Как Се Изгражда Подводен Тунел?

{h1}

Подводните тунели, като мрамора, разчитат на някои екстремни строителни техники. Научете повече за подводните тунели в WordsSideKick.com.

Противно на това, което бихте вярвали на супер злодеи или къртици, е необходимо повече от гигантска машина, която да тунелира през милиони тонове мръсотия и вода - но това да не ви навреди.

Все пак за по-голямата част от историята ни за копаене на тунели успяхме да се справим с изобретателността. Хората се тунелират още от времето, когато първите обитатели на пещерата решиха да разкопаят резервна спалня, а основните неща за копаене, поддръжка и аванс бяха добре усъвършенствани по времето, когато древните гърци са използвали тунели за напояване и източване на своите земеделски земи [източници: Лейн; Browne].

Подводните тунели също са изненадващо стари. Някъде между 2180 и 2160 г. пр. Н. Е. Вавилонците изграждат един от първите известни примери, като отклоняват река Ефрат. Тунелът, поддържан от тухли и поддържан арка с височина 3 000 фута, който е с размери 12 фута с ширина 15 фута (4 метра на 5 метра), осигурява проход за пешеходци и колесница между кралския дворец и храма [източници: Лейн; Browne].

В продължение на векове тунелите са били използвани предимно от миньори и средновековни сапьори, които копаят под крепостни стени, за да ги срутят (оттук терминът "подкопават"), но появата на канален транспорт - и по-късно железопътни линии - дава на работниците нещо ново за потъват лопатите си в. През 18, 19 и 20 век се наблюдават редица все по-трудни проекти за тунели, станали възможни благодарение на огромни подобрения в техниките за наблюдение и вентилация. Въпреки това опасността и разходите забавят опитите за подводно тунелиране до средата на 1800 г. [източник: Лейн].

Което повдига въпроса: Ако подводното тунелиране рискува да изкопаете собствения си гроб, буквално или финансово, защо да се притеснявате? Много от планиращите градове са съгласни, че се обръщат към тунелите само когато пренаселените мостове достигнат задушаващ капацитет. Но мостовете също са проблематични. Те пречат на корабния трафик, заемат ценна река и блокират живописни гледки. От гледна точка на отбраната мостовете правят лесни прицелни удари и могат да представляват опасност, ако се срутят [източник: Хюет].

Обратно, тунелите, издържат на приливи и отливи, течения и бури, по-добри от мостове, могат да достигнат по-големи разстояния и имат практически неограничен капацитет за носене на тегло. В допълнение, разходите за тунел на дължина намаляват, тъй като стават по-дълги, докато за мостове е точно обратното. Докато тунелите изискват по-голяма първоначална инвестиция, мостовете формират разликата в разходите за поддръжка [източници: Everglades Economics; Hewett].

Но нека да не виждаме тунелно виждане. Няма съмнение, че пасажите под сушата и морето са изправени пред специфични уязвими места за сигурност и проблеми с безопасността. Пожарите и авариите представляват сериозни заплахи в тунелите, поради което железопътните тунели включват кръстосани проходи, където влаковете могат да превключват коловози, заедно с обслужващи тунели, които могат да служат като аварийни аварийни пътища [източници: Чан; JR-Хокайдо; WGBH].

Звучат ужасяващо, но подводните тунели са толкова често срещани, че рядко се сещаме за големите опасности - и екстремните техники за изграждане - тези съвременни чудеса изискват.

Мост (под) проблемни води

Европейската и азиатска страна на Истанбул най-накрая се присъединиха след завършването на Мрамора през 2013 г. Бананза от археологически находки многократно забавяше мащабния строителен проект.

Европейската и азиатска страна на Истанбул най-накрая се присъединиха след завършването на Мрамора през 2013 г. Бананза от археологически находки многократно забавяше мащабния строителен проект.

Когато копаете във всеки изключителен строителен проект, няколко въпроса веднага изтръгват главите си от пясъка: Кое предложение се нарежда като най-голямото, най-дълбокото или най-опасното за изграждане? С подводни тунели тези въпроси опровергават прости отговори. Градовете и държавите постоянно възлагат нови проекти. Що се отнася до жизненоважната статистика, дяволът е между детайлите и дълбокото синьо море.

