Yhdysvaltojen halki kiemurtelee yli kuusi miljoonaa kilometriä moottoriteitä ja 240 000 kilometriä rautateitä, joten maanpäällisestä elämästä on tullut yhä ruuhkaisempaa. Tunnelit tarjoavat viimeisiä vapaita tiloja autoille ja junille, vedelle ja viemärille, jopa sähkö- ja tietoliikennelinjoille. Nykyään on turvallista porautua vuorten läpi ja kaivautua valtamerten alle, mutta näin ei ole aina ollut. Itse asiassa insinööreiltä kesti tuhansia vuosia täydellistää tunnelien kaivamisen taito.
Vanha roomalainen akvedukti
Roomalaiset insinöörit loivat muinaisen maailman kattavimman tunneliverkoston. He rakensivat kaltevia rakenteita, joita kutsuttiin akvedukteiksi, kuljettamaan vettä vuoristolähteistä kaupunkeihin ja kyliin. He kaiversivat maanalaisia kammioita ja rakensivat tyylikkäitä kaarirakenteita paitsi makean veden kuljettamiseksi kaupunkiin myös jäteveden kuljettamiseksi pois.
Worsleyn maanalainen
Kanavatunneli
Ei ollut teitä tai rautateitä, joiden avulla olisi voitu kuljettaa raaka-aineita maalta kaupunkiin, vesitiestä tuli paras keino rahdin kuljettamiseen suurten etäisyyksien yli.
Hollannin tunneli
1900- ja 1900-luvuilla rautatie- ja moottoriajoneuvokuljetusten kehittyminen johti suurempiin, parempiin ja pidempiin tunneleihin.
Tunnelinporauskone
Nykyisimmän tunnelirakennustekniikan avulla insinöörit pystyvät poraamaan tunneleita vuorten läpi, jokien alle ja vilkkaiden kaupunkien alle. Ennen tunnelin kaivamista insinöörit tutkivat maaperäolosuhteet analysoimalla maa- ja kallionäytteitä ja poraamalla koekuoppia.
Tunnelin onnistumiseen on kolme vaihetta.
Tänään insinöörit tietävät, että vakaan tunnelin rakentamiseen on kolme perusvaihetta. Ensimmäinen vaihe on kaivaminen: insinöörit kaivavat maan läpi luotettavalla työkalulla tai tekniikalla. Toinen vaihe on tukeminen: insinöörien on tuettava ympärillä olevaa epävakaata maata kaivamisen aikana. Viimeinen vaihe on vuoraaminen: insinöörit lisäävät viimeiset yksityiskohdat, kuten ajoradan ja valot, kun tunneli on rakenteellisesti terve.
Ympäristön perusteella tunnelit voidaan jakaa kolmeen päätyyppiin:
Pätkä Brunelin
tunnelikilvestä
ovat tyypillisesti matalia, ja niitä käytetään usein metrotunneleina, vesijohtoverkkoina ja viemäreinä. Koska maaperä on pehmeää, tunnelin päähän on asennettava tukirakenne, jota kutsutaan tunnelisuojaksi, jotta tunneli ei sortuisi.
Katso, mitkä voimat vaikuttavat pehmeäpohjaisiin tunneleihin!
Hoosac-tunnelin sisätilat
vaativat vain vähän tai ei lainkaan ylimääräistä tukea rakennusvaiheessa, ja niitä käytetään usein rautatie- tai tielinjoina vuorten läpi. Vuosia sitten insinöörit joutuivat räjäyttämään vuorten läpi dynamiitilla. Nykyään he luottavat valtaviin kalliota pureskeleviin laitteisiin, joita kutsutaan tunneliporakoneiksi.
Tarkista, mitkä voimat vaikuttavat kalliotunneleihin!
Tunnelin pätkä,
Bostonin satama
ovat erityisen hankalia rakentaa, sillä vettä on pidäteltävä tunnelin rakentamisen ajan. Varhaiset insinöörit käyttivät paineistettuja kaivauskammioita estääkseen veden pursuamisen tunneleihin. Nykyään tehdasvalmisteiset tunnelin osat voidaan uittaa paikoilleen, upottaa ja kiinnittää toisiin osiin.
Katsokaa, millaisia voimia vedenalaisiin tunneleihin kohdistuu!
Nyt kun tiedät enemmän tunnelien historiasta, kokeile kaivaa oma tunnelihaasteesi!