Туннель

Туннель — это подземный или подводный проход. Его выкапывают в окружающей почве, земле или камне или кладут под воду и огороживают, за исключением порталов , обычно на каждом конце. Трубопровод — это не туннель, хотя в некоторых недавно построенных туннелях использовались методы строительства погружных труб , а не традиционные методы бурения туннелей.

Туннель может быть предназначен для пешеходного или автомобильного движения , для железнодорожного движения или для канала . Центральные части сети скоростного транспорта обычно находятся в туннеле. Некоторые туннели используются в качестве канализационных коллекторов или акведуков для подачи воды для потребления или для гидроэлектростанций . Коммунальные туннели используются для прокладки пара, охлажденной воды, электрических или телекоммуникационных кабелей, а также для соединения зданий для удобного прохода людей и оборудования.

Секретные туннели строятся в военных целях или гражданскими лицами для контрабанды оружия , контрабанды или людей . Специальные туннели, такие как переходы для диких животных , строятся, чтобы позволить диким животным безопасно пересекать искусственные барьеры. Туннели могут быть объединены в туннельные сети .

Терминология

Туннель относительно длинный и узкий; длина часто намного превышает диаметр в два раза , хотя можно построить аналогичные более короткие раскопки, например, переходы между туннелями.

Определение того, что представляет собой туннель, может широко варьироваться от источника к источнику. Например, в Соединенном Королевстве автодорожный туннель определяется как «подземная конструкция автомагистрали длиной 150 метров (490 футов) или более». ^[1] В Соединенных Штатах определение туннеля, данное NFPA , — это «подземное сооружение с расчетной длиной более 23 м (75 футов) и диаметром более 1800 миллиметров (5,9 футов)». ^[2]

История

Большая часть ранних технологий прокладки туннелей возникла из горнодобывающей промышленности и военной техники . Этимология терминов «горное дело» (для добычи полезных ископаемых или для осадных атак ), «военная инженерия» и « гражданское строительство » раскрывает эти глубокие исторические связи.

Античность и раннее средневековье

Предшественниками современных туннелей были штольни , по которым транспортировалась вода для орошения , питья или канализации . Первые канаты известны еще до 2000 г. до н.э.

Туннель Эупалинос — это туннельный акведук длиной 1036 м (3399 футов), проходящий через гору Кастро на острове Самос в Греции , построенный в VI веке до нашей эры в качестве акведука . Это второй известный туннель, раскопанный с обоих концов, после Силоамского туннеля в окрестностях Сильвана в восточном Иерусалиме .

В Эфиопии пешеходный туннель Сикурто , высеченный вручную в средние века, пересекает горный хребет.

В секторе Газа сеть туннелей использовалась еврейскими стратегами в качестве убежищ, вырубленных в скалах, что было первым связующим звеном с сопротивлением Иудеи римскому правлению во время восстания Бар-Кохбы во 2 веке нашей эры.

Геотехнические изыскания и проектирование

Крупный проект туннеля должен начинаться с комплексного исследования состояния грунта путем сбора проб из скважин и других геофизических методов. Затем можно будет сделать осознанный выбор техники и методов земляных работ и поддержки грунта, что снизит риск возникновения непредвиденных грунтовых условий. При планировании маршрута можно выбрать горизонтальное и вертикальное выравнивание, чтобы максимально использовать условия грунта и воды. Обычной практикой является расположение туннеля глубже, чем требовалось бы в противном случае, чтобы прорыть твердую породу или другой материал, который легче поддерживать во время строительства.

Обычные кабинетные и предварительные исследования местности могут дать недостаточно информации для оценки таких факторов, как глыбовый характер горных пород, точное расположение зон разломов или время стояния более мягкого грунта. Это может вызывать особую озабоченность в туннелях большого диаметра. Чтобы получить больше информации, перед основными раскопками можно проложить пилотный туннель (или «проходной туннель»). Этот туннель меньшего размера с меньшей вероятностью катастрофически обрушится в случае возникновения непредвиденных условий, и его можно включить в последний туннель или использовать в качестве резервного или аварийного выхода. Альтернативно, горизонтальные скважины иногда могут быть пробурены перед продвигающимся забоем туннеля.

Другие ключевые геотехнические факторы:

Время стояния — это время, в течение которого недавно выкопанная полость может поддерживать себя без каких-либо дополнительных структур. Знание этого параметра позволяет инженерам определить, как далеко могут продолжаться раскопки, прежде чем потребуется поддержка, что, в свою очередь, влияет на скорость, эффективность и стоимость строительства. Как правило, определенные конфигурации камня и глины имеют наибольшее время выдержки, в то время как песок и мелкая почва имеют гораздо меньшее время выдержки. ^[3]
Контроль грунтовых вод очень важен при строительстве туннелей. Просачивание воды в туннель или вертикальную шахту значительно сократит время стоянки, в результате чего земляные работы станут нестабильными и возникнет риск обрушения. Самый распространенный способ контроля грунтовых вод – это прокладка водоотводных труб в землю и простое откачивание воды. ^[4] Очень эффективной, но дорогостоящей технологией является замораживание грунта с использованием труб, которые вставляются в землю вокруг котлована и затем охлаждаются специальными хладагентами. Это замораживает землю вокруг каждой трубы до тех пор, пока все пространство не будет окружено замерзшей почвой, не допуская проникновения воды до тех пор, пока не будет построено постоянное сооружение.
Форма поперечного сечения туннеля также очень важна для определения времени простоя. Если выемка туннеля шире, чем высота, ему будет труднее поддерживать себя, что сокращает время его стояния. Квадратный или прямоугольный котлован труднее сделать самонесущим из-за концентрации напряжений в углах. ^[5]

Выбор туннелей и мостов

Для водных переходов строительство туннеля обычно обходится дороже, чем строительство моста. Однако как навигационные, так и транспортные соображения могут ограничивать использование высоких или разводных мостов , пересекающих судоходные каналы, что приводит к необходимости строительства туннеля.

Мосты обычно требуют большей площади на каждом берегу, чем туннели. В районах с дорогой недвижимостью, таких как Манхэттен и городской Гонконг , это является сильным фактором в пользу туннеля. В рамках проекта Big Dig в Бостоне надземные дороги были заменены системой туннелей, чтобы увеличить пропускную способность, скрыть движение транспорта, вернуть землю, отремонтировать и воссоединить город с набережной.

Туннель Куинсуэй 1934 года под рекой Мерси в Ливерпуле был выбран вместо огромного высокого моста по соображениям защиты; существовали опасения, что авиация может разрушить мост во время войны, не только затруднив дорожное движение, но и заблокировав реку для судоходства. Затраты на техническое обслуживание массивного моста, по которому могут проходить крупнейшие в мире корабли, считались выше, чем затраты на содержание туннеля. Аналогичные выводы были сделаны в отношении туннеля Кингсуэй 1971 года под Мерси. В Хэмптон-Роудс, штат Вирджиния , туннели были выбраны над мостами по стратегическим соображениям; В случае повреждения мосты могут помешать кораблям ВМС США покинуть военно-морскую базу Норфолк .

Тоннели, пересекающие воду, построенные вместо мостов, включают туннель Сейкан в Японии; Голландский туннель и туннель Линкольна между Нью-Джерси и Манхэттеном в Нью-Йорке ; туннель Куинс-Мидтаун между Манхэттеном и районом Куинс на Лонг- Айленде ; туннель Детройт-Виндзор между Мичиганом и Онтарио ; и туннели реки Элизабет между Норфолком и Портсмутом, Вирджиния ; дорога на реке Мерси 1934 года, туннель Квинсуэй ; туннель Западная Шельда , Зеландия, Нидерланды; и туннель North Shore Connector в Питтсбурге, штат Пенсильвания . Туннель Сиднейской гавани был построен, чтобы обеспечить второй переход через гавань и уменьшить заторы на мосту Харбор-Бридж в Сиднее , не портя при этом культовый вид.

Другие причины выбора туннеля вместо моста включают избежание трудностей, связанных с приливами, погодой и судоходством во время строительства (как в туннеле под Ла-Маншем длиной 51,5 км или 32,0 мили ), эстетические соображения (сохранение надземного вида, ландшафта и пейзажей), а также из соображений грузоподъемности (возможно, целесообразнее построить туннель, чем достаточно прочный мост).

Некоторые водные переходы представляют собой смесь мостов и туннелей, например, соединение Дания-Швеция и мост-туннель через Чесапикский залив в Вирджинии .

