Mitä tunnelinrakennus on?
Yksinkertaisesti sanottuna tunnelinrakennus on fyysinen prosessi, jossa maan alle rakennetaan maanalainen kulkuväylä maan pinnan alle, ja tunneleita voidaan luoda myös veden alle. Tarkemmin sanottuna tunneli on enemmän tai vähemmän vaakasuora maanalainen kulkuväylä, joka on rakennettu louhintaprosessien avulla. Kun taas pystysuoraa maanalaista aukkoa kutsutaan ”kuiluksi.”
Jos tarkastelemme historiaa, on selvää, että ihmiset ovat jo vuosisatojen ajan harrastaneet maa- ja kallioperän onkalointia. Alun perin tunnelikaivantoja tehtiin kaivostarkoituksessa, jotta päästiin käsiksi mineraaleihin, kuten hiileen, kupariin ja tinaan. Pian ne saivat kuitenkin suosiota junayhtiöiden ja kanavien rakentajien keskuudessa, sillä ne olivat tehokkaita tapoja kiertää esteitä. Aivan ensimmäisten maantietunneleiden rakentamista pidetään edelleen mammuttimaisena saavutuksena rakentamisen ja maa- ja vesirakentamisen alalla.
Tänäkin nykyaikana sekä maanalaisten että vedenalaisten tunneleiden merkitys on vertaansa vailla. Viime aikojen teknologinen kehitys on mahdollistanut pidempien ja syvempien tunnelien rakentamisen, joiden avulla voidaan ylittää meriä, kuten 50 kilometrin pituinen Englannin kanaalitunneli, ja maanosia yhdistäviä tunneleita, kuten Istanbulissa sijaitseva Mammaryn tunneli.
Millaisia eri tunnelityyppejä on olemassa?
Tunnelien rakennusprosessi on kallista ja aikaa vievää. Liikenne ja viestintä tunneliverkostojen kautta on kuitenkin erittäin tehokasta ja mukavaa. Nykyaikaiset koneet ovat tehneet louhinta- ja stabilointiprosesseista paljon helpompia ja turvallisempia, minkä vuoksi tunneliverkostoista on tullut yhä suositumpi valinta teiden, rautateiden ja jopa vesiväylien rinnalle.
Keskustelumme kannalta on ehdottoman tärkeää huomata, että on olemassa erilaisia tunnelien rakentamismenetelmiä, joita käytetään geologian, ylikerroksen tyypin sekä seismisten ja melurajoitusten mukaan, kuten jäljempänä mainitaan.
- Cut and Cover -menetelmä:
Tätä menetelmää käytetään yleisesti matalien tunnelien rakentamiseen. Periaatteessa tässä menetelmässä kaivanto leikataan maaperään, tunnelilaatikkoelementit asennetaan, minkä jälkeen ne peitetään pinnan palauttamiseksi kantavalla tukimenetelmällä, joka pystyy kantamaan kuormituksen. Varhaiset maanalaiset metroasemat Lontoossa rakennettiin tällä menetelmällä. Joitakin tieverkon osuuksia rakennetaan myös tällä tavalla, kun tarvittavan tunnelin syvyys on suhteellisen pieni (Marselis-tunneli Århusissa ja Nordhavnsvej-tunneli Kööpenhaminassa ovat ensimmäiset tanskalaiset cut and cover -tunnelit).
- Bored or Mined Tunnelling:
Tässä menetelmässä tunnelit rakennetaan louhimatta maanpintaa. Menetelmän mahdollistaa tunnelinporauskoneiden (TBM) käyttö. Niiden avulla tunneleita voidaan kaivaa monenlaisissa maaperäolosuhteissa ja kaupunkien, kaupunkien, jokien ja jopa korkeiden rakennusten alle. Ne tekevät tämän säilyttämällä olemassa olevan maaperän staattisen paineen, jolloin maanpinnan laskeutuminen käytännössä eliminoituu, ja näin vältetään pintarakennusten tai -rakenteiden vahingoittuminen. TBM:t pystyvät myös asentamaan betonirenkaan pysyväksi maanpinnan tueksi, kun tunneli on toiminnassa. Porattu tai louhittu tunnelointi voidaan jakaa seuraavasti:
- Pehmeän maan tunnelointi:
Tätä kuvataan tyypillisesti tunneloinniksi ei-itsekantavien materiaalien, kuten hiekan, merisaven tai molempien sekoitusten läpi, joiden MPa-tasot ovat noin 40 tai vähemmän. Alankomaat liitetään yleisesti pehmeän maan tunnelointiin. Esimerkkejä pehmeässä maaperässä olevista tunneleista voivat olla metro- ja maantietunnelit, kuten Rotterdamsebaanin maantietunneli Haagissa ja Westerschelden maantietunneli Etelä-Hollannissa.
- Kova kallio Tunnelointi:
Kuten nimestä voi päätellä, kyseessä on tyypillisesti geologinen tunnelointi kovan tai erittäin kovan kallion läpi, jonka MPa-tasot ovat yli 100. Louhinta tehtäisiin erityisesti sovitetuilla TBM-laitteilla, jotka selviytyvät erittäin hankaavista olosuhteista suurelta osin itsekantavassa geologiassa. Tällaisessa geologiassa kovan kallion tunnelit voidaan usein jättää vuoraamatta, ja niitä käytetään vedensiirtoon tai vesivoimalaitoksiin. Niitä voidaan käyttää myös vuoristoalueilla, kuten Sveitsissä, maantietunneleissa.Sveitsissä sijaitseva Gotthardin maantietunneli kulkee pohjoispuolella sijaitsevasta Göschenenistä Uurin kantonissa sijaitsevasta Göschenenistä eteläpuolella sijaitsevaan Airoloon Ticinossa, ja se on 16,9 kilometriä pitkä.
- Mikrotunnelointi ja putkijohtaminen:
Tätä menetelmää käytetään suhteellisen lyhyissä ja vastaavasti halkaisijaltaan pienissä tunneleissa, joita käytetään pääasiassa yleishyödyllisten laitosten rakennusalalla. Näin kaapelit ja putket kulkevat teiden, jokien, rautateiden ja jopa lentokenttien rullausteiden ja kiitoratojen alitse häiritsemättä maanpäällistä liikennettä. Kaivamisen periaate perustuu ”uusimpaan tekniikkaan” kuuluviin täysimittaisiin tunnelinporauskoneisiin (TBM).
Mikä on tunnelinrakentamisen päätarkoitus?
Kuten koko artikkelissa on käsitelty, tunneleilla on erilaisia käyttötarkoituksia, jotka helpottavat elämäämme. Tunneleita voidaan käyttää maanalaisten rautatieasemien välillä rahdin ja matkustajien kuljettamiseen, myös vesi- ja viemärikanavina. Tämä tekee tunneleista niin monipuolisia ja tehokkaita.
