Predori so bili prvotno zgrajeni kot del vodovodnih in kanalizacijskih sistemov iz časov rimskega cesarstva. Njihova prva uporaba za transport je bila kot del kanalskih sistemov v 17. stoletju. Z razvojem železnic v 19. stoletju in avtomobilov v 20. so predori postali daljši in kompleksnejši. Najpogostejše metode za gradnjo predorov so metoda rezanja in prekrivanja, metoda potopljene cevi ali uporaba stroja za vrtanje v predore.
Koraki
1. del od 4: Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri gradnji predora
Korak 1. Razmislite, kje bo predor zgrajen
Predlagana lokacija predora bo določila, katera orodja in tehnike so potrebna za njegovo izgradnjo in pripravo na predvideno uporabo. Predore lahko razdelimo na 3 vrste:
- Predori z mehkimi tlemi. Ti predori zahtevajo podporo pri odprtinah, da se predor ne zruši. Ti predori so običajno plitki in se uporabljajo za podzemne železnice, dovod vode in sisteme za odstranjevanje odpadne vode.
- Skalni rovi. Ker so izkopani iz trdne kamnine, ti rovi zahtevajo malo dodatne podpore ali pa je sploh ne. Vlakovni in avtomobilski predori so običajno te sorte.
- Podvodni rovi. Kot že ime pove, ti predori gredo pod reke, jezera, kanale, v primeru "Chunnela" pa ožine, kot je Rokavski preliv. To so predori, ki jih je najtežje zgraditi, saj je treba vodo med gradnjo in po njej držati stran od predora.
- Gradnja predora pod mestom ponuja težave, podobne podvodnemu, saj se tla okoli predora nagibajo pod težo stavb nad njim. Poznavanje geologije območja pomaga napovedati, koliko se bo zemlja povesila, in predlaga, katere metode lahko zmanjšajo povešanje.
Korak 2. Razmislite o poti tunela
Predor z dolgo, enojno, ravno potjo je razmeroma enostavno vrtati s strojem za vrtanje v predore. Predori, ki se razlikujejo od te zasnove, ponujajo težave, zaradi katerih je njihova gradnja bolj zapletena.
- Kratkim tunelom ni dolgčas s stroji za vrtanje v predore, ker to ni stroškovno učinkovito.
- Predori, ki zahtevajo različne premere vrtin na različnih delih svojih poti, prav tako ne uporabljajo rokovalnega stroja za predore zaradi zamud pri prilagajanju premera vrtine.
- V predorih, ki zavijejo ostre vogale ali imajo gredi, ki se sekajo, je tudi uporaba vrtalnega stroja nepraktična.
Korak 3. Razmislite o namenu predora
Za kaj bo predor uporabljen, je odvisno od tega, katera dodatna dela poleg samega rova bodo potrebna pred začetkom obratovanja.
- Predori, ki prevažajo potnike, zahtevajo neko obliko prezračevanja. Za tunele na cestah to običajno pomeni prezračevalne jaške, ki preprečujejo kopičenje ogljikovega monoksida. Za železniške predore lahko to pomeni prezračevanje s prisilnim zrakom, da se odstranijo izpušni plini dizelskega motorja. Oba imata dodatne metode za obvladovanje nastalega dima, če bi v predoru izbruhnil požar.
- Predori, ki se pogosto uporabljajo, na primer Big Dig v Bostonu, imajo lahko operacijske centre z neprekinjeno posadko in video opremo za spremljanje prometa v predoru in reševanje nujnih primerov.
- Dolgi predori na cesti, na primer predor Eisenhower v Koloradu, so lahko osvetljeni z zgornjimi lučmi za udobje voznikov in potnikov. Drugi predori na cesti, na primer tisti v narodnem parku Zion v Utahu, imajo lahko slikovite izreze, ki omogočajo vstop naravne svetlobe v predor in potnikom omogočijo vpogled v okoliško pokrajino.
- Nekateri predori, na primer predor Queensway med Liverpoolom in Birkenheadom v Angliji ter predor Lion Rock med Sha Tinom in New Kowloonom v Hongkongu, združujejo zgornjo palubo potniškega prometa z spodnjo palubo za vodo, cevi ali kable. Drugi predori, na primer malezijski predor SMART, se lahko uporabljajo za nadzor prometa ali poplav.
2. del od 4: Uporaba metode Cut-and-Cover
Korak 1. Izkopajte jarek
Območje, kjer bo predor, je v celoti izkopano, streho predora pa je treba ustvariti in pokriti, ko bo predor dokončan. Ta vrsta predorov je zgrajena na enega od dveh načinov:
- Od spodaj navzgor: Najprej se ustvari podpora na tleh, nato se okoli nje zgradi predor.
- Od zgoraj navzdol: stranice in streha predora so zgrajeni na tleh, pod njim pa je izkopan rov predora.
- Obe metodi se uporabljata predvsem za plitvejše predore, čeprav metoda od zgoraj navzdol omogoča kopanje globljih predorov kot metoda od spodaj navzgor. Globlji rovi se pogosto izkopavajo s pomočjo tunelskega ščita, škatle podobne konstrukcije z majhnimi polkni, odprtimi za izkopavanje. Ko se umazanija pred ščitom odstrani, se ščit premakne naprej, da nadaljuje s kopanjem.