Туннели представляют особую опасность, особенно пожары транспортных средств, когда дымовые газы могут задушить пользователей, как это произошло в тоннеле Готард-роуд в Швейцарии в 2001 году. Одна из самых страшных железнодорожных катастроф за всю историю, катастрофа поезда в Бальвано , была вызвана остановкой поезда в туннель Арми в Италии в 1944 году, в результате чего погибло 426 пассажиров. Проектировщики стараются снизить эти риски, устанавливая системы аварийной вентиляции или изолированные туннели аварийного выхода параллельно основному проходу.

Планирование проекта и смета расходов

Для создания туннелей часто требуются государственные средства. ^[6] Когда туннель планируется или строится, экономика и политика играют важную роль в процессе принятия решений. Инженеры-строители обычно используют методы управления проектами для разработки крупной конструкции. Понимание количества времени, необходимого для реализации проекта, а также количества необходимой рабочей силы и материалов является важной частью планирования проекта. Продолжительность проекта должна быть определена с использованием структуры декомпозиции работ (WBS) и метода критического пути (CPM). Кроме того, необходимо выбрать землю, необходимую для земляных работ и строительства, а также подходящую технику. Крупные инфраструктурные проекты требуют миллионов или даже миллиардов долларов, предполагающих долгосрочное финансирование, обычно посредством выпуска облигаций .

Необходимо определить затраты и выгоды для такой инфраструктуры, как туннель. Могут возникать политические споры, как в 2005 году, когда Палата представителей США одобрила федеральный грант в размере 100 миллионов долларов на строительство туннеля под гаванью Нью-Йорка. Однако администрация портов Нью-Йорка и Нью-Джерси не знала об этом законопроекте и не просила гранта на такой проект. ^[7] Увеличение налогов для финансирования крупного проекта может вызвать сопротивление. ^[8]

Строительство

Туннели роют из различных материалов: от мягкой глины до твердых пород. Метод строительства туннеля зависит от таких факторов, как состояние грунта, состояние грунтовых вод, длина и диаметр проходки туннеля, глубина туннеля, логистика поддержки проходки туннеля, конечное использование и форма туннеля. и соответствующее управление рисками.

Обычно используются три основных типа строительства туннелей. Открытые туннели строятся в неглубокой траншеи, а затем закрываются. Пробуренные туннели сооружаются на месте, без снятия грунта над ними. Наконец, трубку можно опустить в водоем, который называется погружным туннелем.

Вырезать и прикрыть

Открытие и закрытие — это простой метод строительства неглубоких туннелей, при котором траншея выкапывается и перекрывается системой подвесных опор, достаточно прочной, чтобы выдержать нагрузку того, что должно быть построено над туннелем. ^[9]

Существует две основные формы открытой проходки туннелей:

Метод снизу вверх : выкапывается траншея, при необходимости с опорой на грунт, и в ней строится туннель. Туннель может быть монолитным, сборным железобетоном, сборными арками или арками из гофрированной стали; Раньше использовалась кирпичная кладка. Затем траншея тщательно засыпается и поверхность восстанавливается.
Метод сверху вниз : боковые опорные стены и перекрывающие балки возводятся с уровня земли с помощью таких методов, как возведение стен из жидкого раствора или непрерывная буронабивная свая. Для строительства крыши туннеля с использованием сборных балок или монолитного бетона, уложенного на стены, необходимы только неглубокие раскопки. Затем поверхность восстанавливается, за исключением отверстий для доступа. Это позволяет на раннем этапе восстановить дороги, услуги и другие элементы поверхности. Затем проводятся раскопки под постоянной крышей туннеля и возводится фундаментная плита.

Неглубокие туннели часто прокладывают по типу «вырезание и перекрытие» (если под водой — по типу погружных труб), тогда как глубокие туннели роют, часто с использованием проходческого щита . Для среднего уровня возможны оба метода.

Большие коробки с разрезами и крышками часто используются на станциях метрополитена , таких как станция метро Canary Wharf в Лондоне. Эта форма конструкции обычно имеет два уровня, что позволяет экономично разместить билетный зал, платформы станций, доступ пассажиров и аварийный выход, вентиляцию и дымоудаление, помещения для персонала и аппаратные. Интерьер станции Кэнэри-Уорф сравнивают с подземным собором из-за огромных размеров раскопок. Это контрастирует со многими традиционными станциями лондонского метрополитена , где для станций и доступа пассажиров использовались пробуренные туннели. Тем не менее, первоначальные части сети лондонского метрополитена, столичные и окружные железные дороги, были построены открытым способом. Эти линии предшествовали электрической тяге, а близость к поверхности была полезна для вентиляции неизбежного дыма и пара.

Основным недостатком метода «вырезать и укрыть» является широко распространенное разрушение, возникающее на уровне поверхности во время строительства. ^[10] Это, а также наличие электрической тяги, привело к переходу лондонского метрополитена на пробуренные туннели на более глубоком уровне к концу 19 века.

Сверлильные станки

Туннелепроходческие машины (ТБМ) и связанные с ними резервные системы используются для высокой автоматизации всего процесса проходки туннелей, что снижает затраты на прокладку туннелей. В некоторых преимущественно городских условиях бурение туннелей рассматривается как быстрая и экономичная альтернатива прокладке наземных рельсов и дорог. Отменяется дорогостоящая принудительная покупка зданий и земли с потенциально длительными исследованиями по планированию. Недостатки ТБМ обусловлены их обычно большими размерами – сложностью транспортировки больших ТБМ к месту строительства туннеля или (альтернативно) высокой стоимостью сборки ТБМ на месте, часто в пределах строящегося туннеля.

Существует множество конструкций ТБМ, которые могут работать в самых разных условиях: от твердых пород до мягких водоносных грунтов. Некоторые ТБМ, модели с бентонитовой суспензией и с балансировкой давления грунта, имеют герметичные отсеки в передней части, что позволяет использовать их в сложных условиях ниже уровня грунтовых вод . Это создает давление на грунт перед режущей головкой TBM, чтобы сбалансировать давление воды. Операторы работают при нормальном давлении воздуха за герметичным отсеком, но иногда им может потребоваться войти в этот отсек для замены или ремонта фрез. Это требует особых мер предосторожности, таких как местная обработка грунта или остановка ТБМ в месте, свободном от воды. Несмотря на эти трудности, ТБМ в настоящее время предпочтительнее старого метода прокладки туннелей со сжатым воздухом с воздушным шлюзом / декомпрессионной камерой, расположенной немного дальше от ТБМ, что требовало от операторов работы под высоким давлением и прохождения процедур декомпрессии в конце смены. , очень похоже на глубоководных дайверов .

В феврале 2010 года компания Aker Wirth поставила ТБМ в Швейцарию для расширения электростанции Линт-Лиммерн, расположенной к югу от Линтала в кантоне Гларус . Скважина имеет диаметр 8,03 метра (26,3 фута). ^[11] Четыре ТБМ, использованные для раскопок 57-километрового (35 миль) Готардского базового туннеля в Швейцарии , имели диаметр около 9 метров (30 футов). Более крупная ТБМ была построена для проходки туннеля Зеленое сердце (голландский: Tunnel Groene Hart) как часть HSL-Zuid в Нидерландах, диаметром 14,87 метра (48,8 футов). ^[12] На смену ей, в свою очередь, пришли мадридская кольцевая дорога М30 в Испании и туннели Чонг Мин в Шанхае , Китай . Все эти машины, по крайней мере частично, были построены Херренкнехтом . По состоянию на август 2013 года ^[update]самой большой в мире ТБМ была « Большая Берта », машина диаметром 57,5 футов (17,5 м), построенная корпорацией Hitachi Zosen Corporation , которая вырыла запасной туннель виадука Аляскинского пути в Сиэтле, штат Вашингтон (США). ^[13]

Удары по глине

Выбивание глины — это специализированный метод, разработанный в Соединенном Королевстве , для рытья туннелей в прочных структурах почвы на основе глины. В отличие от предыдущих ручных методов использования мотыг , которые основывались на твердой структуре почвы, удары по глине были относительно бесшумными и, следовательно, не повредили мягкие структуры на основе глины. Глиняник лежит на планке под углом 45 градусов от забоя и вставляет ножками инструмент чашеобразным закругленным концом. Поворачивая инструмент вручную, кикер извлекает участок грунта, который затем укладывается на экстрактор отходов.