Например, тунелът Сейкан, свързващ японските острови Хоншу и Хокайдо, в момента държи рекорда за най-дълъг и най-дълбок подводен железопътен тунел. Япония започна да го планира, след като тайфун от 1954 г. потопи пет фериботни лодки в опасния пролив Цугару, при което загина 1430 души [източници: WGBH].

Завършен през 1988 г., тунелът Сейкан се простира на 33,5 мили (54 километра) и достига дълбочина от 240 метра на 787 фута, но неговата подводна част с дължина 14,5 мили (23,3 километра) е осеяна от тази на Тунела на Ламанша или Чунел, между Обединеното кралство и Франция. Завършен през 1994 г., подводната част на Chunnel представлява 24 от неговите 31 мили (38,6 от 50 километра), но дълбоко се спуска само на 756 метра дълбочина [източници: ASCE; Чан; Wise].

Що се отнася до турците, и двата тунела са мокри в сравнение с техния 3,3-милиардов долар Мармарейски тунел най-накрая отворен за обществеността през 2013 г. Неговите 8,25 мили (13,2 километра) железопътно преминаване - включително 1400 фута (1400 метра) ) се простира през морското дъно на Боспор - свържете азиатската и европейската половини на Истанбул, което го прави първият железопътен тунел, който свързва два континента [източници: Sweeney; Wise].

Какво е толкова страхотно в подводния тунел под мили, в сравнение с многомилестите тунели Seikan и Channel? Това е разлика в подхода: Докато неговите предшественици съответно взривяваха и отегчаваха проходите през твърда скала, тунелът Мармарай беше сглобен, парче по парче, в окоп по дъното на Босфора, което го прави най-дълъг и дълбок потапящ тунел някога построен. Инженерите избраха това решение, което използва предварително сглобени секции, свързани с дебели, гъвкави, подсилени с каучук стоманени плочи, за да се справят по-добре с регионалната сеизмична активност [източници: JR-Хокайдо; Суини; Wise].

За известно време културните и исторически артефакти, открити из стария град на Истанбул, забавиха напредъка при разкопките на тунела Мармарай, така че 2,2-милиметровият (3,6-километров) тунел Øresund, свързващ Швеция и Дания, остана най-големият тунел с потопена тръба, построен някога. Изпълнителите са го конструирали от 20 елемента с размери 177 метра на парче, всеки сглобен от осем по-малки, 22 фута (22 метра) секции [източници: Landler; Проект Мармарай; PERI GmbH; Sweeney].

Между потопени тунели като Мармарай и Шресунд, и отегчени тунели като Чунела, ние почти покрихме брега. Но нека да се задълбочим малко по-задълбочено във всеки и да разгледаме друг метод за тунелиране, използван от началото на 19 век.

Вие наричате това тунел?

Технически тунел е проход, изкопан изцяло под земята. Много от подземните тръби, които считаме за тунели - метро, ​​канализация и водопроводи - са технически тръбопроводи тъй като те включват временно премахване на покриващи материали. Тунелите са опасни, досадни и скъпи за изграждане, така че когато се справят с насипна мръсотия и сравнително плитки проекти, инженерите често избират това по-евтино и по-ефективно изрежете и покрийте подход [източници: Лейн; Hewitt].

Корабни червеи с необичаен размер

Щитите могат да бъдат изключително удобни за копаене под вода.

Щитите могат да бъдат изключително удобни за копаене под вода.

Най-старият подход за тунелиране под вода без отклоняване на водите по-горе е известен като тунелен щит, а инженерите и до днес го използват.

Щитите решават често срещан, но неприятен проблем, а именно как да се копае дълъг тунел през мека земя, особено под вода, без да се срива водещият й край [източници: Assignment Discovery; Енциклопедия Британика; Браун; Hewitt].

За да добиете представа за това как работи щит, представете си без кафява тенекия с изострено дъно, в която има няколко големи дупки. Сега, захващайки отворения край, пъхнете тенекия първо отдолу, в някаква мека пръст и гледайте как мръсотията се изтръгва през отворите. В мащаба на истински щит, няколко човека (прозвища "мукери" и "пясъчни кучета") щяха да стоят вътре в отделения в рамките на "кутията" и да премахват глината или пясъка, докато щитът е напреднал. Хидравличните крикове постепенно придвижват щита напред, докато екипажите зад него монтират метални опорни пръстени, след което ги облицоват с бетон или зидария [източници: Assignment Discovery; Енциклопедия Британика; Browne].

