Met meer dan zes miljoen kilometer aan snelwegen en 240.000 kilometer aan spoorwegen die door de Verenigde Staten slingeren, is het leven boven de grond steeds meer verstopt geraakt. Tunnels bieden een deel van de laatste beschikbare ruimte voor auto’s en treinen, water en riolering, zelfs stroom- en communicatieleidingen. Vandaag de dag is het veilig om door bergen te boren en onder oceanen door te graven – maar dat is niet altijd zo geweest. Het heeft ingenieurs duizenden jaren gekost om de kunst van het tunnels graven te perfectioneren.
Eeuwen Romeins aquaduct
Romeinse ingenieurs creëerden het meest uitgebreide netwerk van tunnels in de oude wereld. Ze bouwden schuine constructies, aquaducten genaamd, om water van bergbronnen naar steden en dorpen te brengen. Zij groeven ondergrondse kamers uit en bouwden elegante boogconstructies, niet alleen om zoet water de stad in te voeren, maar ook om afvalwater af te voeren.
Worsley Underground
Canal Tunnel
Zonder wegen of spoorwegen om grondstoffen van het land naar de stad te vervoeren, werden waterwegen de beste manier om vracht over grote afstanden te vervoeren.
Hollandtunnel
In de 19e en 20e eeuw leidde de ontwikkeling van het vervoer per spoor en met motorvoertuigen tot grotere, betere en langere tunnels.
Tunnelboormachine
Met de nieuwste tunnelbouwtechnologie kunnen ingenieurs door bergen, onder rivieren en onder bruisende steden boren. Alvorens een tunnel te graven, onderzoeken ingenieurs de bodemgesteldheid door bodem- en gesteentemonsters te analyseren en proefgaten te boren.
Er zijn drie stappen om een tunnel tot een succes te maken.
Genieurs weten tegenwoordig dat er drie basisstappen zijn om een stabiele tunnel te bouwen. De eerste stap is uitgraven: ingenieurs graven door de aarde met een betrouwbaar werktuig of een betrouwbare techniek. De tweede stap is ondersteuning: ingenieurs moeten de onstabiele grond rondom hen ondersteunen terwijl ze graven. De laatste stap is bekleding: ingenieurs voegen de laatste details toe, zoals de rijweg en de verlichting, wanneer de tunnel structureel gezond is.
Op basis van de ligging kunnen tunnels in drie hoofdtypen worden verdeeld:
Doorsnede van Brunels
tunnelschild
zijn doorgaans ondiep en worden vaak gebruikt als metro’s, watervoorzieningssystemen en rioleringen. Omdat de grond zacht is, moet aan de kop van de tunnel een ondersteuningsconstructie, een tunnelschild genaamd, worden gebruikt om te voorkomen dat de tunnel instort.
Kijk eens naar de krachten die op tunnels met zachte grond werken!
Hoosac Tunnel interieur
hebben weinig of geen extra ondersteuning nodig tijdens de bouw en worden vaak gebruikt als spoor- of verkeerswegen door de bergen. Jaren geleden moesten ingenieurs door bergen heen schieten met dynamiet. Tegenwoordig maken ze gebruik van enorme rotskrakende constructies, tunnelboormachines genaamd.
Kijk eens naar de krachten die op rotstunnels werken!
Tunnelsegment,
Boston Harbor
zijn bijzonder lastig te bouwen, omdat het water tijdens de bouw van de tunnel moet worden tegengehouden. Vroege ingenieurs gebruikten uitgravingskamers onder druk om te voorkomen dat er water in de tunnel zou spuiten. Tegenwoordig kunnen geprefabriceerde tunnelsegmenten op hun plaats worden gebracht, worden afgezonken en aan andere secties worden vastgemaakt.
Kijk eens naar de krachten die op onderwatertunnels werken!
Nu je meer weet over de geschiedenis van tunnels, probeer je eigen tunnel te graven in de Tunnel Challenge!