Nu när vi har tittat på några av de allmänna principerna för tunnelbyggande ska vi titta på ett pågående tunnelprojekt som fortsätter att skapa rubriker, både för sin potential och för sina problem. Central Artery är ett stort motorvägssystem som löper genom hjärtat av centrala Boston, och det projekt som bär dess namn anses av många vara en av de mest komplexa – och dyra – tekniska bedrifterna i amerikansk historia. Big Dig” är egentligen flera olika projekt i ett, inklusive en helt ny bro och flera tunnlar. En av de viktigaste tunnlarna, som färdigställdes 1995, är Ted Williams-tunneln. Den dyker ner under Bostons hamn för att leda trafiken på Interstate 90 från södra Boston till Logan-flygplatsen. En annan viktig tunnel ligger under Fort Point Channel, en smal vattensamling som för länge sedan användes av britterna som tullstation för fartyg.
Innan vi tittar på några av de tekniker som använts vid byggandet av dessa Big Dig-tunnlar, ska vi se över varför Bostons tjänstemän bestämde sig för att genomföra ett så massivt civilingenjörsprojekt från början. Det största problemet var stadens mardrömslika trafik. Vissa studier visade att 2010 skulle rusningstrafiken i Boston kunna pågå nästan 16 timmar om dagen, vilket skulle få allvarliga konsekvenser både för handeln och livskvaliteten för invånarna. Det var uppenbart att något måste göras för att minska trafikstockningarna och göra det lättare för pendlare att navigera i staden. År 1990 anslog kongressen 755 miljoner dollar till det omfattande projektet för förbättring av motorvägarna, och ett år senare gav Federal Highway Administration sitt godkännande för att gå vidare.
Foto med tillstånd av Massachusetts Turnpike Authority
The Ted Williams Tunnel
The Big Dig inleddes 1991 med byggandet av Ted Williams Tunnel. Denna undervattenstunnel utnyttjade beprövad tunneldrivningsteknik som används i många olika tunnlar över hela världen. Eftersom Bostons hamn är ganska djup använde ingenjörerna metoden cut-and-cover. Stålrör med en diameter på 40 fot och en längd på 300 fot bogserades till Boston efter att arbetarna tillverkat dem i Baltimore. Där färdigställde arbetarna varje rör med stöd för vägen, inhägnader för luftledningar och ledningar samt en komplett beklädnad. Andra arbetare muddrade ett dike på hamnbottnen. Sedan flöt de rören till platsen, fyllde dem med vatten och sänkte ner dem i diket. När de väl var förankrade tog en pump bort vattnet och arbetarna kopplade rören till de angränsande sektionerna.
Ted Williams-tunneln öppnades officiellt 1995 – en av de få delarna av Big Dig som slutfördes i tid och inom den föreslagna budgeten. År 2010 förväntas den transportera cirka 98 000 fordon per dag.
För några kilometer västerut går Interstate 90 in i en annan tunnel som för motorvägen under South Boston. Strax före korsningen I-90/I-93 möter tunneln Fort Point Channel, en 400 fot bred vattensamling som innebar några av de största utmaningarna för Big Dig. Ingenjörerna kunde inte använda samma metod med stålrör som de använde för Ted Williams-tunneln eftersom det inte fanns tillräckligt med utrymme för att flyta de långa stålsektionerna under broarna vid Summer Street, Congress Street och Northern Avenue. Till slut beslutade de att överge stålrörskonceptet helt och hållet och använda tunnelsektioner i betong, vilket var den första användningen av denna teknik i USA.
Problemet var att tillverka betongsektionerna på ett sätt som gjorde det möjligt för arbetarna att flytta sig till sina positioner i kanalen. För att lösa problemet byggde arbetarna först en enorm torrdocka på South Boston-sidan av kanalen. Torrdockan, som kallas gjutbassängen, var 1 000 fot lång, 300 fot bred och 60 fot djup – tillräckligt stor för att konstruera de sex betongsektioner som skulle utgöra tunneln. Den längsta av de sex tunnelsektionerna var 414 fot lång och den bredaste 174 fot bred. Alla var ungefär 27 fot höga. Den tyngsta vägde mer än 50 000 ton.
