Tüneller aslen Roma İmparatorluğu günlerine kadar uzanan su dağıtım ve kanalizasyon sistemlerinin bir parçası olarak inşa edildi. Ulaşım için ilk kullanımları 17. yüzyılda kanal sistemlerinin bir parçasıydı. 19. yüzyılda demiryollarının ve 20. yüzyılda otomobillerin gelişmesiyle birlikte tüneller daha uzun ve daha karmaşık hale geldi. Tünel inşa etmek için en yaygın yöntemler aç-kapa yöntemi, daldırmalı boru yöntemi veya tünel açma makinesinin kullanılmasıdır.
adımlar
Bölüm 1/4: Tünel İnşa Etmede Dikkate Alınması Gereken Faktörler
Adım 1. Tünelin nerede inşa edileceğini düşünün
Önerilen tünelin konumu, onu inşa etmek ve kullanım amacına hazırlamak için hangi araç ve tekniklerin gerekli olduğunu belirleyecektir. Tüneller 3 tipe ayrılabilir:
- Yumuşak zemin tünelleri. Bu tüneller, tünelin çökmesini önlemek için açıklıklarda destek gerektirir. Bu tüneller genellikle sığdır ve metrolar, su dağıtımı ve atık su arıtma sistemleri için kullanılır.
- Kaya tünelleri. Sert kayadan kazıldıkları için bu tüneller çok az ilave destek gerektirir veya hiç destek gerektirmez. Tren ve araba tünelleri genellikle bu çeşittir.
- Sualtı tünelleri. Adından da anlaşılacağı gibi bu tüneller nehirlerin, göllerin, kanalların ve “Chunnel” durumunda İngiliz Kanalı gibi boğazların altından geçmektedir. İnşaat sırasında ve sonrasında suyun tünelden uzak tutulması gerektiğinden, bunlar inşa edilmesi en zor tünellerdir.
- Bir şehrin altına tünel inşa etmek, su altı tüneline benzer problemler sunar, çünkü tünelin etrafındaki zemin, üstündeki binaların ağırlığı altında sarkma eğilimindedir. Alanın jeolojisi hakkında bilgi, zeminin ne kadar sarkacağını tahmin etmeye yardımcı olur ve hangi yöntemlerin sarkmayı en aza indirebileceğini önerir.
Adım 2. Tünelin yolunu düşünün
Uzun, tek, düz bir yolu olan bir tünelin delinmesi, tünel açma makinesiyle nispeten kolaydır. Bu tasarımdan farklı olan tüneller, onları inşa etmeyi daha karmaşık hale getiren problemler sunar.
- Kısa tüneller, tünel açma makineleri ile sıkılmaz çünkü bunu yapmak maliyet açısından verimli değildir.
- Güzergahlarının farklı yerlerinde farklı delik çapları gerektiren tüneller de, delik çapının ayarlanmasındaki gecikmeler nedeniyle tünel açma makinesinin kullanımını pratik hale getirmektedir.
- Keskin köşeleri dönen veya kesişen şaftlara sahip olan tüneller de bir delme makinesini kullanışsız hale getirir.
Adım 3. Tünelin amacını düşünün
Tünelin ne için kullanılacağı, hizmete alınmadan önce tünelin kendisinin yapılmasının yanı sıra hangi ek işlerin gerekli olacağını belirler.
- Yolcu taşıyan tüneller bir tür havalandırma gerektirir. Karayolu tünelleri için bu, genellikle karbon monoksit birikmesini önlemek için havalandırma şaftları anlamına gelir. Demiryolu tünelleri için bu, dizel motor egzozunu çıkarmak için cebri havalandırma anlamına gelebilir. Her ikisi de tünelde bir yangın çıkması durumunda oluşan dumanla başa çıkmak için ek yöntemler içerir.
- Boston'daki Big Dig gibi yoğun olarak kullanılan tüneller, tünel içindeki trafiği izlemek ve acil durumlarla başa çıkmak için video ekipmanına sahip sürekli insanlı operasyon merkezlerine sahip olabilir.
