Tunelul Seikan

Centrul Universitar Nord Baia Mare Intocmit de:

Facultatea de Resurse Minerale si Mediu Slujeru Dragos, an III MTC, Gr. III

Definitie

TUNL, tuneluri, s.n. Galerie subterana care traverseaza un masiv muntos sau deluros sau trece pe sub nivelul solului, pe sub o apa etc., servind drept cale de comunicatie. Din fr. tunnel. (conform Dictionarului Explicativ Roman)Componentele tunelului

Daca am sectiona transversal un tunel am vedea ca si n imagine urmatoarele componente care l alcatuiesc: Fundatiile - acestea primesc presiunile de la zidurile drepte ale tunelului, presiuni pe care le transmite terenului de fundatie

Zidurile drepte - sunt cele care se reazema pe fundatiile tunelului si se ridica pna la planul nasterilor boltii. La nivelul boltii ele formeaza o retragere numita bancheta sau banchina Bolta - formeaza partea superioara a captuselii tunelului. Partea cea mai de sus a ei se numeste cheia boltii Radierul este un element de constructie ntre fundatiile captuselii tunelului si poate fi: radier de protectie sau radier de rezistenta n forma de bolta ntoarsa care completeaza captuseala

Zidaria totala a tunelului se numeste captuseala Linia care determina interiorul zidariei marcheaza intradosul tunelului, spre deosebire de linia de la exteriorul zidariei care contureaza extradosul. Planul de la nasterea boltii mparte inelul sau captuseala n doua parti partea de deasupra numita calota iar partea de jos numita stros.

Gabaritul tunelului este spatiul cuprins ntre linia curba care determina intradosul zidariei, limitata n partea de jos de o dreapta orizontala care corespunde fetei superioare a traversei sau drumului.

Cnd hidroizolatia tunelului contra infiltratiilor de ape este exterioara, ntre aceasta izolatie si peretele excavatiei se executa o saltea de piatra sau din beton monogranular. Apa de infiltratie este drenata si condusa n partea de jos a tunelului unde, cu ajutorul barbacanelor, ajunge la canalul de scurgere care o scoate nafara tunelului

Capetele tunelului se numesc portale si au o constructie speciala. Ele au rolul de a consolida pamntul n zonele respective si de a face legatura ntre tunel si transeele de acces.

Tunelul subacvaticUn tunel subacvatic este un tunel care este partial sau in intregime construit sub un corp de apa.Ele sunt construite acolo unde constructia unui pod sau mersul cu barca este inposibil.

Tuneluri subacvatice existente :

Tunelul Seikan

Tunelul Channel

Tuneluk Eiskund

Tunelul din Rusia in Alaska ( inca in faza de planificare )

Cazul Tunelului Seikan

Date generale

Tunelul Seikan leaga doua insule, Honshu si Hokkaido, pe sub stramtoarea Tsugaru. Seikan este atat cel mai lung, dar si cel mai adanc plasat tunel de cale ferata din lume. Tunelul de 53,85 kilometri, cu aproape patru mai lung decat rivalul de sub Canalul Manecii, are o portiune de 23,3 kilometri construita la 100 de metri in subteranul de sub Marea Japoniei sau la 240 de metri sub nivelul marii. Constructia s-a dorit a fi o cale rapida cu trenul intre prefectura Aomori si insula Hokkaido.

Tunelul este compus din trei parti: sectiunea principala, tunelul de serviciu dar si un tunel pilot ce este folosit in caz de avarii si reparatii. Tunelul de serviciu este cuplat la cel principal din kilometru in kilometru pentru a oferi cai de iesire in caz de urgenta.

Doua statii servesc chiar in tunel, inca din 1988: Tappi-Kaitei si Yoshioka-Kaitei. Ele au fost prevazute ca puncte de iesire in caz de pericol in subteran. Statiile comunica cu exteriorul prin tunele mai scurte fata de segmentul normal spre iesire al lui Seikan. Sunt prevazute cu turbine ce scot fumul unui incendiu, cu camere de luat vederi ce pot ajuta la evacuarea pasagerilor, cu un sistem prin infrarosu ce detecteaza incendiul si aspersoare pentru stingerea focului. Tappi-Kaitei functioneaza in prezent si ca muzeu pentru ca turistii sa se poata informa despre toata istoria acestei constructii. Aceste doua statii au fost primele din lume construite sub mare, Yoshioka-Kaitei fiind plasata si la o adancime de 150 de metri. Este cea mai jos plasata statie din subteran din lume.

Istorie

Inca din perioada Imparatului Taisho (1912-1925) s-a vorbit de nevoia conectarii celor doua insule, dar primele date au fost adunate abia in 1946 la finele celui de-Al Doilea Razboi Mondial. Opt ani mai tarziu, cinci feriboturi s-au scufundat din cauza unui taifun, 1.430 de pasageri pierzandu-si viata. Tragedia a dus un an mai tarziu la investigatii rapide asupra posibilitatii aparitiei acestui tunel care ar fi scapat oamenii de furia naturii.

Lucrarile tot nu aveau sa porneasca cu toate ca nevoia de transport a oamenilor era uriasa intre cele doua insule. Peste 4 milioane de pasageri treceau cu feribotul intr-un an in acea zona, in perioada 1955-1965. Si transportul de marfuri aproape ca se dublase la acea vreme. In 1971, anul in care s-a hotarat sa se treaca la treaba, mai multe previziuni aratau ca traficul prin stramtoarea Tsugaru urma sa copleseasca puterea de transport din zona. Iar acest lucru s-a petrecut in 1978, cu 7 ani mai devreme decat se preconizase, cand 9 milioane de oameni traversau anual stramtoarea cu feribotul.