Этот метод , используемый в гражданском строительстве Викторианской эпохи , нашел применение при обновлении древних канализационных систем Британии , поскольку не пришлось удалять все имущество или инфраструктуру для создания небольшой туннельной системы. Во время Первой мировой войны система использовалась Королевскими инженерными туннелестроительными компаниями для установки мин под линиями Германской империи . Метод был практически бесшумным и поэтому не поддавался подслушивающим методам обнаружения. ^[14]

Валы

Иногда при рытье туннеля необходима временная шахта доступа. Обычно они имеют круглую форму и идут прямо вниз, пока не достигнут уровня, на котором будет построен туннель. Шахта обычно имеет бетонные стены и обычно строится как постоянная. После завершения строительства шахт, ТБМ опускаются на дно и можно начинать раскопки. Шахты являются главным входом в туннель и выходом из него до завершения проекта. Если туннель будет длинным, можно пробурить несколько шахт в разных местах, чтобы вход в туннель находился ближе к нераскопанной зоне. ^[5]

После завершения строительства шахты доступа к строительству часто используются в качестве вентиляционных шахт , а также могут использоваться в качестве запасных выходов.

Техника набрызг-бетона

Новый австрийский метод туннелирования (NATM), также называемый методом последовательных раскопок (SEM) ^[15] , был разработан в 1960-х годах. Основная идея этого метода состоит в том, чтобы использовать геологическое напряжение окружающей горной массы для стабилизации туннеля, обеспечивая дозированную релаксацию и перераспределение напряжений на окружающую породу, чтобы предотвратить возникновение полных нагрузок на опоры. На основе геотехнических измерений рассчитывается оптимальное сечение . Раскопки защищены слоем торкрет-бетона, обычно называемого торкрет-бетоном . Другие меры поддержки могут включать стальные арки, анкерные болты и сетку. Технологические разработки в области технологии торкрет-бетона привели к добавлению в бетонную смесь стальной и полипропиленовой фибры для повышения прочности футеровки. Это создает естественное несущее кольцо, которое сводит к минимуму деформацию породы . ^[15]

Благодаря специальному мониторингу метод NATM является гибким даже при неожиданных изменениях геомеханической консистенции породы во время туннельных работ. Измеренные свойства горных пород позволяют подобрать подходящие инструменты для укрепления туннелей . ^[15]

Подъём труб

При подъеме труб гидравлические домкраты используются для проталкивания специально изготовленных труб через землю за ТБМ или щитом . Этот метод обычно используется для создания туннелей под существующими сооружениями, такими как автомобильные или железные дороги. Туннели, построенные методом подъема труб, обычно представляют собой скважины небольшого диаметра, максимальный размер которых составляет около 3,2 метра (10 футов).

Поддомкрачивание коробки

Коробчатый подъем аналогичен трубному подъему, но вместо подъемных труб используется коробчатый туннель. Ящики с домкратом могут иметь гораздо больший пролет, чем трубный домкрат, при этом пролет некоторых домкратов превышает 20 метров (66 футов). Режущая головка обычно используется в передней части поднимаемого ящика, а удаление грунта обычно осуществляется экскаватором изнутри ящика. Недавние разработки Jacked Arch и Jacked настила позволили устанавливать более длинные и крупные конструкции с высокой точностью.

Подводные туннели

Есть также несколько подходов к подводным туннелям, два наиболее распространенных из которых — это буровые туннели или погружные трубы , примерами являются туннель Бьёрвика и Мармарай . Погружные плавучие туннели представляют собой новый рассматриваемый подход; однако на сегодняшний день такие туннели не построены.

Временный способ

Во время строительства туннеля часто бывает удобно установить временную железную дорогу, особенно для удаления выкопанного грунта , часто узкоколейную , чтобы она могла быть двухпутной , чтобы обеспечить одновременную эксплуатацию порожних и загруженных поездов. По завершении временный путь заменяется постоянным , что объясняет термин « Первей ».

Расширение

Транспортные средства или движение, использующее туннель, могут перерасти его, что потребует замены или расширения:

Первоначальный однопутный туннель Гиб возле Миттагонга был заменен двухпутным туннелем, оригинальный туннель использовался для выращивания грибов. ^[16]^[17]
Двухпутный туннель длиной в одну милю (1,6 км) 1832 года от Эдж-Хилл до Лайм-стрит в Ливерпуле был почти полностью удален, за исключением 50-метрового (55 ярдов) участка на Эдж-Хилл и участка ближе к Лайм-стрит. поскольку требовалось четыре дорожки. Тоннель был вырыт в очень глубокую четырехпутную выемку, местами вдоль выемки были короткие тоннели. В ходе работ движение поездов не прерывалось. ^[18]^[19] Есть и другие случаи замены туннелей открытыми выемками, например, Обернский туннель .
Туннель Фарнворт в Англии был расширен с использованием тоннелепроходческой машины (ТБМ) в 2015 году. ^[20] Туннель Риндастон был расширен с использованием заимствованной ТБМ, чтобы иметь возможность принимать контейнеры ISO .
Туннели также можно увеличить, опустив пол. ^[21]

Открытая строительная яма

Открытая строительная яма состоит из горизонтальной и вертикальной границ, которые не допускают попадания грунтовых вод и почвы в яму. Существует несколько потенциальных альтернатив и комбинаций (горизонтальных и вертикальных) границ ямы под застройку. Самым важным отличием метода «вырез-и-закрытие» является то, что открытый строительный котлован заглушается после строительства туннеля; крыша не ставится.

Другие методы строительства

Бурение и взрывные работы
Гидравлический сплиттер
Шламозащитная машина
Способ возведения настенного покрытия.

Варианты типов туннелей

Двухэтажные и многофункциональные туннели

Некоторые туннели являются двухэтажными, например, два основных сегмента моста через залив Сан-Франциско-Окленд (завершенного в 1936 году) соединены двухэтажным участком туннеля длиной 540 футов (160 м) через остров Йерба-Буэна , самый крупный -диаметр буронабивного тоннеля в мире. ^[22] При строительстве это была комбинированная двусторонняя дорога для железнодорожных и грузовых автомобилей на нижней палубе с автомобилями наверху, теперь преобразованная в одностороннее движение автотранспорта на каждой палубе.

В Турции туннель «Евразия» под Босфором , открытый в 2016 году, представляет собой двухэтажный автодорожный туннель длиной 5,4 км (3,4 мили) с двумя полосами движения на каждом ярусе. ^[23]

Кроме того, в 2015 году правительство Турции объявило, что построит трехуровневый туннель также под Босфором. ^[24] Туннель предназначен для перевозки стамбульского метро и двухуровневого шоссе длиной 6,5 км (4,0 мили).

Французский дуплексный туннель A86 [ фр ] на западе Парижа состоит из двух пробуренных туннельных труб, восточная из которых имеет два уровня для легких моторизованных транспортных средств, длиной более 10 км (6,2 мили). Хотя физическая высота каждого уровня составляет 2,54 м (8,3 фута), в этой туннельной трубе разрешено движение только до 2 м (6,6 фута), а мотоциклисты направляются в другую трубу. Каждый уровень был построен с трехполосной проезжей частью, но используются только две полосы на уровне - третья служит жесткой обочиной внутри туннеля. Дуплекс A86 — самый длинный двухэтажный туннель в Европе.

В Шанхае , Китай, в 2002 году был построен двухтрубный двухэтажный туннель длиной 2,8 км (1,7 мили). В каждой трубе дорожного туннеля Фусин [чж] оба этажа предназначены для автомобилей. В каждом направлении только легковые автомобили и такси передвигаются по двухполосной верхней палубе высотой 2,6 м (8,5 футов), а более тяжелые транспортные средства, такие как грузовики и автобусы, а также легковые автомобили, могут использовать однополосную полосу высотой 4,0 м (13 футов). полоса нижнего уровня. ^[25]

В Нидерландах в 2016 году был открыт двухэтажный восьмиполосный автодорожный туннель длиной 2,3 км (1,4 мили) под городом Маастрихт ^{. [26]} Каждый уровень вмещает полную высоту, два на два этажа. полосовое шоссе. По двум нижним трубам туннеля через город проходит автомагистраль А2 , берущая начало в Амстердаме; а две верхние трубы выходят на региональную автомагистраль N2 для местного движения. ^[27]

Новый туннель для замены виадука « Аляскинский путь» представляет собой двухэтажный туннель для шоссе длиной 1,76 мили (2,83 км) стоимостью 3,3 миллиарда долларов под центром города Сиэтл . Строительство началось в июле 2013 года с использованием « Берты », крупнейшей в мире туннелепроходческой машины с балансировкой давления на грунт и диаметром режущей головки 57,5 футов (17,5 м). После нескольких задержек прокладка туннеля была завершена в апреле 2017 года, а движение по туннелю открылось 4 февраля 2019 года.

