Mit mehr als sechs Millionen Kilometern Autobahnen und 240.000 Kilometern Eisenbahnstrecken, die sich durch die Vereinigten Staaten schlängeln, ist das Leben über der Erde zunehmend überlastet. Tunnel bieten einen der letzten verfügbaren Plätze für Autos und Züge, Wasser und Abwasser und sogar Strom- und Kommunikationsleitungen. Heute ist es sicher, sich durch Berge zu bohren und sich unter Ozeanen zu vergraben – aber das war nicht immer so. Tatsächlich brauchten Ingenieure Tausende von Jahren, um die Kunst des Tunnelbaus zu perfektionieren.
Aquädukt aus der Antike
Römische Ingenieure schufen das umfangreichste Tunnelnetz der antiken Welt. Sie bauten abfallende Strukturen, Aquädukte genannt, um Wasser von Bergquellen zu Städten und Dörfern zu transportieren. Sie gruben unterirdische Kammern und bauten elegante Bogenkonstruktionen, um nicht nur Frischwasser in die Stadt zu leiten, sondern auch Abwasser abzuführen.
Worsley Underground
Canal Tunnel
Ohne Straßen oder Eisenbahnen, um Rohstoffe vom Land in die Stadt zu transportieren, wurden Wasserstraßen zur besten Möglichkeit, Güter über große Entfernungen zu transportieren.
Hollandtunnel
Im 19. und 20. Jahrhundert führte die Entwicklung des Eisenbahn- und Kraftfahrzeugverkehrs zu größeren, besseren und längeren Tunneln.
Tunnelbohrmaschine
Mit der neuesten Tunnelbautechnologie können sich Ingenieure durch Berge, unter Flüsse und unter belebte Städte bohren. Bevor ein Tunnel gegraben wird, untersuchen die Ingenieure die Bodenverhältnisse, indem sie Boden- und Gesteinsproben analysieren und Probebohrungen vornehmen.
Es gibt drei Schritte für den Erfolg eines Tunnels.
Heute wissen Ingenieure, dass es drei grundlegende Schritte für den Bau eines stabilen Tunnels gibt. Der erste Schritt ist der Aushub: Ingenieure graben sich mit einem zuverlässigen Werkzeug oder einer zuverlässigen Technik durch die Erde. Der zweite Schritt ist die Stützung: Die Ingenieure müssen den instabilen Boden um sie herum stützen, während sie graben. Der letzte Schritt ist der Innenausbau: Ingenieure fügen den letzten Schliff hinzu, wie die Fahrbahn und die Beleuchtung, wenn der Tunnel strukturell stabil ist.
Abhängig von der Umgebung können Tunnel in drei Haupttypen unterteilt werden:
Abschnitt von Brunels
Tunnelschild
sind in der Regel flach und werden oft als U-Bahnen, Wasserversorgungssysteme und Abwasserleitungen verwendet. Da der Boden weich ist, muss am Kopf des Tunnels eine Stützkonstruktion, ein so genannter Tunnelschild, angebracht werden, um einen Einsturz zu verhindern.
Sieh dir die Kräfte an, die auf Tunnel mit weichem Boden wirken!
Hoosac-Tunnel innen
erfordern wenig oder gar keine zusätzliche Unterstützung während des Baus und werden oft als Eisenbahnstrecken oder Straßen durch Berge verwendet. Vor Jahren waren die Ingenieure gezwungen, sich mit Dynamit durch die Berge zu sprengen. Heute sind sie auf riesige felsenfressende Maschinen angewiesen, die Tunnelbohrmaschinen genannt werden.
Sieh dir die Kräfte an, die auf Felsentunnel wirken!
Tunnelsegment,
Boston Harbor
sind besonders schwierig zu bauen, da das Wasser zurückgehalten werden muss, während der Tunnel gebaut wird. Frühe Ingenieure verwendeten Druckkammern, um zu verhindern, dass Wasser in die Tunnel eindringt. Heute können vorgefertigte Tunnelsegmente schwimmend in Position gebracht, versenkt und mit anderen Abschnitten verbunden werden.
Sehen Sie sich die Kräfte an, die auf Unterwassertunnel wirken!
Nachdem du nun mehr über die Geschichte von Tunneln weißt, kannst du bei der Tunnel-Challenge versuchen, deinen eigenen zu graben!