Primele tuneluri au fost excavate probabil odată cu extinderea peșterilor naturale de către oamenii preistorici. În jurul anului 2200 î.e.n., în Babilon, primul tunel artificial cunoscut a fost construit prin metoda „săpare și acoperire” pentru a conecta templul lui Belos cu palatul. Unele tuneluri antice erau de fapt vizuini făcute de animale preistorice.
Primele tuneluri au fost inițial galerii pentru transportul apei, qanatele datând dinainte de anul 2000 î.e.n. Tunelul Siloam (secolul al VIII-lea î.e.n.) din Ierusalim a fost primul excavat din ambele capete, urmat de Tunelul Eupalinos din Grecia (secolul al VI-lea î.e.n.). Printre tunelurile istorice notabile se numără un tunel restaurat din epoca Mughal din Lahore, tunelul pietonal medieval Siqurto din Etiopia și adăposturile săpate în stâncă din Gaza, folosite în timpul revoltei Bar Kokhba din secolul al II-lea e.n.
Proiectele majore ale tunelurilor construite în ultimele secole au început cu investigații detaliate ale terenului, cu foraje și metode geofizice pentru a ghida alegerile de excavare și susținere. Tunelurile sunt adesea plasate mai adânc pentru a ajunge la roca stabilă. În prezent, atunci când datele sunt limitate, tunelurile pilot sau forajele orizontale ajută la evaluarea condițiilor în siguranță.
Factorii geotehnici cheie includ: Timpul de construcție – cât timp rămâne o excavație stabilă fără susținere; mai mult în roca solidă, mai puțin în soluri moi. Controlul apelor subterane este vital pentru stabilitate; gestionat prin deshidratare sau, mai eficient, dar mai costisitor, prin înghețarea solului. Formele rotunjite sau înalte și înguste sunt mai stabile; totuși tunelurile late sau pătrate reduc timpul de excavare din cauza concentrării stresului.
Care erau avantajele și dezavantajele tunelurilor sub apă
Tunelurile făcute pentru traversarea apelor sunt adesea mai scumpe decât podurile, dar pot fi preferate din motive legate de navigație, trafic, utilizare a terenurilor, estetice sau strategice. În zonele urbane dense, tunelurile economisesc spațiu; în timp de război sau pentru securitate națională, sunt mai puțin vulnerabile decât podurile.
Printre exemple se numără Tunelul Canalului Mânecii, Tunelul Portului Sydney și Tunelul Detroit-Windsor.Tunelurile evită problemele legate de maree, vreme și impact vizual. Unele proiecte combină tuneluri și poduri, cum ar fi legătura Danemarca-Suedia.
Proiectele tunelurilor necesită o planificare extinsă, finanțare și sprijin politic. Inginerii folosesc instrumente precum structuri de defalcare a lucrărilor iar costurile ridicate, logistica complexă și disputele politice pot întârzia sau anula proiectele.
Construcția tunelurilor depinde de factori precum condițiile solului și ale apelor subterane, adâncimea și diametrul tunelului și utilizarea preconizată. Cele trei tipuri principale sunt: Tuneluri de tip săpat și acoperit: utilizat pentru tunelurile de adâncime mică.
Tuneluri forate sunt construite la adâncimi în subteran folosind mașini de forat tuneluri (TBM). TBM-urile automatizează săparea tunelurilor, reduc perturbările la suprafață și gestionează diverse tipuri de teren. Tunelurile cu
tub imersat au secțiunile prefabricate scufundate în corpurile de apă și îmbinate. Acestea sunt utilizate sub râuri sau mări.
Siguranța tunelurilor: riscuri, ventilație și comportament seismic
Incendiile din tuneluri prezintă riscuri serioase din cauza fumului și a gazelor toxice precum monoxidul de carbon, așa cum s-a observat în dezastre anterioare precum Tunelul Gotthard (2001), dezastrul feroviar Balvano (1944) și incendiul din tunelul Caldecott (1982). Ventilația adecvată – atât pasivă, cât și electrică – este esențială atât pentru scenariile de rutină, cât și pentru cele de urgență.
Trenurile de mare viteză din tuneluri pot provoca schimbări rapide ale presiunii aerului și zgomot, ceea ce poate duce la disconfort sau perturbări. Pentru evacuarea în siguranță sunt adesea prevăzute ieșirile de urgență către tunelurile paralele.
Studiile seismice arată că structurile subterane se descurcă, în general, mai bine la cutremure decât cele de suprafață. Tunelurile mai adânci, bine căptușite și cimentate în rocă solidă sunt mai sigure. Portalurile tunelurilor și tunelurile situate la adâncimi mici în soluri sărace sunt mai vulnerabile.
Datele istorice de la cutremurele din Los Angeles (1994), Mexico City (1985), Kobe (1995) și Chile (2010) arată că tunelurile de metrou suferă de obicei daune mici sau deloc, rămânând adesea operaționale sau fiind restaurate rapid.
Foto: O mașină pneumatică de forat roca de la sfârșitul secolului al XIX-lea, inventată de Germain Sommeiller și folosită pentru primele tuneluri mari prin Alpi.
CITEȘTE ȘI:
Când a fost construit turnul fără cabluri al lui Nikola Tesla
Un secol de progres a fost expoziția mondială ținută la Chicago în 1933