Туннель на 63-й улице Нью -Йорка под Ист-Ривер , между районами Манхэттен и Квинс , предназначался для перевозки поездов метро на верхнем уровне и пригородных поездов Лонг-Айлендской железной дороги на нижнем уровне. Строительство началось в 1969 году, ^[28] а обе стороны туннеля были пробурены в 1972 году. ^[29] Верхний уровень, используемый линией IND 63rd Street Line ( поезд F ) нью-йоркского метрополитена, не был открыт для пассажирские перевозки до 1989 года. ^[30] Нижний уровень, предназначенный для пригородных поездов, стал обслуживать пассажиров после завершения проекта East Side Access в конце 2022 года. ^[31]

В Великобритании в туннеле Квинсуэй 1934 года под рекой Мерси между Ливерпулем и Биркенхедом изначально предполагалось, что дорожные транспортные средства будут курсировать по верхнему этажу, а трамваи - по нижнему. На время строительства движение трамвая было отменено. Нижняя секция используется только для кабелей, труб и укрытий при авариях.

Туннель Львиной Скалы в Гонконге , построенный в середине 1960-х годов и соединяющий Нью-Коулун и Ша-Тин , несет в себе автомагистраль, но также служит акведуком , в котором есть галерея, содержащая пять линий водопровода диаметром от 1,2 до 1,5 м под участком дороги. туннель. ^[32]

Шоссе и железнодорожный туннель на реке Янцзы в Ухане представляет собой двухтрубный двухэтажный туннель под рекой Янцзы длиной 2,59 км , строительство которого было завершено в 2018 году. Каждая труба несет 3 полосы местного движения на верхнем этаже и одну линию 7-й линии метро Ухани на нижнем. палуба. ^[33]^[34]^[35]

Туннель Маунт-Бейкер имеет три уровня. Нижний уровень будет использоваться для легкорельсового транспорта Sound Transit . Средний уровень используется для автомобильного движения. Верхний слой предназначен для велосипедного и пешеходного доступа.

Некоторые туннели имеют более одной цели. Туннель SMART в Малайзии — это первый в мире многоцелевой туннель для управления ливневыми водами и дорожный туннель , созданный для транспортировки как транспортных, так и случайных паводковых вод в Куала-Лумпуре . При необходимости паводковые воды сначала отводятся в отдельный объездной туннель, расположенный под двухэтажным проезжим туннелем длиной 2,5 мили (4,0 км). В этом случае движение продолжается в обычном режиме. Только во время сильных и продолжительных дождей, когда высока угроза сильного наводнения, верхняя труба туннеля закрывается для транспортных средств и открываются автоматические ворота для борьбы с наводнениями, чтобы воду можно было отводить через оба туннеля. ^[36]

Общие инженерные каналы или инженерные туннели несут две или более инженерные линии. Благодаря совместному расположению различных инженерных сетей в одном туннеле организации могут снизить затраты на строительство и обслуживание инженерных сетей.

Крытые переходы

Темные ворота XIX века в Эстергоме , Венгрия.

Иногда мосты можно построить, покрыв дорогу, реку или железную дорогу кирпичными или стальными арками , а затем выровняв поверхность землей. На языке железнодорожников построенный или перекрытый путь на уровне поверхности обычно называется «крытым путем».

Снежные навесы — это своего рода искусственный тоннель, построенный для защиты железной дороги от снежных лавин . Точно так же «стальной туннель» в Стэнвелл-парке в Новом Южном Уэльсе на железнодорожной линии Иллаварра защищает линию от камнепадов.

Подземный переход

Подземный переход — это автомобильная или железная дорога или иной переход, проходящий под другой автомобильной или железной дорогой, под эстакадой . Это не совсем туннель.

Безопасность и охрана

Из-за закрытого пространства туннеля пожары могут иметь очень серьезные последствия для пользователей. Главную опасность представляют газо- и дымообразование, причем даже низкие концентрации угарного газа являются высокотоксичными. Например, в результате пожара в Готардском туннеле в 2001 году погибло 11 человек , все жертвы скончались от дыма и отравления газом. Более 400 пассажиров погибли в результате крушения поезда Бальвано в Италии в 1944 году, когда локомотив остановился в длинном туннеле. Отравление угарным газом стало основной причиной смерти. При пожаре в туннеле Калдекотт в 1982 году большинство погибших было вызвано токсичным дымом, а не первоначальной аварией. Аналогичным образом, 84 человека погибли в результате пожара в парижском метро в 1904 году.

В автомобильных туннелях обычно требуются вентиляционные шахты и вентиляторы с электроприводом для удаления токсичных выхлопных газов во время повседневной эксплуатации. ^[37]

Железнодорожные туннели обычно требуют меньше воздухообмена в час , но все же могут требовать принудительной вентиляции . В обоих типах туннелей часто предусмотрены средства для увеличения вентиляции в чрезвычайных ситуациях, например, при пожаре. Хотя существует риск увеличения скорости горения из-за увеличения потока воздуха, основное внимание уделяется обеспечению воздухом, пригодным для дыхания, людей, оказавшихся в туннеле, а также пожарных .

Аэродинамическая волна давления , создаваемая высокоскоростными поездами , въезжающими в туннель ^[38], отражается от его открытых концов и меняет знак ( фронт волны сжатия меняется на фронт волны разрежения и наоборот); Когда два волновых фронта одного и того же знака встречаются с поездом, значительное и быстрое давление воздуха ^[39] может вызвать слуховой дискомфорт ^[40] у пассажиров и экипажа. Когда высокоскоростные поезда выходят из туннелей, может возникнуть громкий « туннельный грохот », который может беспокоить жителей вблизи входа в туннель, и он усугубляется в горных долинах, где звук может отражаться эхом.

При наличии параллельного отдельного туннеля обычно предусматриваются герметичные, но незапертые аварийные двери, которые позволяют застрявшему персоналу выбраться из задымленного туннеля в параллельный туннель. ^[41]

Более крупные и интенсивно используемые туннели, такие как туннель Big Dig в Бостоне, штат Массачусетс , могут иметь специальный круглосуточный операционный центр с персоналом , который отслеживает и сообщает об условиях дорожного движения, а также реагирует на чрезвычайные ситуации. ^{[42] Часто используется оборудование} для видеонаблюдения , а фотографии условий дорожного движения на некоторых автомагистралях в реальном времени могут быть доступны широкой публике через Интернет.

База данных сейсмических повреждений подземных сооружений на основе 217 историй болезни показывает, что в отношении сейсмических характеристик подземных сооружений можно сделать следующие общие наблюдения:

Подземные сооружения повреждаются значительно меньше, чем наземные.
Зарегистрированный ущерб уменьшается с увеличением глубины бремени. Глубокие туннели кажутся более безопасными и менее уязвимыми для землетрясений, чем неглубокие туннели.
Можно ожидать, что подземные сооружения, построенные в почве, понесут больший ущерб по сравнению с отверстиями, построенными в прочной скальной породе.
Туннели с облицовкой и цементированием безопаснее, чем туннели без облицовки в скале. Ущерб от тряски можно уменьшить, стабилизировав грунт вокруг туннеля и улучшив контакт между облицовкой и окружающим грунтом посредством цементации.
Туннели более устойчивы при симметричной нагрузке, что улучшает взаимодействие с землей. Улучшение обделки туннеля путем размещения более толстых и жестких секций без стабилизации окружающего бедного грунта может привести к возникновению избыточных сейсмических сил в обделке. Обратная засыпка нециклически подвижным материалом ^{[ необходимы разъяснения ]} и меры по стабилизации горных пород могут повысить безопасность и устойчивость неглубоких туннелей.
Ущерб может быть связан с максимальным ускорением и скоростью грунта в зависимости от магнитуды и эпицентрального расстояния пострадавшего землетрясения.
Продолжительность сильных трясок во время землетрясений имеет первостепенное значение, поскольку может вызвать усталостное разрушение и, следовательно, большие деформации.
Высокочастотные движения могут объяснить локальное растрескивание камня или бетона в плоскостях ослабления. Эти частоты, которые быстро затухают с расстоянием, можно ожидать главным образом на небольших расстояниях от причинного разлома.
Движение грунта может усиливаться при падении на туннель, если длина волны в один-четыре раза превышает диаметр туннеля.
Повреждения на порталах туннеля и рядом с ними могут быть значительными из-за нестабильности склона. ^[43]

