大型建筑背后的科学:圣哥达基地隧道

Gotthard Base Tunnel.

圣哥达基地隧道是世界历史上设计最精良的大型建筑之一,对世界隧道来说是一个巨大的挑战岩土工程顾​​问

全长57.09公里(35.47英里),通道总长151.84公里(94.3英里),是世界上最长的通道之一隧道在世界上连接Erstfeld (Uri)和Bodio (Ticino),并通过瑞士Sedrun (Graubünden)。在阿尔卑斯山下建造这么长的隧道是SBB CFF FFS的一项重大成就。不仅如此,它的最大深度为2450米(8040英尺),是世界上最深的隧道。

圣哥达基础隧道是阿尔卑斯新铁路连接(NRLA)项目的一部分,该项目还包括更南的塞内里基础隧道(CBT)(计划2020年底开放)和Lötschberg基础隧道(LBT)在另一条主要的南北轴线上。

隧道被称为“基础隧道”,因为它绕过了大部分现有的Gotthard铁路线,于1882年在Saint-Gotthard Massif中开放,在SAINT-GOTTHARD MASSIF中,在GBT开启之前运行其容量。新的Gotthard基地隧道直接途中高速客车以及货运列车。

这确实是一个让全球人民敬畏的巨型建筑。迄今为止,圣哥达隧道仍是瑞士精密技术的杰作之一。

项目概况

圣哥达基地隧道项目

它采用了强大的钻井机,精确的监控解决方案,可靠的仪器,经验丰富的人力和高效隧道钻孔机建立Gotthard基隧道。该项目的费用约为125亿美元,花了大约17年才能完成。

作为欧洲的着名交易所,瑞士是货运的最繁忙。每年,大约1400万卡车和汽车通过瑞士旅行到其他任何地方以进行贸易或旅游目的,在途中造成巨大的交通堵塞。

根据1994年2月的《阿尔卑斯保护法案》,要求从公路转移到铁路的最大吨位。该法律的最终目的是缓解道路的过度使用,解决交通问题。在货运方面,圣哥达基地隧道拥有更大的容量、更快的服务和更高的可靠性。

隧道在没有高效的钻井机器的情况下,每个近三个故事高,超过四个足球场,钻孔24/7,持续6年。为了建造隧道,挖掘机必须从山上挖出2400万吨岩石,这足以填补16个足球场。

建设

大achhu水电站隧道

Alptransit Gotthard AG负责瑞士联邦铁路(SBB CFF FFS)的附属公司的建设。

最便宜的隧道设计可以是具有两个方向运动的两个单个轨道的设计,但是,它没有提供任何不安全的紧急疏散。或者,三个管系统可以使用与英语沟道类似,其中两个管中的一个是每个方向的,而在紧急情况下较小的管子较小。然后,该小隧道可以通过横向隧道连接到主要的隧道。

最便宜的选择是不安全的,而最安全的选项太昂贵。因此,制造中间设计,其具有两个单独的管,每个方向一个,并且每325米(1066英尺)通过通道连接。这些通道是紧急出口。

Sedrun和福田有两个交叉点以及轨道列车切换隧道。在紧急情况的情况下,指挥中心的计算机将列车转移到最接近的紧急疏散,以便乘客可以安全退出。除此之外,已经安装了大规模的呼吸机,以在扔掉烟雾的同时拉出新鲜空气。

为了减少长达一半的施工时间,隧道从每个方向完成,同时建造四个接入隧道以同时从四个不同的地方开始施工。这四个地点是:Erstfeld,Amsteg,Sedrun和福田。第五位点也在Bodio的后期添加。这种方法将建设加速6 - 10年。不仅如此,所有地点都有自己的基本营地,具体工厂,水处理中心,工人,自助餐厅和批量交通系统的生活区。

在钻隧道时挖掘了2400万吨岩石,这些岩石随后被送到基地营地的混凝土工厂,生产750万吨混凝土用于隧道衬砌。共有1800名工人受雇从事建筑工程。为了穿越山脉内部,人们使用了电梯、火车和公共汽车。在长达12年的时间里,钻孔、挖掘和爆破工作连续进行,使用的是35英尺长的大型隧道掘进机。直径。

圣哥达隧道钻机

圣哥达隧道钻机

建造隧道时使用了4台海瑞克特夹持式隧道掘进机,每台都超过1400英尺长。每台TBM由9万个部件组成,成本约2100万美元。这些机器被锁在各自的位置上,爪垫紧贴着隧道的墙壁。液压臂推动9.5米长的刀头前进。当切割头向前移动时,它将通过传送带推到外面的岩石碾碎。这些岩石在营地的混凝土工厂被改造成混凝土,重新用于隧道的内衬。

在切割轮的后面,有一组机械臂来确保松动的岩石不会掉下来。掘进机只能挖硬岩石,而软岩石要么钻穿,要么炸开。

操作

Gotthard基础隧道施工

通过圣哥达基地隧道的列车最高时速为249公里/小时。但是,为了安全起见,客运列车的运行速度为每小时200公里。一辆客运列车可以在20分钟内完成从厄斯特菲尔德(乌里)到博迪奥(提契诺)的旅程。货运列车现在的最低速度为每小时100公里,几乎是之前速度的两倍。目前,每天有4列货运列车和最多2列客运列车通过隧道,每小时通过隧道的货运列车将增加到6列,塞内里基地隧道开通。

除此之外,隧道还有10000盏灯和2500个电气柜,通过低损耗传输线,在URI州的乌里和ritom中的水电站和ritom的电力。

所有通过隧道的长途列车都装有信号推进器,而瑞士所有主要的网络供应商都可以在隧道内使用。

维护

Gotthard基础隧道维护

虽然Gotthard基隧道持续超过100年,但世界上最大且高度复杂的隧道系统需要定期维护。目前,周六和周日晚上(关闭八小时)和周一晚上(关闭六个小时)定期维修。

维护工作如清洁系统上的排水系统(隧道有500公里的排水管),机电装置(隧道通风,交叉通道门等)和铁路基础设施(轨道,接触线,安全系统等)。

安全

路边列车监测系统固定在靠近轨道上,该轨道将一系列测量数据传输到分析系统,以检查通过列车的不规则性。如果遇到任何违规行为,该信息将发送到铁路服务人员以及在Erstfeld的路边列车监测系统干预中心。根据不规则性的优先事项和性质,采用了某些措施。

有两个紧急疏散站。机车车辆配备了紧急功能,使火车即使在发生火灾后也能到达紧急停车站。如果列车停在紧急停车站外,可对相邻隧道管施加正压。除此之外,每325米就有一个进入相邻管道的交叉通道,可以快速进入一个安全区域。

在Sedrun和Faido设有两个通风装置,以及在隧道入口设有24个喷气风扇,在事故发生时提供新鲜空气和排烟。

在每个隧道管内也有一个明渠系统,每秒可注入5升水(连续供应),以便将污染和危险物质运送到隧道入口前的贮水池。

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