- Colorado'daki Eisenhower Tüneli gibi uzun karayolu tünelleri, sürücülerin ve yolcuların rahatlığı için tepe ışıklarıyla aydınlatılabilir. Utah'taki Zion Ulusal Parkı'ndakiler gibi diğer karayolu tünelleri, doğal ışığın yer yer tünele girmesine izin vermek ve yolcuların çevredeki manzarayı görmelerini sağlamak için doğal oyuklara sahip olabilir.
- Liverpool ve Birkenhead, İngiltere arasındaki Queensway Tüneli ve Hong Kong'daki Sha Tin ile New Kowloon arasındaki Lion Rock Tüneli gibi bazı tüneller, bir üst yolcu trafik güvertesini su, borular veya kablolar için daha düşük bir servis güvertesiyle birleştirir. Malezya'nın SMART Tüneli gibi diğer tüneller hem trafik hem de taşkın kontrolü için kullanılabilir.
Bölüm 2/4: Kes-Kapat Yöntemini Kullanma
Adım 1. Bir hendek kazın
Tünelin yapılacağı alan tamamen kazılır, tünel çatısı oluşturulacak ve tünel tamamlandığında üzeri kapatılacaktır. Bu tip tünel iki yoldan biriyle inşa edilir:
- Aşağıdan yukarıya: Önce yer desteği oluşturulur, daha sonra etrafına tünel yapılır.
- Yukarıdan aşağıya: Tünelin kenarları ve çatısı zemin seviyesinde inşa edilir ve tünel açması bunun altına kazılır.
- Yukarıdan aşağıya yöntemi, aşağıdan yukarıya yönteminden daha derin tüneller kazmaya izin verse de, her iki yöntem de öncelikle daha sığ tüneller için kullanılır. Daha derin tüneller genellikle, kazmak için açılan küçük kepenklere sahip kutu benzeri bir yapı olan bir tünel kalkanının yardımıyla kazılır. Kalkanın önündeki kir kaldırıldıktan sonra, kazmaya devam etmek için kalkan ileri doğru hareket ettirilir.
Adım 2. Tünel duvarlarını ve çatısını oluşturun
Tünel duvarları ve çatısı, tünel kazılırken inşa edilebilir veya önceden inşa edilip tünel kazılırken yerine konulabilir. Bugün malzemeler aşağıdakileri içerir:
- Oluklu çelik kemerler.
- Prekast beton kemerler.
- Prekast beton duvarlar.
- Dökülen veya püskürtülen beton. Genellikle bu, biçimlendirilmiş kemer yöntemlerinden biri ile birlikte kullanılır.
Adım 3. Tüneli tamamlayın
Bunun nasıl yapıldığı, aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya yönteminin kullanılmasına bağlıdır.
- Aşağıdan yukarıya yöntemiyle oluşturulan tüneller, tünel çatısının üzerini kapatacak şekilde geri doldurulmalı ve daha sonra tünel çatısının üzerinde kalacak herhangi bir yüzey inşa veya yeniden inşa edilmelidir.
- Yukarıdan aşağıya yöntemiyle oluşturulan tüneller, tünel duvarlarının ve çatısının dikildiği yerin altına kazılır ve daha sonra tünel tabanı görevi gören bir taban plakası oluşturulur.
Bölüm 3/4: Daldırılmış Tüpleri Kullanma
Adım 1. Tünel gideceği zaman bir hendek kazın
Bu yöntem, aç-kapa yöntemine benzer, ancak su altı tünellerini kazmak için kullanılır. Açmanın, tünelin su altında çalışacağı uzunlukta olması gerekir.
Adım 2. Açmanın uzunluğu boyunca bir dizi çelik boru döşeyin
Her tüp, her iki ucunda bir bölme ile kapatılmıştır. Tüp bir araba tüneli içinse, Boston'daki Ted Williams Tüneli örneğinde olduğu gibi, tüpler önceden yapılmış yol bölümlerini içerir.