34 de muncitori si-au pierdut viata in primii ani ai sapaturilor care pana in 1982 ajunsesera la 700 de metri fata de lungimea totala a proiectului. La 13 martie 1988, Seikan avea sa fie inaugurat dupa 17 ani de lucrari si 3,6 miliarde de dolari investiti in constructie.

Constructie

Inginerii nu au putut folosi echipamente conventionale de sapare a tunelurilor pentru constructia tunelului Seikan deoarece dispunerea rocilor si a solului de sub stramtoarea Tsugaru era aleatorie si imprevizibila. Constructorii au fost nevoiti sa foloseasca explozibil si echipamente de drilaj pentru saparea a peste 50 de km,toate acestea intr-o zona cu mare pericol de cutremure.Construirea unui tunel subacvatic parcurge urmatorele etape, etape care au fost parcurse si la constructia tunelului Seikan:Etapa 1:

Structuri de sustinere temporara a solului sunt instalate dealungul aliniamentului propus, pentru a se crea o zona uscata pentru constructia tunelului in pasii ce urmeaza

Etapa 2:

Pentru reducerea presiunii exercitate asupra structurilor de sustinere apa este pompata cu ajutorul unor echipamente speciale.

Etapa 3:

Se realizeaza excavarea pana la nivelul de baza a tunelului, operatiune care se realizeaza pe straturi, cu bare de stustinere introduse progresiv pentru a sustine peretii. Etapa 4:Baza tunelului, peretii si acoperisul sunt construite in etape cu scoaterea progresiva barelor introduse anterior. Sunt adaugate membranele de izolare impotriva apei

Deasupra acoperisului este construita si plasata o placa de beton armat cu rolul de a proteja acoperisul.Etapa 5:

Dupa construirea bazei, peretilor si a acoperisului, tunelul complet este acoperit din nou cu nisip pana la nivelul fundului marii. Etapa 6:

Deasupra tunelului, sunt scoase structurile de sustinere introduse la prima etapa, permitande-se ca marea sa acopere tunelul.

Masuratorile topografice, barimetrice si geologice au inceput in 1946, cu 25 de ani inainte sa inceapa lucrarile de constructie propriu-zisa

Masuratorile geologice au fost realizate intre anii 1946 si 1963, care au presupus introducerea de sonde, masuratori sonice, observatii realizate cu ajutorul unui mini-submarin.

Inginerii geologi au masurat compozitia solului pentru a determina cea mai buna strategie pentru proiect. Pentru a culege mostrele inginerii au drilat doua puturi, una pe fiecare insula. Mostrele de sol au aratat ca solul era format din de roca vulcanica care aveau o probabilitate inalta de a se prabusi sub presiunea apei.In anul 1964 a inceput excavarea tunelurilor de exploatare pentru observarea caracteristicile si defectele solului intr-un mod mai direct si pentru a studia metodele de constructie care urmau sa fie folosite. In 1971 etapele de investigatii s-au concluzionat. Solului de sub stramtoare a fost impartit in 3 mari categorii. Pe partea insulei Honshu o treime a solului este formata din andesit, celelate doua treimi impreuna cu partea de pe insula Hokkaido este formata din tuf vulcanic.

Sapaturile au inceput simultan pe ambele parti ale stramtorii Tsugaru. Partile aflate pe uscat au fost realizate prin tehnici conventionale de realizare a tunelurilor, cu un singur tunel principal. In cazul partilor aflate sub apa au fost sapate 3 nivele diferite: unul tunel initial pilot, un tunel de serviciu si in final tunelul principal. Tunelul de serviciu este conectat la tunelul principal la intervale 600-1000 de metri.In timpul lucrarilor de cosntructie tunelul pilot a fost folosit in general pentru realizarea de observatii geologice in tip ce tunelul de serviciul a fost folosit pentru scoaterea rocii excavate.

Constructia tunelului a fost realizata cu mare dificultate din cauza prezentei apei si a presiunii solului. Aceste dificultati au fost combatute prin crearea unor noi tehnologii printre care se amintesc injectarea solului cu o amestecatura de ciment, sodiu si silicon pentru a opri intrarea apei si pulverizarea cu beton imediat dupa excavare pentru a stabiliza roca.In ciuda acestor tehnici folosite tunelul a avut 4 mari inundatii in timpul lucrarilor de costructie. In 1976 muncitorii au atins un strat de roca moale , iar 80 de tone de apa per minut au intrat in tunel. Pomparea apei a durat 2 luni. Astazi exista 4 sisteme de pompare separate care sunt in functiune continuu pentru a preveni o alta inundatie.

Spre deosebire de alte tuneluri feroviare, unde calea ferata este formata din shine scurte prinse impreuna cu suruburi, calea ferata a tunelului Seikan este formata din sine sudate impreuna, facandu-le cele mai lungi sine de pe Pamant. Ambele linii ale tunelului sunt proiectate pentru a acomoda atat trenurile vechi cat si noile trenuri japoneze de mare viteza. Aceste trenuri de mare viteza inca nu au ajuns sa traverseze tunelul, dar 30 de trenuri obisnuite il traverseaza in fiecare zi.In ciuda sacrificiilor si a investitiilor din zona, oamenii prefera, in ziua de azi, calea aerului in detrimentul calatoriei cu trenul prin acest tunel. Aproape 90% dintre pasageri prefera cu rapiditatea si costurile mai mici ale plimbarii avionul. Totusi, trenul de noapte Hokutosei, ce a intrat in serviciu imediat dupa inaugurarea lui Seikan, este foarte popular printre calatori. Calatoria intre capetele de linie, Tokyo si Sapporo, poate dura si 16 ore. Pe timp de zi, populatia prefera drumul de 3-4 ore cu aeronavele.