За да се задържи изтичане на вода от стените на тунела, предната част на тунела или щита понякога е под налягане със сгъстен въздух. Работниците, които могат да издържат само на кратки периоди при такива условия, трябва да преминат през един или повече въздушни затвори и да вземат предпазни мерки срещу заболявания, свързани с натиск [източници: Хюит; Пристанищен орган].

Все още се използват щитове, особено при инсталиране на комунални тръби или водопроводни и канализационни тръби. Макар и трудоемки, те струват само малка част от братовчедите на мамутите, машини за пробиване на тунели (ТБМ) [източници: Assignment Discovery; Енциклопедия Британика; WGBH].

TBM е многоетажен висок двигател на унищожаване, способен да дъвче през твърда скала. Отпред върти a режеща глава, гигантско колело, което настръхва с разрушаващи скали дискове и включва система от лъжички за повдигане на напоена скала и спускане върху изходяща конвейерна лента. Зад режещата глава се люлее монтьор, въртящ се модул, който изгражда облицовката на тунела в следването на TBM. В някои големи проекти, като Chunnel, отделни TBM ще започнат в противоположните краища и ще се насочат към централна точка, използвайки сложни методи за проучване, за да ги поддържат в курса [източници: Assignment Discovery; Coleman et al.; WGBH].

Пробиването през твърда скала създава до голяма степен самоносещ тунел и ТБМ се движат напред бързо и безмилостно (някои машини на Chunnel могат да носят 250 фута или 76 метра на ден). От долната страна, ТБМ се разрушават по-често от използвания Jaguar и се справят лошо с износена, срязана или силно съединена скала - така че те не са толкова бързи, колкото са напукани, за да бъдат [източници: WGBH; WGBH].

За щастие, ТБМ и щитове не са единствената игра в града.

Пробив на Брунел

Тунелният щит е изобретен от инженера Марк Исамбард Брунел, който е вдъхновен от гледането на корабен червей (морски двучерупчест) да управлява своите черупки от дърво и да изхвърля дървени стърготини. Използвайки устройството си, той успешно изкопа тунел под лондонската река Темза от 1825 до 1843 г., като претърпя две пробивни наводнения и седемгодишно спиране, когато паричният поток на проекта пресъхна. Брунел и синът му прекарваха почти всеки буден час в тунела, често принуждаван да работи от лодка. Съобщава се, че напрежението доведе до смъртта му няколко години по-късно [източници: Assignment Discovery; Енциклопедия Британика; Браун; Hewitt].

Да го оставим да потъне

Изграждането на опора от стомана и зидария при едновременно копаене през мека земя или твърда скала не е пикник, но да се опитваш да задържиш морето, докато е под вода, е нещо, което дори Моисей не би се опитал. За щастие, благодарение на американския инженер У. Дж. Уилгъс и неговото изобретение sunken- или потопена тръба тунел (ITT), не трябва да [източник: Лейн].

ITT не се отегчават през скалата или почвата; те се сглобяват на място от сглобяеми парчета с размер на футболни игрища. Уилгъс започнал техниката, когато построил железопътния тунел на река Детройт (1906-10), свързващ Детройт, Мичиган, с Уиндзор, щата Онт., И оттогава те са техниката за преминаване към автомобилни тунели. Всъщност повече от 100 такива тунела са построени само през 20 век [източници: Лейн; Extreme Engineering; Проект Мармарай].

За да направят всеки сегмент на тунела, работниците събират 30 000 тона стомана и бетон - достатъчно за 10-етажна сграда на апартаменти - в масивна форма, след което позволяват на бетона да се втвърди близо месец. Формите съдържат пода, стените и тавана на тунела и първоначално са затворени в краищата, за да ги поддържат водонепропускливи, тъй като се транспортират до морето. Потапящи понтони, големи кораби, наподобяващи кръстоска между козлов кран и понтонна лодка, извършват тегленето [източници: Лейн; Extreme Engineering; Проект Мармарай].

