Nu we enkele algemene principes van tunnelbouw hebben bekeken, laten we eens kijken naar een tunnelproject dat nog steeds de krantenkoppen haalt, zowel vanwege zijn mogelijkheden als vanwege zijn problemen. De Central Artery is een belangrijk snelwegsysteem dat door het hart van het centrum van Boston loopt, en het project dat zijn naam draagt wordt door velen beschouwd als een van de meest complexe – en dure – technische hoogstandjes in de Amerikaanse geschiedenis. De “Big Dig” is eigenlijk een aantal verschillende projecten in een, met inbegrip van een gloednieuwe brug en een aantal tunnels. Een belangrijke tunnel, voltooid in 1995, is de Ted Williams Tunnel. Deze duikt onder de Boston Harbor om het verkeer van de Interstate 90 van Zuid-Boston naar Logan Airport te leiden. Een andere belangrijke tunnel ligt onder het Fort Point Channel, een smal waterlichaam dat lang geleden door de Britten werd gebruikt als een tolverzamelpunt voor schepen.
Voordat we kijken naar enkele van de technieken die zijn gebruikt bij de bouw van deze Big Dig-tunnels, laten we eens bekijken waarom de ambtenaren van Boston besloten om zo’n enorm civieltechnisch project in de eerste plaats te ondernemen. Het grootste probleem was het nachtmerrieachtige verkeer van de stad. Sommige studies geven aan dat in 2010 de spits in Boston bijna 16 uur per dag zou kunnen duren, met nefaste gevolgen voor zowel de handel als de levenskwaliteit van de inwoners. Het was duidelijk dat er iets moest worden gedaan om de verkeersopstoppingen te verminderen en het voor forenzen gemakkelijker te maken door de stad te navigeren. In 1990 wees het Congres 755 miljoen dollar toe aan het enorme snelwegverbeteringsproject, en een jaar later gaf de Federal Highway Administration toestemming om verder te gaan.
Foto met dank aan Massachusetts Turnpike Authority
De Ted Williams Tunnel
De Big Dig ging in 1991 van start met de bouw van de Ted Williams Tunnel. Deze onderwatertunnel maakte gebruik van beproefde tunneltechnieken die in veel tunnels over de hele wereld worden gebruikt. Omdat de Boston Harbor vrij diep is, gebruikten de ingenieurs de cut-and-cover methode. Stalen buizen, 40 voet in diameter en 300 voet lang, werden naar Boston gesleept nadat arbeiders ze in Baltimore hadden gemaakt. Daar werd elke buis afgewerkt met steunen voor de weg, omhulsels voor de luchtbehandelingskanalen en nutsvoorzieningen en een volledige bekleding. Andere arbeiders baggerden een geul op de bodem van de haven. Vervolgens brachten zij de buizen naar de bouwplaats, vulden ze met water en lieten ze in de geul zakken. Eenmaal verankerd, verwijderde een pomp het water en verbonden de arbeiders de buizen met de aangrenzende secties.
De Ted Williams Tunnel opende officieel in 1995 – een van de weinige aspecten van de Big Dig die op tijd en binnen het voorgestelde budget werd voltooid. Verwacht wordt dat er in 2010 ongeveer 98.000 voertuigen per dag door zullen rijden.
Een paar kilometer naar het westen gaat de Interstate 90 een andere tunnel in die de snelweg onder Zuid-Boston doorvoert. Net voor het knooppunt I-90/I-93 komt de tunnel uit bij het Fort Point Channel, een 400 voet brede watermassa die een van de grootste uitdagingen van de Big Dig vormde. De ingenieurs konden niet dezelfde stalen buis gebruiken als bij de Ted Williams Tunnel omdat er niet genoeg ruimte was om de lange stalen secties onder de bruggen bij Summer Street, Congress Street en Northern Avenue te laten drijven. Uiteindelijk werd besloten het concept van de stalen buizen te laten varen en over te gaan op betonnen tunnelsecties, de eerste toepassing van deze techniek in de Verenigde Staten.
Het probleem was de betonnen secties zo te fabriceren dat de arbeiders zich in het kanaal konden bewegen. Om het probleem op te lossen, bouwden de arbeiders eerst een enorm droogdok aan de Zuid-Bostonse kant van het kanaal. Het droogdok, bekend als het gietbassin, was 1.000 voet lang, 300 voet breed en 60 voet diep — groot genoeg om de zes betonnen secties te bouwen die samen de tunnel zouden vormen. De langste van de zes tunnelsecties was 414 voet lang, de breedste 174 voet breed. Alle secties waren ongeveer 2 meter hoog. De zwaarste woog meer dan 50.000 ton.