De färdiga sektionerna förseglades vattentätt i båda ändarna. Sedan översvämmade arbetarna bassängen så att de kunde flyta ut sektionerna och placera dem över ett dike som muddrats på kanalens botten. Tyvärr hindrade en annan utmaning ingenjörerna från att helt enkelt sänka ner betongsektionerna i diket. Denna utmaning var Massachusetts Bay Transportation Authority’s Red Line-tunnel, som löper precis under diket. Tyngden från de massiva betongsektionerna skulle skada den äldre tunnelbanetunneln om inget gjordes för att skydda den. Ingenjörerna beslutade därför att stötta upp tunnelsektionerna med hjälp av 110 pelare som sänktes ner i berggrunden. Kolonnerna fördelar tunnelns vikt och skyddar tunnelbanan Red Line, som fortsätter att transportera 1 000 passagerare om dagen.
Foto med artighet av City and County of Denver
The tunnel-jacking process
The Big Dig innehåller även andra innovationer inom tunneldrivning. För en del av tunneln som går under en bangård och en bro valde ingenjörerna att använda tunnelsprängning, en teknik som normalt används för att installera underjordiska rör. Tunneljacking innebär att en enorm betonglåda tvingas genom jorden. Lådans övre och nedre del stöder jorden medan jorden inuti lådan avlägsnas. När den var tom tryckte hydrauliska domkrafter lådan mot en betongvägg tills hela lådan gled fem fot framåt. Arbetarna installerade sedan distansrör i den nyuppkomna luckan. Genom att upprepa denna process om och om igen kunde ingenjörerna flytta fram tunneln utan att störa strukturerna på ytan.
I dag är 98 procent av byggnationen i samband med Big Dig avslutad, och kostnaden är långt över 14 miljarder dollar. Men vinsten för Bostons pendlare bör vara värd investeringen. Den gamla upphöjda Central Artery hade bara sex körfält och var avsedd för 75 000 fordon per dag. Den nya underjordiska motorvägen har åtta till tio körfält och kommer att kunna transportera cirka 245 000 fordon per dag fram till 2010. Resultatet är en normal rusningstid i städerna som varar ett par timmar på morgonen och kvällen.
För att se hur Big Dig står sig i jämförelse med andra tunnelprojekt, se tabellen nedan.
(16 km) |
||||||
Tunnelbyggandets framtid
I takt med att verktygen blir bättre fortsätter ingenjörerna att bygga längre och större tunnlar. Nyligen har avancerad bildteknik blivit tillgänglig för att skanna jordens insida genom att beräkna hur ljudvågor färdas genom marken. Detta nya verktyg ger en exakt ögonblicksbild av en tunnels potentiella miljö och visar berg- och jordarter samt geologiska anomalier, t.ex. sprickor och klyftor.
Som denna teknik lovar att förbättra planeringen av tunnlar, kommer andra framsteg att påskynda grävningen och markstödet. Nästa generation tunnelborrmaskiner kommer att kunna skära 1 600 ton muck i timmen. Ingenjörer experimenterar också med andra metoder för bergsskärning som drar nytta av högtrycksvattenstrålar, laser eller ultraljud. Kemiingenjörer arbetar också med nya typer av betong som härdar snabbare eftersom de använder hartser och andra polymerer i stället för cement.
Med ny teknik och nya tekniker kan tunnlar som verkade omöjliga redan för tio år sedan plötsligt verka genomförbara. En sådan tunnel är den föreslagna transatlantiska tunneln som förbinder New York med London. Den 3 100 mil långa tunneln skulle hysa ett magnetiskt svävande tåg som färdas i 5 000 miles i timmen. Den beräknade restiden är 54 minuter – nästan sju timmar kortare än en genomsnittlig transatlantisk flygning.
För mycket mer information om tunnlar och relaterade ämnen, se länkarna på nästa sida.
Reklam