Korak 2. Ustvarite stene predora in streho
Stene in streho predora je mogoče zgraditi med kopanjem predora ali pa jih predhodno zgraditi in postaviti med kopanjem predora. Današnji materiali vključujejo naslednje:
- Valovi iz valovitega jekla.
- Montažni betonski loki.
- Montažne betonske stene.
- Izlit ali razpršen beton. Pogosto se to uporablja skupaj z eno od metod oblikovanega loka.
Korak 3. Dokončajte predor
Kako se to naredi, je odvisno od tega, ali je bila uporabljena metoda od spodaj navzgor ali od zgoraj navzdol.
- Predore, ustvarjene z metodo od spodaj navzgor, je treba napolniti nazaj, da pokrijejo streho predora, vsaka površina, ki obstaja nad streho predora, pa se nato zgradi ali obnovi.
- Predori, ustvarjeni po metodi od zgoraj navzdol, so izkopani pod mestom postavitve predorov in strehe, nato pa se ustvari osnovna plošča, ki služi kot tla predora.
3. del od 4: Uporaba potopljenih cevi
Korak 1. Izkopajte jarek, ko bo šel predor
Ta metoda je podobna metodi razreza in pokrivanja, vendar se uporablja za kopanje podvodnih rovov. Rov mora teči v dolžini, kjer bo predor potekal pod vodo.
Korak 2. Po dolžini jarka položite vrsto jeklenih cevi
Vsaka cev je na obeh koncih zaprta s pregrado. Če je cev za avtomobilski predor, tako kot pri predoru Ted Williams v Bostonu, cevi vključujejo vnaprej zgrajene cestne odseke.
Korak 3. Obložite cev z zadostno količino polnjenja, da prenese pritisk vode nad njo
Za predor Ted Williams je bila to 5 metrov debela (1,5 m debela) plast kamnine.
Korak 4. Cevi povežite tako, da odstranite vmesne pregrade
V tem času bi bili povezani tudi vsi cestni ali železniški odseki, vgrajeni v cevi.
4. del 4: Uporaba stroja za vrtanje v predore
Korak 1. Izberite pravi stroj za predore za svoje delo
Stroji za vrtanje v predore, imenovani TBM za kratke ali "madeže", imajo na sprednji strani okrogle plošče, imenovane ščitniki. Rezalniki v obliki diska na ščitu pretrgajo kamen in umazanijo, ki skozi odprtine v ščitu preide na tekoči trak znotraj TBM, ki ga odlaga za strojem.
- Vrste ščitov TBM se razlikujejo glede na to, ali naj krt koplje v mehko, mokro zemljo ali trdo skalo. Premeri ščita segajo od ščita Aker Wirth (8,03 m) na njegovem TBM, ki se uporablja za švicarske elektrarne Linth-Limmern, do "Big Bertha" Hitachi Zosen s premerom 17,5 m (57,5 čevljev).
- Krtice, ki so namenjene kopanju tunelov pod vodno gladino, imajo spredaj tudi komore, ki pritiskajo na tla, ki jih izkopavajo.
- Za velika delovna mesta bo morda potrebnih več TBM. Kanalski predor je zahteval 11.
Korak 2. Postavite stroj v položaj
Za površinski predor to ni problem. Če je treba predor vrtati globoko pod zemljo, se dovodni jašek, običajno krožen, izvrta in obloži z betonom. Vanj se spusti TBM in od tam se izkopa predor.
- Za dolge predore se izvrtajo jaški z več dostopi.
- Ko je predor končan, lahko dostopne jaške postanejo prezračevalne jaške in/ali zasilni izhodi. Če niso tako zaposleni, ostanejo na mestu vse življenje predora.
Korak 3. Postavite predorske nosilce, ko se stroj izvrta
Segmenti vnaprej betonskega betona so postavljeni za TBM, da tvorijo obroč v vnaprej določenih intervalih.
Korak 4. Razpršite beton na izkopane stene med nosilnimi obroči
Razpršeni beton ali mlazni beton premaže in stabilizira stene predora. Mlazni beton lahko vključuje jeklena ali polipropilenska vlakna za njegovo krepitev, podobno kot se jeklena armatura uporablja za utrjevanje litega betona. Mlazni beton vsebuje tudi pospeševalnik, ki se pomaga prilepiti na stene predora in se hitro posuši.
Nasveti
- Zgodnji rovi so se skozi skalo vrtali z vrtanjem lukenj in uporabo eksploziva: najprej črnega prahu in kasneje dinamita. Postavljeni bi bili začasni nosilci lesenih okvirjev, ki bi jih nadomestili opeka in zidanje. Kasneje so v predorih namesto lesa in zidov uporabljali segmentirane obroče iz litega železa, pritrjene skupaj.
- Predore je mogoče vrtati tudi skozi mehko zemljo z uporabo dvigal za potiskanje cevi/cevi ali bagrov v obliki škatle, ki imajo konice z rezalnimi glavami. Predori s cevnimi dvigali so ponavadi ozki, s premerom največ 10,5 čevljev (3,2 m), predori s škatlastimi dvigali pa so lahko široki do 20 m.