Землетрясения являются одной из самых серьезных угроз природы. Землетрясение магнитудой 6,7 потрясло долину Сан-Фернандо в Лос-Анджелесе в 1994 году. Землетрясение нанесло значительный ущерб различным сооружениям, включая здания, эстакады автострад и дорожные системы по всему району. Национальный центр экологической информации оценивает общий ущерб в 40 миллиардов долларов. ^[44] Согласно статье, опубликованной Стивом Хаймоном из TheSource – Transportation News and Views, системе метро Лос-Анджелеса не было нанесено серьезных повреждений. Компания Metro, владелец системы метро Лос-Анджелеса, через свой инженерный персонал опубликовала заявление о проектировании и рассмотрении системы туннелей. Инженеры и архитекторы проводят обширный анализ того, насколько сильными, по их мнению, будут землетрясения в этом районе. Все это влияет на общую конструкцию и гибкость туннеля.

Эту же тенденцию ограниченного ущерба метро после землетрясения можно увидеть и во многих других местах. В 1985 году Мехико потрясло землетрясение магнитудой 8,1; Система метрополитена не пострадала, и фактически системы метро служили спасательным кругом для персонала служб экстренной помощи и эвакуации. В 1995 году в Кобе, Япония, пронесся магнитудой 7,2, не причинив ущерба самим туннелям. Входные порталы получили незначительные повреждения, однако эти повреждения были связаны с неправильным проектом землетрясения, возникшим с момента первоначального строительства в 1965 году. В 2010 году Чили поразила огромная по любым масштабам сила магнитуды 8,8. Входные станции метро получили незначительные повреждения, и до конца дня метро не работало. К полудню следующего дня метро снова заработало. ^[45]

Примеры

В истории

История древних туннелей и туннелей в мире рассматривается в различных источниках, которые включают множество примеров этих сооружений, построенных для разных целей. ^[46]^[47] Ниже кратко представлены некоторые хорошо известные древние и современные туннели:

