Tunelis: definīcija, veidi, būvniecība un nozīmīgākie piemēri

Tunelis ir pazemes vai zemūdens eja, kas izveidota cilvēka vai dzīvnieku kustībai, infrastruktūras izvietošanai vai tekošu un stāvošu ūdeņu pārvietošanai. Dažos tuneļos brauc automašīnas, citos - vilcieni. Dažkārt tuneli izmanto kuģu kustībai. Daži tuneļi ir izbūvēti sakaru kabeļiem, bet citi - elektrības kabeļiem. Citu veidu tuneļus būvē, lai nodrošinātu gāzes, ūdens vai notekūdeņu transportu, kā arī tuneļus dzīvniekiem, piemēram, migrojošām sugām vai nelielām meža zīdītāju pārejām.

Tuneļu veidi

Tuneļus var klasificēt pēc funkcijas un konstrukcijas:

Ceļu tuneļi: pārvieto automašīnas, kravas transportu un sabiedrisko transportu; bieži atrodas tuvu virsmai un ar plašu ventilācijas sistēmu.
Dzelzceļa tuneļi: paredzēti vilcieniem, tostarp ātrgaitas dzelzceļiem; var būt ļoti gari un prasa stingru vibrāciju, akustikas un sliežu iekārtu risinājumus.
Ūdensceļu tuneļi: piemēram, laivām vai kuģiem paredzēti kanāli (piem., laivas šķērsošanas tunelis).
Tehniskie un servisa tuneļi: satur kabeļus, cauruļvadus un apkalpojošas komunikācijas: sakaru, elektrības un citi tīkli.
Ārkārtas un evakuācijas tuneļi: izbūvēti satiksmes tuneļos, lai nodrošinātu cilvēku izkļūšanu ugunsgrēka vai avārijas gadījumā.
Dzīvnieku tuneļi: zemceļa pārejas vai speciālas ejas, lai samazinātu ceļu-trafika ietekmi uz faunu.

Būvniecības metodes

Tuneļa rakšanas veids lielā mērā atkarīgs no grunts, ūdens līmeņa un paredzētās izmantošanas. Tuneļi tiek rakti dažāda veida gruntīs - no mīkstām smiltīm līdz cietām klintīm. Izplatītākās metodes:

Tuneļu urbji (TBM): lieli griezējmehānismi, kas urbj un vienlaikus uzstāda tunelēšanas elementu apvalku. Īpaši efektīvi garos, vienādos grunts apstākļos.
Drill-and-blast: spridzināšana cietās klintīs; tradicionāla metode kalnu tuneļiem.
NATM (New Austrian Tunnelling Method): metode, kas izmanto apkārtējo akmeņu nestspējas pieņēmumu un īslaicīgu atbalstu (shotcrete, tērauda lentas), kam seko galīgā apdare.
Cut-and-cover (rakšana "griezumā"): tunelis tiek izrakts no virsmas, izbūvēts un pēc tam atkal aizbērts; piemērota tuneļiem seklos dziļumos, piemēram, pilsētu maģistrālēm un infrastruktūrai. Šai sistēmai virs tuneļa tiek izbūvēts jumts.
Karjera metode: rakšana karjerā (horizontāli no atklātas ieplakas) - izmanto, ja iespējams izveidot atklātu ieeju un grunts ir stabila.

Inženiertehniskie risinājumi un drošība

Tuneļu būvniecība ir sarežģīts inženiertehnisks darbs. Lai nodrošinātu ilgmūžību un drošību, tiek paredzētas vairākas sistēmas:

Skrūves un segkonstrukcija: dzelzsbetona vai tērauda konstrukcijas nodrošina šķērsgriezuma stabilitāti.
Ūdensizturība un drenāža: hidroizolācijas membrānas, drenāžas kanāli un sūknēšanas iekārtas novērš ūdens iekļūšanu.
Ventilācija: nodrošina gaisa apmaiņu, izvadot dūmus un piesārņojumu; svarīgi ceļu tuneļiem un garākiem dzelzceļa tuneļiem.
Drošības sistēmas: ārkārtas izejas, šķērssoļu savienojumi starp paralēlajiem tuneļiem, ugunsgrēka atklāšanas un dzēšanas sistēmas, apgaismojums un skaidri marķētas evakuācijas zīmes.
Monitorings: ģeotehniskie sensori, deformācijas mērījumi un ūdens spiediena novērošana attiecībā uz drošības uzturēšanu.