De voltooide secties werden aan beide uiteinden waterdicht afgesloten. Vervolgens lieten arbeiders het bassin onderlopen, zodat ze de secties naar buiten konden drijven en over een op de bodem van het kanaal gebaggerde geul konden plaatsen. Helaas verhinderde een andere uitdaging de ingenieurs om de betonnen secties gewoon in de geul te laten zakken. Die uitdaging was de Red Line metrotunnel van de Massachusetts Bay Transportation Authority, die net onder de geul loopt. Het gewicht van de massieve betonnen secties zou de oudere metrotunnel beschadigen als er niets werd gedaan om hem te beschermen. Daarom besloten de ingenieurs de tunneldelen te stutten met 110 kolommen die in het gesteente waren verzonken. De kolommen verdelen het gewicht van de tunnel en beschermen de metro van de Red Line, die nog steeds 1.000 passagiers per dag vervoert.
Photo courtesy City and County of Denver
Het tunnelgraafproces
The Big Dig bevat ook andere tunnelbouwkundige innovaties. Voor een deel van de tunnel die onder een spoorwegemplacement en een brug loopt, kozen de ingenieurs voor tunneljacking, een techniek die normaal wordt gebruikt om ondergrondse leidingen aan te leggen. Bij tunneljacking wordt een enorme betonnen doos door het vuil geperst. De boven- en onderkant van de kist ondersteunen de grond terwijl de aarde in de kist wordt verwijderd. Zodra de kist leeg was, duwden hydraulische vijzels de kist tegen een betonnen muur tot het geheel 2,5 meter naar voren schoof. Werklui plaatsten vervolgens afstandsbuizen in de nieuw ontstane opening. Door dit proces keer op keer te herhalen, konden de ingenieurs de tunnel vooruit krijgen zonder de structuren aan de oppervlakte te verstoren.
Heden ten dage is 98 procent van de bouw van de Big Dig voltooid, en de kosten bedragen meer dan 14 miljard dollar. Maar de opbrengst voor Boston forenzen zou de investering waard moeten zijn. De oude verhoogde Central Artery had slechts zes rijstroken en was ontworpen om 75.000 voertuigen per dag te vervoeren. De nieuwe ondergrondse snelweg heeft acht tot tien rijstroken en zal in 2010 ongeveer 245.000 voertuigen per dag kunnen vervoeren. Het resultaat is een normale stadsspits van een paar uur ’s morgens en ’s avonds.
Om te zien hoe de Big Dig zich verhoudt tot andere tunnelprojecten, zie de tabel hieronder.
(16 km) |
||||||
De toekomst van tunnels
Naarmate hun gereedschap verbetert, blijven ingenieurs langere en grotere tunnels bouwen. Sinds kort is er geavanceerde beeldvormingstechnologie beschikbaar om het binnenste van de aarde te scannen door te berekenen hoe geluidsgolven zich door de grond verplaatsen. Dit nieuwe instrument biedt een nauwkeurige momentopname van de potentiële omgeving van een tunnel, waarbij gesteente- en bodemsoorten te zien zijn, evenals geologische afwijkingen zoals breuken en kloven.
Terwijl dergelijke technologie belooft de tunnelplanning te verbeteren, zullen andere vorderingen het graven en de grondondersteuning versnellen. De volgende generatie tunnelboormachines kan 1600 ton slib per uur doorsnijden. Ingenieurs experimenteren ook met andere steenhouwmethoden waarbij gebruik wordt gemaakt van waterstralen onder hoge druk, lasers of ultrasone trillingen. En chemische ingenieurs werken aan nieuwe betonsoorten die sneller verharden omdat ze harsen en andere polymeren gebruiken in plaats van cement.
Met nieuwe technologieën en technieken lijken tunnels die 10 jaar geleden nog onmogelijk leken, ineens wel te doen. Een van die tunnels is de voorgestelde Transatlantische Tunnel tussen New York en Londen. De 3.100 mijl lange tunnel zou een magnetisch opgeheven trein bevatten die 5.000 mijl per uur zou gaan. De geschatte reistijd is 54 minuten — bijna zeven uur korter dan een gemiddelde transatlantische vlucht.
Voor veel meer informatie over tunnels en aanverwante onderwerpen, zie de links op de volgende pagina.
Advertentie