Канат или кариз в Персии — это системы управления водными ресурсами, используемые для обеспечения надежного снабжения водой населенных пунктов или для орошения в жарком , засушливом и полузасушливом климате. Самый глубокий известный канал находится в иранском городе Гонабад , который спустя 2700 лет до сих пор обеспечивает питьевой и сельскохозяйственной водой почти 40 000 человек. Глубина его основной скважины составляет более 360 м (1180 футов), а длина - 45 км (28 миль). ^[48]
Силоамский туннель был построен до 701 г. до н.э. для надежного снабжения водой и выдерживания осадных атак.
Евпалинский акведук на острове Самос ( Северное Эгейское море , Греция ) был построен в 520 году до нашей эры древнегреческим инженером Эупалином из Мегары по контракту с местной общиной. Эупалинос организовал работу так, что туннель был начат с обеих сторон горы Кастро. Обе команды одновременно продвинулись вперед и встретились в центре с великолепной точностью, что в то время было крайне сложно. Акведук имел первостепенное оборонительное значение, поскольку проходил под землей, и его было нелегко найти врагу, который иначе мог бы перекрыть подачу воды в Пифагорион , древнюю столицу Самоса . Существование туннеля было записано Геродотом (как и мол, гавань и третье чудо острова, великий храм Геры, который многие считают самым большим в греческом мире). Точное местоположение туннеля было восстановлено только в 19 веке немецкими археологами. Сам туннель имеет длину 1030 м (3380 футов), и посетители все еще могут войти в него.
Одна из первых известных дренажных и канализационных сетей в виде туннелей была построена в Персеполе в Иране одновременно со строительством ее фундамента в 518 г. до н.э. В большинстве мест сеть была вырыта в прочной скале горы, а затем покрыта большими кусками камня и камня, а затем засыпана землей и грудами щебня, чтобы выровнять землю. В ходе исследований и изысканий Герцфельд, а затем Шмидт и их археологические группы обнаружили длинные участки подобных каменных туннелей, простирающихся под дворцовой территорией. ^[49]
Виа Фламиния , важная римская дорога , проходила через перевал Фурло в Апеннинах через туннель, который император Веспасиан приказал построить в 76–77 годах нашей эры. Современная дорога SS 3 Flaminia до сих пор использует этот туннель, предшественник которого датируется III веком до нашей эры; остатки этого более раннего туннеля (одного из первых автомобильных туннелей) также все еще видны.
Утверждается, что старейшим в мире туннелем, проходящим под водоемом, ^[50] является Терелек Кая Тюнели под рекой Кызыл , немного южнее городов Боябат и Дураган в Турции , чуть ниже по течению от места, где река Кизил впадает в свой приток Гёкырмак . В настоящее время туннель находится под узкой частью озера, образованного плотиной в нескольких километрах ниже по течению. По оценкам, он был построен более 2000 лет назад, возможно, той же цивилизацией, которая также построила королевские гробницы в скале неподалеку. Предполагается, что он имел оборонительное назначение.
Туннель Саппертон-канал на Темзе и канале Северн в Англии , прорытый через холмы и открытый в 1789 году, имел длину 3,5 км (2,2 мили) и позволял перевозить уголь и другие товары на лодках . Над ним был построен длинный туннель Саппертон , по которому проходит железнодорожная линия «Золотая долина» между Суиндоном и Глостером .
Туннель канала Дадли 1791 года находится на канале Дадли в Дадли , Англия . Длина туннеля составляет 1,83 мили (2,9 км). Закрытый в 1962 году туннель был вновь открыт в 1973 году. Серия туннелей была расширена в 1984 и 1989 годах. ^[51]
Туннель Фритчли , построенный в 1793 году в Дербишире компанией Баттерли для транспортировки известняка на свой металлургический завод. Компания Баттерли спроектировала и построила собственную железную дорогу. Став жертвой депрессии, компания закрылась спустя 219 лет в 2009 году. Туннель является старейшим в мире железнодорожным туннелем, по которому проходят железнодорожные вагоны. Использовалась гравитация и конная буксирная техника. Железная дорога была преобразована в паровое движение в 1813 году с использованием локомотива Steam Horse, спроектированного и построенного компанией Баттерли, однако снова переоборудованного на лошадей. Паровые поезда постоянно использовали туннель с 1840-х годов, когда железная дорога была преобразована в узкую колею. Линия закрылась в 1933 году. Во время Второй мировой войны туннель использовался как бомбоубежище. Запечатанный в 1977 году, он был вновь обнаружен в 2013 году и проинспектирован. Туннель был повторно запечатан, чтобы сохранить конструкцию, поскольку он был признан древним памятником. ^[52]^[53]
Туннель канала Баттерли 1794 года имеет длину 3083 ярда (2819 м) на Кромфордском канале в Рипли, Дербишир , Англия. Туннель был построен одновременно с железнодорожным туннелем Фритчли 1773 года . Туннель частично обрушился в 1900 году, разделив Кромфордский канал, и с тех пор не использовался. Группа волонтеров «Друзья Кромфордского канала» работает над полным восстановлением Кромфордского канала и туннеля Баттерли. ^[54]
Туннель Стоддарта 1796 года в Чапел-ан-ле-Фрит в Дербишире считается старейшим железнодорожным туннелем в мире. Первоначально железнодорожные вагоны были конными.
Туннели Дерби в Салеме, штат Массачусетс , были построены в 1801 году для контрабанды импорта, затронутого новыми таможенными пошлинами президента Томаса Джефферсона . Джефферсон приказал местным ополченцам помочь таможне в каждом порту собрать эти сборы, но контрабандисты во главе с Элиасом Дерби наняли ополченцев Салема, чтобы они вырыли туннели и спрятали добычу.
Для первого настоящего паровоза был создан туннель от Пенидаррена до Аберсинона . Локомотив Пенидаррен был построен Ричардом Тревитиком . Локомотив совершил историческое путешествие из Пенидаррена в Аберсинон в 1804 году. Часть этого туннеля до сих пор можно увидеть в Пентребахе , Мертир-Тидвил , Уэльс . Это, возможно, самый старый железнодорожный туннель в мире, предназначенный только для самоходных паровых машин на рельсах.
Туннель Монтгомери Белл в Теннесси, водоотводный туннель длиной 88 м (289 футов) и высотой 4,50 м × 2,45 м (14,8 × 8,0 футов) для привода водяного колеса, был построен рабским трудом в 1819 году и стал первым тоннелем Монтгомери Белл в Теннесси. полномасштабный туннель в Северной Америке.
Туннель Борна, Рейнхилл , недалеко от Ливерпуля , Англия. Длина 0,0321 км (105 футов). Построенный в конце 1820-х годов, точная дата неизвестна, однако, вероятно, он был построен в 1828 или 1829 году. Это первый туннель в мире, построенный под железнодорожной линией. Строительство железной дороги Ливерпуль-Манчестер проходило по конному трамваю, который шел от угольных шахт Саттона до магистрали Ливерпуль-Уоррингтон. Под железной дорогой был пробурен тоннель для трамвая. Когда строилась железная дорога, туннель был введен в эксплуатацию и открылся раньше ливерпульских туннелей на линии Ливерпуль-Манчестер. Туннель был упразднен в 1844 году, когда был разобран трамвай. ^[55]
Станция Краун-Стрит , Ливерпуль , Англия, 1829 год. Построенный Джорджем Стивенсоном однопутный железнодорожный туннель длиной 266 м (873 фута), был пробурен от Эдж-Хилл до Краун-стрит, чтобы обслуживать первую в мире конечную станцию междугородных пассажирских поездов. Станция была заброшена в 1836 году, поскольку находилась слишком далеко от центра Ливерпуля, и ее территория была переоборудована для грузовых перевозок. Закрытый в 1972 году туннель заброшен. Однако это самый старый пассажирский железнодорожный туннель, проходящий под улицами в мире. ^[56]^[57]
Туннель Уоппинг 1829 года в Ливерпуле, Англия, длиной 2,03 км (1,26 мили) на двухпутной железной дороге был первым железнодорожным туннелем, пробуренным под мегаполисом. Путь туннеля пролегает от Эдж-Хилл на востоке города до дока Уоппинг в южной части доков Ливерпуля. Туннель использовался только для грузовых перевозок на грузовом терминале Парк-Лейн . В настоящее время заброшенный с 1972 года туннель должен был стать частью сети метро Merseyrail , работы были начаты и прекращены из-за затрат. Туннель находится в отличном состоянии и все еще рассматривается компанией Merseyrail для повторного использования, возможно, с врезкой в туннель станции метро для Ливерпульского университета. Речной портал находится напротив новой арены King's Dock Liverpool Arena и является идеальным местом для станции обслуживания. В случае повторного использования туннель станет старейшим использованным подземным железнодорожным туннелем в мире и старейшим участком любой подземной системы метрополитена. ^[57]^[58]^[59]
1832 год, туннель железнодорожной станции на Лайм-стрит , Ливерпуль. Двухпутный железнодорожный туннель длиной 1,811 км (1,125 мили) был пробурен под мегаполисом от Эдж-Хилл на востоке города до Лайм-стрит в центре Ливерпуля. Туннель использовался с 1832 года для перевозки строительных материалов на новую станцию Лайм-стрит во время строительства. Станция и тоннель были открыты для пассажиров в 1836 году. В 1880-х годах тоннель был переоборудован в глубокую выемку, открытую в атмосферу, шириной в четыре пути. Это единственный случай удаления крупного туннеля. Два коротких участка первоначального туннеля все еще существуют на станции Эдж-Хилл и дальше в направлении Лайм-стрит, что придает этим двум туннелям звание старейших железнодорожных туннелей в мире, которые все еще используются, и старейших, используемых под улицами. ^[60] Со временем участок глубокой выемки длиной 525 м (0,326 мили) был преобразован обратно в туннель из-за того, что на участках были надстроены здания.
Тоннель Бокс в Англии, открытый в 1841 году, на момент постройки был самым длинным железнодорожным туннелем в мире. Он был выкопан вручную, его длина составляет 2,9 км (1,8 мили).
Туннель Принца Уэльского длиной 1,1 км (0,68 мили) 1842 года в Шилдоне недалеко от Дарлингтона, Англия, является старейшим туннелем большого размера в мире, который до сих пор используется под поселением.
Туннель Виктория в Ньюкасле , открытый в 1842 году, представляет собой подземный туннель длиной 2,4 мили с максимальной глубиной 85 футов (26 м) и перепадом 222 фута (68 м) от входа до выхода. Туннель проходит под Ньюкасл-апон-Тайн, Англия, и первоначально выходил на реку Тайн. Он остается практически нетронутым. Первоначально предназначенный для перевозки угля из Spital Tongues к реке, во время Второй мировой войны часть туннеля использовалась в качестве укрытия. Под управлением благотворительного фонда Ouseburn Trust в настоящее время он используется для экскурсий по наследию.
Туннель Темзы , построенный Марком Исамбардом Брюнелем и его сыном Исамбардом Кингдом Брюнелем и открытый в 1843 году, был первым туннелем (после Терелека), проходящим под водоемом, и первым, построенным с использованием туннельного щита . Первоначально использовавшийся как пешеходный туннель, туннель был преобразован в железнодорожный туннель в 1869 году и до 2007 года был частью восточно-лондонской линии лондонского метрополитена . Это был самый старый участок сети, хотя и не самый старый, специально построенный железнодорожный транспорт. раздел. С 2010 года туннель стал частью сети лондонского надземного метро .
Туннель Виктория / Туннель Ватерлоо длиной 3,34 км (2,08 мили) в Ливерпуле , Англия, был пробурен под открытием мегаполиса в 1848 году. Первоначально туннель использовался только для железнодорожных грузов, обслуживающих грузовой терминал Ватерлоо, а затем для грузов и пассажиров, обслуживающих ливерпульский корабль. линейный терминал . Путь туннеля лежит от Эдж-Хилл на востоке города до северной оконечности доков Ливерпуля у дока Ватерлоо . Туннель разделен на два туннеля, соединяющих их коротким открытым проходом. На разрезе прицеплялись и отцеплялись поезда на канатной дороге из Эдж-Хилла. Два туннеля фактически находятся на одной центральной линии и считаются одним. Однако, поскольку первоначально участок Виктории длиной 2375 м (1,476 миль) первоначально буксировался по кабелю, а более короткий участок Ватерлоо длиной 862 м (943 ярда) буксировался локомотивом, были даны два отдельных названия, короткий участок был назван туннелем Ватерлоо . В 1895 году два туннеля были переоборудованы для локомотивной тяги. Туннель использовался до 1972 года и до сих пор находится в отличном состоянии. Короткий участок туннеля Виктория в Эдж-Хилл до сих пор используется для маневровых поездов. Туннель рассматривается для повторного использования сетью Merseyrail . Рассматриваются станции, врезанные в туннель, а также предлагается повторное использование монорельсовой системы из предложенной реконструкции Liverpool Waters центральных доков Ливерпуля. ^[61]^[62]
Вершинный туннель Земмерингской железной дороги , первый альпийский туннель, был открыт в 1848 году и имел длину 1,431 км (0,889 мили). Он соединял железнодорожное сообщение между Веной , столицей Австро-Венгерской империи , и Триестом , ее портом.
Железнодорожный туннель Джови через Аппеннинские горы открылся в 1854 году и соединил столицу Королевства Сардиния Турин с его портом Генуей . Длина туннеля составляла 3,25 км (2,02 мили).
Самые старые подземные участки лондонского метрополитена были построены открытым способом в 1860-х годах и открыты в январе 1863 года. Линии Metropolitan , Hammersmith & City и Circle первыми доказали успех метрополитена . или системы метро.
18 июня 1868 года был открыт вершинный туннель Центрально-Тихоокеанской железной дороги длиной 1659 футов (506 м) (туннель № 6) на перевале Доннер в горах Калифорнии Сьерра-Невада , что позволило организовать массовые коммерческие перевозки пассажиров и грузов через Сьерры. в первый раз. Он оставался в ежедневном использовании до 1993 года, когда Южно-Тихоокеанская железная дорога закрыла его и перевела все железнодорожное движение через туннель № 41 длиной 10 322 фута (3146 м) (также известный как «Большая дыра»), построенный в миле к югу в 1925 году.
В 1870 году, после четырнадцати лет работ, был завершен железнодорожный туннель Фрежюс между Францией и Италией, который стал вторым по возрасту альпийским туннелем длиной 13,7 км (8,5 миль). На тот момент он был самым длинным в мире.
Третий альпийский туннель, Готардский железнодорожный туннель , между северной и южной Швейцарией, был открыт в 1882 году и был самым длинным железнодорожным туннелем в мире, его длина составляла 15 км (9,3 мили).
Дорожный туннель Коль-де-Тенде , построенный в 1882 году , длиной 3,182 км (1,977 миль) был одним из первых длинных автомобильных туннелей под перевалом, пролегавшим между Францией и Италией.
Когда 26 октября 2017 года будет пробурено последнее буровое долото, Райфаст станет самым длинным подводным автодорожным туннелем, его длина составит 14,3 км, что превысит длину туннеля под Токийским заливом в Японии (9583 м), а ранее и Шанхайского туннеля реки Янцзы (8950 м). .). ^[63] Планируется, что туннель откроется в эксплуатацию в 2019 году.
Железнодорожный туннель Мерси открылся в 1886 году и шел из Ливерпуля в Биркенхед под рекой Мерси. Железная дорога Мерси была первой в мире подземной железной дорогой глубокого уровня. К 1892 году расширение на суше от станции Биркенхед-Парк до станции Ливерпуль-Централ низкого уровня дало туннель длиной 3,12 мили (5,02 км). Длина подводного участка реки составляет 0,75 мили (1,21 км), и в январе 1886 года он был самым длинным подводным туннелем в мире. ^[64]^[65]
Железнодорожный туннель Северн был открыт в конце 1886 года, его длина составляет 7,008 км (4,355 миль), хотя на самом деле только 3,62 км (2,25 мили) туннеля находятся под рекой Северн. Туннель заменил самый длинный рекорд туннеля железной дороги Мерси под водой, который удерживался менее года.
Джеймс Грейтхед при строительстве железнодорожного туннеля Сити и Южного Лондона под Темзой, открытого в 1890 году, объединил три ключевых элемента строительства туннелей под водой:
1. щитовой метод раскопок;
2. постоянная чугунная футеровка туннелей;
3. конструкция в среде сжатого воздуха для предотвращения протекания воды через мягкий грунт в заголовок туннеля. ^[66]
Построенный секциями между 1890 и 1939 годами, участок северной линии лондонского метрополитена от Мордена до Ист-Финчли через Банк был самым длинным железнодорожным туннелем в мире - 27,8 км (17,3 мили) в длину.
Туннель Сен-Клер , также открытый позже в 1890 году, соединил элементы туннелей Грейтхед в более крупном масштабе. ^[66]
В 1906 году был открыт четвертый альпийский туннель Симплон между Швейцарией и Италией. Его длина составляет 19,8 км (12,3 мили), и до 1982 года он был самым длинным туннелем в мире. Это также был самый глубокий туннель в мире с максимальной высотой перекрытия скал примерно 2150 м (7050 футов).
Голландский туннель 1927 года был первым подводным туннелем, предназначенным для автомобилей. Для строительства потребовалась новая система вентиляции .
В 1945 году было завершено строительство туннеля Делавэрского акведука , поставляющего воду в Нью-Йорк. Это самый длинный туннель в мире длиной 137 км (85 миль).
В 1988 году под проливом Цугару был завершен туннель Сейкан длиной 53,850 км (33,461 мили) , соединивший острова Хонсю и Хоккайдо . На тот момент это был самый длинный железнодорожный туннель в мире.