Izmaksas, laika plānošana un ietekme

Tuneļu būvniecība parasti ir dārgs un ilgstošs projekts — plānošana un izbūve var ilgt vairākus gadus vai pat desmitgadēs atkarībā no garuma, apstākļiem un tehnoloģijas. Projekti var prasīt miljonus vai miljardus eiro, ņemot vērā tehnikas izmaksas, drošības sistēmas, vidi aizsardzības pasākumus un ilgo uzturēšanas periodu. Turklāt tuneļu izbūve var ietekmēt apkārtējo vidi, nepieciešami pasākumi, lai mazinātu trokšņa, vibrāciju un ūdens režīma izmaiņas.

Nozīmīgākie piemēri

Lamanša tunelis starp Franciju un Angliju ir viens no slavenākajiem pasaulē; tā garums ir aptuveni 50 kilometri. Tas savieno kontinentu ar salu un nodrošina gan pasažieru, gan kravas dzelzceļa satiksmi.

Šveicē atrodas garākais dzelzceļa tunelis pasaulē — Gotharda bāzes tunelis, kura garums ir aptuveni 57 km un kas tika pabeigts 2016. gadā. Tā mērķis bija samazināt nobraukuma laiku un uzlabot alpu reģiona saikni ar pārējo Eiropu.

Vēl citi ievērojami piemēri ir Japānas Seikan tunelis (plaši pazīstams kā viens no garākajiem zemūdens tunelīem) un dažādi kalnu un pilsētu tuneļi, kas demonstrē dažādas inženierijas pieejas un tehnoloģijas.

Nākotnes virzieni

Tuneļu būvniecība turpina attīstīties: tiek pilnveidotas TBM tehnoloģijas, uzlabota monitoringa un automatizācijas sistēmas, kā arī tiek pētītas jaunas idejas, piemēram, zemūdens peldiešanas tuneļi un augstas veiktspējas transporta sistēmas. Tuneļi paliks svarīga infrastruktūras daļa — gan kuri savieno cilvēkus, gan nodrošina svarīgus tehniskos tīklus.

Automašīnu kustības tunelis Hamburgā, Vācijā.

Milfordas dzelzceļa tuneļa ziemeļu portāls, Anglija.

Iemesli tuneļa būvniecībai

Metro pamatā ir tuneļu tīkls, kas izrakts pazemē, lai vilcieni netraucētu un netraucētu vietējam transportam.
Dzelzceļa sliežu ceļā vai uz ceļa tiek izrakts tunelis, kad sliežu ceļš saskaras ar šķērsli, piemēram, kalnu, lai izvairītos no šķēršļa apbraukšanas.
Tuneli dažkārt būvē, lai pārvarētu ūdens šķērsli, un tas aizstāj tilta būvniecību virs tā.
Tūneli būvē, lai savienotu militāros posteņus un pārvietošanās starp tiem nebūtu redzama ienaidniekam.
Tuneli būvē tādai infrastruktūrai kā elektrības kabeļi, ūdensvads, komunikācijas un kanalizācija, lai izvairītos no bojājumiem un traucējumiem virs zemes.
Dažus tuneļus izmanto ieslodzītie, lai izbēgtu no cietuma.
Dažkārt tuneļus izmanto noziedznieki, lai aplaupītu bankas (piemēram, Brazīlijā, 2005. gada vasarā).

Jautājumi un atbildes

J: Kādam nolūkam izmanto tuneļus?

A: Tuneļus var izmantot automašīnām, vilcieniem, kuģiem, sakaru kabeļiem, elektrības kabeļiem un dzīvniekiem.

J: Kas ir tuneļu rakšanas metode "izgriez un nosedz"?

A.: "Izgriezt un nosegt" sistēma ietver tuneļa rakšanu zemē un jumta izbūvi virs tā ceļiem vai infrastruktūrai, kas atrodas tuvu zemei.

J: Cik garš ir Lamanša tunelis starp Franciju un Angliju?

A: Lamanša tunelis starp Franciju un Angliju ir 50 kilometrus garš.

J: Kāds ir pasaulē garākā tuneļa garums?

A: Pasaulē garākais tunelis tiek būvēts Šveicē; to sauc Gotharda bāzes tunelis, un, kad tas būs pabeigts, tā garums pārsniegs 100 kilometrus.