Adım 3. Tüpü, üzerindeki su basıncına dayanacak kadar yeterli dolgu ile kaplayın
Ted Williams Tüneli için bu, 5 fit kalınlığında (1,5 m kalınlığında) bir kaya tabakasıydı.
Adım 4. Aradaki bölmeleri çıkararak boruları bağlayın
Tüplerin içine yerleştirilmiş herhangi bir karayolu veya demiryolu segmenti de bu sırada bağlanacaktır.
Bölüm 4/4: Tünel Açma Makinesi Kullanma
Adım 1. İş için doğru tünel açma makinesini seçin
Kısa veya "köstebek" için TBM olarak adlandırılan tünel delme makineleri, önlerinde kalkan adı verilen dairesel plakalara sahiptir. Kalkan üzerindeki disk şeklindeki kesiciler, kalkandaki açıklıklardan geçerek TBM içindeki bir konveyör bandına geçen ve onu makinenin arkasına bırakan kaya ve kiri yırtar.
- TBM kalkanlarının türleri, köstebeğin yumuşak, ıslak zemin veya sert kayayı kazmasına göre değişir. Kalkan çapları, Aker Wirth'in İsviçre'nin Linth-Limmern elektrik santralleri için kullanılan TBM'sindeki 26,3 fit (8,03 m) kalkanından, Hitachi Zosen'in 57,5 fit (17,5 m) çapındaki “Big Bertha”ya kadar uzanmaktadır.
- Su tablasının altındaki tünelleri kazmak için tasarlanan köstebekler ayrıca, kazılmakta olan zemini basınçlandırmak için ön kısımlarda odalara sahiptir.
- Büyük işler için birden fazla TBM istenebilir. Manş Tüneli 11 gerektiriyordu.
Adım 2. Makineyi konumuna getirin
Yüzey seviyesindeki bir tünel için bu sorun değil. Tünel yeraltında açılacaksa, genellikle dairesel olan bir erişim şaftı delinir ve betonla kaplanır. TBM içine indirilir ve tünel o noktadan kazılır.
- Uzun tüneller için çoklu erişim şaftları delinir.
- Tünel tamamlandığında erişim boşlukları havalandırma bacaları ve/veya acil çıkışlar olabilir. Bu kadar istihdam edilmezlerse tünelin ömrü boyunca yerinde bırakılırlar.
Adım 3. Makine delip geçerken tünel desteklerini dikin
Önceden belirlenmiş aralıklarla bir halka oluşturmak için TBM'nin arkasına prekast beton parçaları dikilir.
Adım 4. Destek halkaları arasındaki kazılan duvarlara beton püskürtün
Püskürtülen beton veya püskürtme beton, tünel duvarlarını kaplar ve stabilize eder. Püskürtme beton, onu güçlendirmek için çelik veya polipropilen lifler içerebilir, dökme betonu güçlendirmek için çelik inşaat demiri kullanılır. Püskürtme beton ayrıca tünel duvarlarına yapışmasına ve çabuk kurumasına yardımcı olacak bir hızlandırıcı içerir.
İpuçları
- İlk tüneller kayaların içinden delikler delinerek ve patlayıcılar kullanılarak açıldı: önce kara barut ve daha sonra dinamit. Ahşap çerçevelerin geçici destekleri dikilecek, yerine tuğla ve duvar kullanılacaktı. Daha sonra tüneller, ahşap ve duvar yerine, birbirine cıvatalı, parçalı dökme demir halkalar kullandı.
- Tüneller, boruları/boruları itmek için krikolar veya kesme başlıklı kutu şeklindeki ekskavatörleri kullanarak yumuşak toprakta da delinebilir. Boru krikolu tüneller, çapı 10,5 fitten (3,2 m) fazla olmayan, dar olma eğilimindedir, kutu krikolu tüneller ise 65,6 fit (20 m) kadar geniş olabilir.