Самый длинный

Акведук Тирлмер на северо-западе Англии , Великобритания, иногда считается самым длинным туннелем любого типа в мире, его длина составляет 154 км (96 миль), хотя секция туннеля акведука не является непрерывной. ^{[ сомнительно – обсудить ]}
Водный туннель Дахуофан в Китае , открытый в 2009 году, является третьим по длине водным туннелем в мире, его длина составляет 85,3 км (53,0 мили).
Готардский базовый туннель в Швейцарии , открытый в 2016 году, является самым длинным и глубоким железнодорожным туннелем в мире длиной 57,1 км (35,5 миль) и максимальной глубиной 2450 м (8040 футов) под Готардским массивом . Он обеспечивает ровный транзитный маршрут между севером и югом Европы под Швейцарскими Альпами на максимальной высоте 549 м (1801 фут).
Туннель Сейкан в Японии соединяет главный остров Хонсю с северным островом Хоккайдо по железной дороге. Его длина составляет 53,9 км (33,5 миль), из которых 23,3 км (14,5 миль) пересекают под водой пролив Цугару .
Тоннель под Ла-Маншем пересекает Ла-Манш между Францией и Великобританией . Его общая длина составляет 50 км (31 миль), из которых 39 км (24 мили) составляют самый длинный в мире участок подводного туннеля.
Базовый туннель Лечберг в Швейцарии был самым длинным наземным железнодорожным туннелем длиной 34,5 км (21,4 мили) с момента его открытия в 2007 году до завершения строительства базового туннеля Готард в 2016 году.
Туннель Лэрдаль в Норвегии от Лэрдаля до Аурланда - это самый длинный в мире автодорожный туннель, предназначенный для автомобилей и аналогичных транспортных средств, его длина составляет 24,5 км (15,2 мили).
Туннель Чжуннаньшань в Китайской Народной Республике, открытый в январе 2007 года, является вторым по длине автодорожным туннелем в мире и самым длинным горным автомобильным туннелем в Азии, его длина составляет 18 км (11 миль).
Самый длинный туннель канала - туннель Роув во Франции, его длина составляет более 7,12 км (4,42 мили).

Примечательный

Туннель для транспортных средств Big Dig в Бостоне , США .

