水底隧道是如何建造的?地條水下隧道在哪裡?


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水底隧道是如何建造的?地條水下隧道在哪裡?

人類喜歡沿河創建文明,因為在早期,河流給我們提供了灌溉的基礎,隨著文明的發展,河流變成了強大的商業通道,不過有時它也是阻礙兩岸交通的障礙。

從古至今,人類工程師一直都在想方設法破除這些水體障礙,最早和最簡單的解決方案是渡船,之後,工程師們開始建造橋樑。

但是,很多時候渡船和橋樑是相互矛盾的,橫跨兩岸的橋樑經常會給渡船帶來麻煩,一座低矮的橋需要一個開口才能讓船隻通行,這可能會導致交通擁堵。

當然,也可以把橋建高一點,但是這樣會增加成本,而且太高的橋也更容易受到惡劣天氣的影響,最重要的是橋太高了不好看,影響市容市貌。

解決兩者矛盾的最好方法是“從水下通過”,或者說建造水下隧道,它既不會影響船隻的運行,也不受惡劣天氣的影響。

圖注:泰晤士河隧道漫畫

世界第一條水下隧道:泰晤士河隧道

很多時候,提到水下隧道,我們聯想到的往往是海底世界那樣有著玻璃護罩的通道,但其實水下隧道基本是挖在河流的底部,而不是在河中建造的,你根本看不到上面的水。

早在1818年,一位名叫馬克·布魯內爾(Marc Brunel)的法國工程師發明了一種設備——隧道掩護支架,這種設備可以讓工人們在水下挖隧道,而不用擔心水和泥漿會灌注進來

圖注:布魯內爾的盾構法

布魯內爾設計的支架就像一個巨大的矩形鐵牆,裡面有幾排小的工作窗,這些工作窗可以供36個工人開鑿隧道。

圖注:36個工人在前面施工

當工人​​把前面的泥土挖出後,這個支架就會向前推進,挖出一點推進一點,直到挖通隧道,而那些已經挖空的部分,工人們會給它築起一道厚厚的磚牆,這就是隧道的牆壁了。

布魯內爾的方法被稱為“盾構法”,它用自己的這個方法和設備挖通了世界第一條水底隧道——泰晤士河隧道,連接了倫敦南北兩岸的羅瑟希德和沃平兩個地區。

當然,這個方法是非常耗錢和耗時的,即使是當時不可一世的英國,對這個項目的時間評估也是100年,不過得益於蒸汽機的使用,全長396米的泰晤士河隧道只用了18年就完工了(從1825年到1843年)。

當時,美國旅遊達人威廉·阿倫·德魯(William Allen Drew)第一次聽說這條水下隧道時,情不自禁地把它比喻成“世界第八大奇蹟”,可見水下建隧道有多難。

不過有意思的是,泰晤士河隧道本來是想讓馬車通行的,但是由於資金嚴重超標,建好後沒有資金再建造匝道供車輛進出,它最終只能以行人隧道運作。

不過,這個前無古人的建築成為旅遊名勝,當時每年吸引200萬人前來參觀遊玩,據信,當年的通行票價是每人1便士,估計也賺了不少吧。

圖注:現在的泰晤士河隧道

再之後,好吧,我還是說一下吧!

由於昏暗的地方很容易吸引扒手和小偷,泰晤士河隧道一度是扒手為患,遊客們1便士的錢進去卻身無分文地出來,這讓人們很快對它失去了熱情。

最終,在20多年後的1865年,隧道由鐵路公司收購用作鐵路運輸至今。

隨著人類的發展,我們對水下隧道的需求是越來越強烈的,不過布魯內爾的盾構法一直沿用至今,它是目前最常用的水底隧道建造方法之一。

圖注:現代的盾構掘進機器

簡單的說,就是用機器在前面開鑿,然後把泥土帶出去就好了,布魯內爾時期是人工開採,而現在是純機器開採。

水底隧道的其他方法

除了盾構法之外,還有一種使用非常廣泛的方法,那就是“沉管法”。

其實,這種方法光聽名字就很好理解,簡單的說,就是施工方在河床或海底挖一條溝渠,然後把預製好的鋼和混凝土管放入溝裡,再在管道上覆蓋一層厚厚的岩石,之後工人們將各部分管道連接起來,最後泵出剩餘的水,一條水下通道就完工了。

不過,這種方法不太適用於水流湍急的河流,因為不好準確沉管。

還有一種技術含量相對較低的方法——“鑽爆法”,這種方法就和我們平時見到的開山一樣,用炸藥炸開一段距離,然後施工一段距離,直到整條隧道被打通。

不過,這種方法對河流底部的岩石要求很高,不能較為鬆軟,不然很容易把河水引進去。

工程師們會考察施工地的具體情況,然後決定具體使用哪種方法,有時候也會同時使用兩種不同方法。

最後

現在,有一些工程師想要建造一條橫跨大西洋,連接紐約和倫敦的海底隧道。

據信,這將是一條5000公里長的隧道,而在下面運行列車時速會達到8000公里每小時,它將把倫敦和紐約變成一小時經濟圈。

當然,現在的方法和技術是沒法實現的,不過未來確實有可能,畢竟工程師們總能提出新的想法。