巨型建筑背后的科学:圣哥达基地隧道

圣哥达隧道

圣哥达基地隧道是世界历史上工程最精湛的巨型建筑之一,也是一个巨大的挑战岩土工程顾​​问

它全长57.09公里(35.47英里),共有151.84公里(94.3英里)的通道,是世界上最长的通道之一隧道连接厄斯特菲尔德(乌里)和博迪奥(提契诺),并通过下面的Sedrun (Graubünden)在瑞士。在阿尔卑斯山脉下修建这么长的隧道是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。

圣哥达基地隧道是新阿尔卑斯铁路连接(NRLA)项目的一个分支,该项目还包括更南的塞内里基地隧道(CBT)(计划于2020年底开放)和Lötschberg基地隧道(LBT)。

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。新的GOTTHARD基隧道直接途中高速旅客列车以及货运列车。

它确实是一个让全世界的人都惊叹不已的巨型建筑。以瑞士的精密和技术建造的圣哥达隧道是迄今为止的同类隧道之一。

项目概述

圣哥达基地隧道项目

它拥有强大的钻井设备、精确的监测解决方案、可靠的仪器、经验丰富的人力和高效率隧道钻孔机建造圣哥达基地隧道该项目耗资约125亿美元,耗时约17年完成。

作为欧洲最重要的贸易地点,瑞士是最繁忙的货运航线。每年大约有1400万辆卡车和轿车通过瑞士前往世界各地进行贸易或旅游,造成了巨大的交通堵塞。

根据1994年2月的《阿尔卑斯保护法》,要求将最大可能的吨位从公路移到铁路。该法律的最终目的是缓解过度使用道路和解决交通问题。圣哥达基地隧道在货运方面容量更大,服务速度更快,可靠性更高。

如果没有高效的钻孔机,这条隧道是不可能实现的。每台差不多有三层楼高,比四个足球场还长,连续6年24小时不停地钻孔。为了建造隧道,挖掘机不得不从山上挖出2400万吨岩石,这足以填满16个足球场。

建设

Dagachhu水电站隧道

AlpTransit圣哥达公司负责圣哥达基地隧道的建设,它是瑞士联邦铁路公司(SBB CFF FFS)的子公司。

最便宜的隧道设计可能是有两条单轨的隧道,可以朝任何方向移动,但它不会提供任何不安全的紧急疏散。或者,三个管道系统,有点类似于英吉利海峡,两个管道中的一个将用于每个方向,而较小的一个用于紧急情况下的疏散。这条小隧道可以通过侧向隧道与主隧道相连。

最便宜的选择是不安全的,而最安全的选择太昂贵。因此,中间设计有两个独立的管道,每个方向一个,每325米(1066英尺)通过通道连接。这些通道是紧急出口。

在Sedrun和Faido有两个交叉点,轨道列车可以切换隧道。在紧急情况下,指挥中心的计算机将列车转向最近的紧急疏散,以便乘客安全撤离。除此之外,还安装了大型通风设备,以吸入新鲜空气,排出烟雾。

为了减少一半的施工时间,在每个方向上都进行了隧道施工,同时在四个不同的地方建造了四个入口隧道,同时开始施工。这四个地点是:Erstfeld, Amsteg, Sedrun和Faido。第五个站点也在后期添加在Bodio。这种方式加快了6-10年的建设。不仅如此,所有的地点都有自己的营地、混凝土工厂、水处理中心、工人生活区、自助餐厅和公共交通系统。

在开挖隧道的过程中,挖掘了2400万吨岩石,这些岩石随后被送往基地营地的混凝土工厂,生产750万吨用于隧道衬砌的混凝土。总共雇佣了1800名工人从事建筑工作。为了在山区内部穿行,人们使用了电梯、火车和公共汽车。在长达12年的时间里,钻井、挖掘和爆破工作连续进行了7天24小时,使用了35英尺长的隧道掘进机。直径。

圣哥达隧道掘进机

圣哥达隧道掘进机

在隧道建设中使用了4台海瑞克内克钳式隧道掘进机,每台都超过1400英尺长。每个TBM由9万个部件组成,成本约为2100万美元。机器被锁在自己的位置,夹紧在隧道墙壁上。液压臂推动长9.5米的刀头前进。当切割头向前移动时,它碾碎了通过传送带推到外面的岩石。然后,这些岩石在大本营的混凝土工厂被转化为混凝土,重新用于隧道的内层。

在切割轮的后面,有一组机械手臂,以确保松动的岩石不会掉下来。tbm只能挖掘硬岩石,而软岩石要么被钻穿,要么被爆破掉。

操作

圣哥达基地隧道施工

火车通过圣哥达隧道的最高速度是249公里/小时。但是,为了安全起见,客运列车的运行速度是每小时200公里。从厄斯特菲尔德(乌里)到波迪奥(提契诺)的客运列车只需20分钟。货运列车现在的最低时速为100公里,几乎是以前速度的两倍。目前,每天每小时有4列货运列车和2列客运列车通过隧道,一旦开通,货运列车将增加到6列。

除此之外,隧道有10000盏灯和2500个电柜,通过低损耗的传输线从乌里州的Amsteg和提契诺州的Ritom的水电站取电。

所有通过隧道的长途列车都安装了信号增强器,所有主要的瑞士网络供应商都可以在隧道内使用。

维护

圣哥达基地隧道维护

虽然圣哥达基地隧道的建造寿命超过100年,但世界上最大、高度复杂的隧道系统需要定期维护。目前,计划在周六和周日晚上(休馆8小时)和周一晚上(休馆6小时)进行维护。

维修工作,如清理排水系统(隧道有500公里的排水管)、机电装置(隧道通风、跨通道门等)和铁路基础设施(轨道、联络线、安全系统等)。

安全

路边列车监测系统固定在轨道附近,将一系列测量数据传输到分析系统,以检查通过列车的不正常情况。如果遇到任何异常情况,信息将发送给铁路服务人员和位于厄斯特菲尔德的路边列车监测系统干预中心。根据不规范的优先性和性质,采取了一定的措施。

有两个紧急停止站用于紧急疏散。车辆配备了应急功能,即使在列车发生火灾后,列车也能到达紧急车站。如果列车停在紧急车站外,可以对相邻的隧道管施加正压。除此之外,每325米就有一个进入相邻管道的交叉通道,这允许快速进入一个安全区域。

在Sedrun和Faido有两个通风装置,在隧道入口有24个喷射风扇,以便在发生事故时提供新鲜空气和排烟。

在每个隧道管中也有一个开放的水管道系统,每秒钟注入5升水(连续供应),以便将污染和危险物质输送到隧道入口前面的蓄水池中。

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