Туннель Моффата , открытый в 1928 году, проходит под континентальным водоразделом Северной и Южной Америки в Колорадо . Туннель имеет длину 10,0 км (6,2 мили) и находится на высоте 2816 м (9239 футов) и является самым высоким действующим железнодорожным туннелем в США (недействующая линия перевала Теннесси и исторический альпийский туннель находятся выше).
Туннели Уильямсона в Ливерпуле , построенные в 1804 году и построенные около 1840 года богатым чудаком, вероятно, являются крупнейшим подземным безумием в мире. Туннели строились без функционального назначения.
Сеть грузовых туннелей Чикаго - крупнейшая сеть городских уличных туннелей, включающая 97 км (60 миль) туннелей под большинством улиц в центре Чикаго . С 1906 по 1956 год он работал как грузовая сеть, соединяя подвалы зданий и железнодорожные станции. После наводнения 1992 года сеть была перекрыта, хотя на некоторых ее участках все еще имеется инженерная и коммуникационная инфраструктура.
Пенсильванская магистраль открылась в 1940 году с семью туннелями, большинство из которых были пробурены как часть мертворожденной Южной Пенсильванской железной дороги , что дало шоссе прозвище «Туннельное шоссе». Четыре туннеля ( гора Аллегейни , гора Тускарора , гора Киттатинни и Голубая гора ) остаются в активном использовании, а остальные три ( Лорел-Хилл , Рэйс-Хилл и Сидлинг-Хилл ) были обойдены в 1960-х годах; последние два туннеля находятся на объездном участке магистрали, ныне широко известной как Заброшенная магистраль Пенсильвании .
Автодорожный туннель Fredhälls был открыт в 1966 году в Стокгольме, Швеция , а автодорожный туннель Новая Эльба открылся в 1975 году в Гамбурге, Германия . Оба туннеля пропускают около 150 000 автомобилей в день, что делает их двумя из самых загруженных туннелей в мире.
Туннель Хоннингсвог (длина 4,443 км (2,76 мили)) открылся в 1999 году на европейском маршруте E69 в Норвегии как самый северный автомобильный туннель в мире, за исключением шахт (которые существуют на Шпицбергене ).
Автодорожный туннель Центральной артерии в Бостоне, штат Массачусетс , является частью более крупных раскопок , завершенных примерно в 2007 году, и по нему проезжает около 200 000 автомобилей в день по межштатной автомагистрали 93 , шоссе США 1 и шоссе Массачусетса 3 , которые имеют параллельную связь через туннели. «Большие раскопки» заменили старую, сильно изношенную эстакаду I-93 в Бостоне.
Туннель для управления ливневыми водами и дорожный туннель, или туннель SMART , представляет собой комбинированное сооружение для ливневой канализации и дороги, открытое в 2007 году в Куала-Лумпуре , Малайзия . Туннель длиной 9,7 км (6,0 миль) является самым длинным туннелем для отвода ливневых вод в Юго-Восточной Азии и вторым по длине в Азии. Сооружение может использоваться как одновременный транспортный и ливневой канал или, при необходимости, предназначено исключительно для ливневых вод.
Туннель Эйксунд ^[67] на национальной дороге Rv 653 в Норвегии представляет собой самый глубокий в мире подводный автомобильный туннель длиной 7,776 км (4,832 мили) с самой глубокой точкой на -287 м (-942 фута) ниже уровня моря, открытый в феврале. 2008.
Железнодорожный туннель Джеррардс-Кросс в Англии, открытый в 2010 году, примечателен тем, что он превратил существующую железнодорожную врезку в туннель, чтобы создать площадку для строительства супермаркета над туннелем. Железная дорога в разрезе была впервые открыта примерно в 1906 году, и на строительство железнодорожного туннеля потребовалось 104 года. Тоннель был построен накрытым способом с использованием кранов в сборных формах, чтобы обеспечить работу загруженной железной дороги. Филиал сети супермаркетов Tesco занимает недавно созданную территорию над железнодорожным туннелем, а в конце туннеля находится прилегающая существующая железнодорожная станция. Во время строительства часть туннеля обрушилась из-за добавления грунтового покрытия. После обрушения сборные формы были покрыты слоем железобетона. ^[68]
Туннель Фэнхуошань , построенный в 2005 году на железной дороге Цинхай-Тибет , является самым высоким железнодорожным туннелем в мире, высотой около 4,905 км (3,05 мили) над уровнем моря и длиной 1338 м (0,831 мили).
Туннель Ла-Линеа в Колумбии , 2016 год, является самым длинным горным туннелем длиной 8,58 км (5,33 мили) в Южной Америке. Он пересекает гору на высоте 2500 м (8202,1 фута) над уровнем моря, имеет шесть полос движения и имеет параллельный аварийный туннель. Туннель подвергается серьезному давлению грунтовых вод . Туннель свяжет Боготу и ее городскую территорию с регионом выращивания кофе, а также с главным портом на тихоокеанском побережье Колумбии.
Проект глубокого туннеля в Чикаго представляет собой сеть из 175 км (109 миль) дренажных туннелей , предназначенных для уменьшения наводнений в районе Чикаго . Проект, начатый в середине 1970-х годов, должен быть завершен в 2029 году.
Водный туннель № 3 в Нью-Йорке , строительство которого началось в 1970 году, планируется завершить после 2026 года, ^[69] и его длина составит более 97 км (60 миль). ^[70]

Добыча

Использование туннелей для добычи полезных ископаемых называется штрековой добычей .

Военное использование

Некоторые туннели вообще не предназначены для транспорта, а представляют собой укрепления, например Миттельверк и горный комплекс Шайенн . Методы раскопок, а также строительство подземных бункеров и других жилых помещений часто связаны с военным использованием во время вооруженного конфликта или гражданским реагированием на угрозу нападения. Другим применением туннелей было хранение химического оружия ^[71]^[72] [1].

Секретные туннели

Секретные туннели позволяют проникнуть в определенную территорию или покинуть ее, например, туннели Ку-Чи или туннели для контрабанды в секторе Газа , соединяющие его с Египтом . Хотя сеть подземных железных дорог , используемая для перевозки беглых рабов, была «подземной» в основном в смысле секретности, иногда использовались скрытые туннели. Секретные туннели также использовались во время холодной войны под Берлинской стеной и в других местах для контрабанды беженцев и для шпионажа .

Контрабандисты используют секретные туннели для перевозки или хранения контрабанды , например, незаконных наркотиков и оружия . По оценкам, на строительство тщательно спроектированных туннелей длиной 1000 футов (300 м), построенных для контрабанды наркотиков через границу Мексики и США, потребуется до 9 месяцев и расходы до 1 миллиона долларов. ^[73] Некоторые из этих туннелей были оборудованы освещением, вентиляцией, телефонами, дренажными насосами, гидравлическими лифтами и, по крайней мере, в одном случае, электрифицированной системой железнодорожного транспорта. ^[73] Секретные туннели также использовались ворами для проникновения в банковские хранилища и розничные магазины в нерабочее время. ^[74]^[75]Пограничные силы безопасности обнаружили несколько туннелей через линию контроля вдоль индийско-пакистанской границы , главным образом для того, чтобы позволить террористам получить доступ на индийскую территорию Джамму и Кашмир . ^[76]^[77]

Фактическое использование туннелей Эрдстолль неизвестно, но теории связывают его с ритуалом возрождения.

Естественные туннели

Лавовые трубки — это опустошенные лавовые каналы, образующиеся во время извержений вулканов в результате течения и остывания лавы.
Государственный парк Natural Tunnel (Вирджиния, США) представляет собой естественный туннель длиной 850 футов (259 м), на самом деле известняковую пещеру , которая с 1890 года использовалась в качестве железнодорожного туннеля.
Пунарджани Гуха в Керале, Индия . Индусы верят, что проползание по туннелю (который, по их мнению, был создан индуистским богом) от одного конца до другого смоет все грехи и, таким образом, позволит человеку достичь перерождения. По тоннелю разрешено пролезать только мужчинам.
Торгхаттен , норвежский остров со шляпообразным силуэтом, имеет естественный туннель в середине шляпы, пропускающий свет. Говорят, что туннель длиной 160 метров (520 футов), высотой 35 метров (115 футов) и шириной 20 метров (66 футов) является дырой, проделанной стрелой разгневанного тролля Хестманнена , а шляпой является холм. о короле троллей Сомны , пытающемся спасти прекрасную Лекамойю . Считается, что туннель на самом деле создан изо льда. Солнце светит через туннель в течение двух периодов по несколько минут каждый год. ^[78]

Крупные аварии

Крушение железной дороги в туннеле Клейтон (1861 г.) - путаница в отношении сигналов блокировки привела к столкновению, 23 человека погибли.
Крушение рельсов в туннеле Уэлвин (1866 г.) - поезд провалился в туннеле, охрана не защитила поезд.
Пожар в поезде парижского метро (1904 г.) - пожар в поезде на станции метро Couronnes, 84 человека погибли от дыма и газов.
Катастрофа поезда Бальвано (1944 г.) - удушье около 500 «неофициальных» пассажиров товарного поезда.
Пожар в туннеле Калдекотт (1982 г.) - крупная авария и пожар в туннеле для автомобилей.
Пожар в туннеле под Ла-Маншем (1996 г.) - загорелся поезд с тяжелыми грузовыми автомобилями .
Смерть принцессы Дианы (1997) – автокатастрофа в туннеле Пон-де-л'Альма в Париже , в результате которой погибла принцесса Диана .
Пожар в туннеле Монблан (1999 г.) - грузовой автомобиль загорелся и загорелся внутри туннеля.
Обрушение потолка Big Dig (2006 г.) - Бетонная потолочная панель падает в туннеле Форт-Пойнт в Бостоне , в результате чего проект Big Dig закрывается на год.

Смотрите также

Евфратский туннель
Скот ползает
Противолучевое освещение
водопропускная труба
Хобби туннелирование
Мегапроект
Быстрый транзит
Последовательный метод раскопок
Габариты конструкции – мера максимального физического зазора в туннеле.
Туннель дерева – эффект туннеля от крон деревьев над дорогой.
Туннельное дерево - туннель, пробуренный в стволе дерева.
Туннели в популярной культуре
Подземная жизнь

Библиография

Эллис, Иэн В. (2015). Британская энциклопедия железнодорожного машиностроения Эллиса (3-е исправленное издание). Лулу.com. ISBN 978-1-326-01063-8.
Железнодорожные туннели в Квинсленде, Брайан Уэббер, 1997, ISBN 0-909937-33-8 .
Салливан, Уолтер. Прогресс в технологиях возрождает интерес к большим туннелям, New York Times , 24 июня 1986 г. Проверено 15 августа 2010 г.

Внешние ссылки

В Wikisource есть текст статьи «Туннель» из Американской циклопедии 1879 года .

Викискладе есть медиафайлы по теме туннелей .

Международная туннельная ассоциация ITA-AITES
Международный журнал Tunnels & Tunneling International