, а також використанні бурової тунелепрохідницький машини.
Частина 1 з 4: Фактори, що враховуються при будівництві тунелю
Частина 2 з 4: прориті траншеї і установка настилу
- 1 Викопайте траншею. З місця, відведеного 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 "від низу до верху". Більш глибокі тунелі створюються за допомогою прохідницького щита, що має вигляд коробки з невеликими отворами і різцями, вгризаються в породу. У міру віддалення породи перед собою прохідницький щит поступово просувається вперед [2].
- 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 такі матеріали:
- Гофровані арки зі сталі.
- Арки з бетону, відлиті заздалегідь.
- Стіни, відлиті з бетону.
- Розпорошується або порошковий бетон. Нерідко його використовують поряд з попередньо приготованими арками.
- 3 Завершіть тунель. Конкретний спосіб залежить від використаного вами методу ( "знизу вгору" або "зверху вниз").
- Тунелі, створені методом "від низу до верху" треба забезпечити підпорами, щоб їх стіни і дах витримували вагу, який буде поміщений поверх тунелю.
- Тунелі, побудовані методом "зверху вниз" вириваються під землею, яка є стінами, і в цьому випадку необхідно викласти підлогу міцними плитами [3].
Частина 3 з 4: Тунель з опускних секцій
- 1 Вирийте траншею в місці пролягання тунелю. Цей метод схожий на попередній, однак він використовується для створення тунелів під водою. Викопайте траншею уздовж всього маршруту, по якому пройде тунель.
- 2 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.
- 3 Заповніть труби чим-небудь, щоб вони не деформувалися під тиском води на глибині. Наприклад, при будівництві тунелю Теда Вільямса в Бостоні труби заповнювали півтораметровими камінням.
- 4 Знявши з торців труб кришки, з'єднайте їх разом. Фрагменти автомобільної або залізниці, створені в трубах заздалегідь, також стикуються один з одним.
Частина 4 з 4: Використання бурової прохідницької машини
- 1 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, який виносить їх позаду машини.
- Вид використовуваної машини залежить від того, в якої породи належить вирити тунель: м'якою, вологою, або кам'янистому ґрунті. Діаметр прохідницьких щитів варіюється в широких межах: так, поперечний переріз щита компанії Aker Wirth, використаного при спорудженні електростанції Линт-Ліммерн в Швейцарії, становив 8,03 м (26,3 фути), 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 тунелепрохідних машин одночасно. Наприклад, у створенні тунелю під Ла-Маншем було задіяно 11 установок [4].
- 2 Підведіть машину до місця роботи. Під час риття тунелю врівень з землею це не складає труднощів. У разі більш глибоких тунелів, як правило, спочатку висвердлюється вхідна шахта (зазвичай кругла), укрепляемая бетоном. Тунелепрохідницький 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].
- 3 У міру створення тунелю машиною в ньому встановлюються підпори. Як підпір можна використовувати литі бетонні кільця, поміщаючи їх за прохідницької машиною через однакові проміжки.
- 4 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 швидшому затвердіння.
- 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 бурильних молотом, витягуючи породу через трубу, або за допомогою екскаватора, обладнаного 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.