Веднъж над предварително изкопания морски окоп, всеки участък от тунела е достатъчно наводнен, за да може да потъне. Кран бавно спуска секцията на място, докато водолазите я насочват точно към нейните GPS координати. Тъй като всяка нова секция се свързва с предшественика си, масивно каучуково парче в края му се притиска и се разхлабва, за да установи уплътнение. След това екипажите премахват уплътненията на преградата и изпомпват останалата вода. След като целият тунел е построен, той е погребан под запълване и евентуално покрит с скални доспехи [източници: Лейн; Extreme Engineering; Проект Мармарай].

Конструкцията на потопената тръба може да се задълбочи по-дълбоко от другите подходи, тъй като техниката не изисква сгъстен въздух, за да задържи водата в покой. Следователно екипажите могат да работят по-дълго в тях и при по-поносими условия. Освен това ITT може да приеме всякаква форма, за разлика от отегчен тунел, който следва формата на своя щит или TBM. Но тъй като ITT съставляват само морското дъно или частта на речното дъно на тунелна система, те изискват други методи за тунелиране, за да отворят наземните си входове и изходи [източници: Лейн; Проект Мармарай; WGBH]. В подводното тунелиране, както в живота, са необходими всички видове.

Трансатлантически тунел: Yippee или Yikes?

Ако се опитахме дълго мечтания трансатлантически тунел, плаваща потапяща тръба, свързана на идеална дълбочина от 150 фута (45,7 метра) чрез кабели с регулиране на напрежението, би бил вероятният подход. Разбира се, за подобно начинание ще са необходими приблизително 54 000 участъка с футболни игрища, като се използва еквивалент на годишната световна продукция от стомана и 225 бетонни фабрики, работещи с капацитет 24 часа на ден в продължение на 20 години. Това е, преди да стигнете до трилиона долари, хиляди работници и многобройни роботи и подводници, които биха били необходими за изграждане при опасни условия на открито море, за да не кажете нищо за проблемите на безопасността, породени от морския трафик и сеизмични събития [източници: Extreme Engineering; Extreme Engineering; Harrison].

Бележка на автора: Как да изградите подводен тунел?

При написването на тази статия бих могъл да се докосна само до основите на изграждането на подводни тунели, което е несправедливост, сравнима с приравняването на обезвреждане на бомба с програмиране на DVR. В действителност опасността и точността, необходима при изграждането на подводен тунел, просто са потресаващи. Разкопаването и конструирането на тези съвременни чудеса не изисква нищо друго, освен постоянна бдителност, голяма приспособимост и минимални корекции на променящите се условия, за да не говорим за грижите, които работниците и водолазите трябва да упражняват.

Това е нещо, което си струва да помислите за следващия път, когато се окажете да пътувате през подводен тунел. Може би това ще ви разсее от милионите тонове земя или вода, притискащи надолу, или, ако сте в японския тунел Сейкан, от звука на водата, която се тъпче през стените, за да бъде източена от помпите със скорост 20 тона в минута.

Как Се Изгражда Подводен Тунел?


Видео Добавка: Тази Събота: Лиляна Павлова за скандала с тунел "Железница".




Изследване


Мерилендски Торнадо, Гледани От Космоса
Мерилендски Торнадо, Гледани От Космоса

Галерия С Изображения: Тоалетите На Помпей
Галерия С Изображения: Тоалетите На Помпей

Наука Новини


Ще Предизвика Ли Орбитален Хаос Земята, Венера И Марс?
Ще Предизвика Ли Орбитален Хаос Земята, Венера И Марс?

Защо Мъжете, Които Могат Да Направят 40 Лицеви Опори, Могат Да Имат По-Добро Здраве На Сърцето
Защо Мъжете, Които Могат Да Направят 40 Лицеви Опори, Могат Да Имат По-Добро Здраве На Сърцето

Факти За Дрънкалки
Факти За Дрънкалки

Какво Се Случва По Време На Сърдечна Аблация?
Какво Се Случва По Време На Сърдечна Аблация?

Цветни Електронни Четци, Вдъхновени От Пеперудите
Цветни Електронни Четци, Вдъхновени От Пеперудите


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2024 BG.WordsSideKick.com