新南威尔士大学：隧道一点也不无聊
建造隧道并不是一项无聊的任务。澳大利亚基础设施行业正在蓬勃发展，多个项目涉及建设新的地下隧道。图片：Shutterstock
每个主要城市的下方都隐藏着地下隧道网络。他们中的许多人每天都被通勤者乘坐火车、轻轨或公路旅行。
隧道有助于使车辆远离拥挤的城市街道，并使交通更自由地穿过城市地区。
今年，新南威尔士州政府承诺在未来十年投资 1200 亿澳元用于基础设施项目，其中近 7700 万澳元用于交通项目。WestConnex 是澳大利亚迄今为止最大的基础设施道路项目，预计将耗资 160 亿澳元完成，旨在缓解悉尼的拥堵、创造数千个新工作岗位并连接社区。
澳大利亚并没有放慢脚步。
新南威尔士大学土木建筑专家、新南威尔士大学土木与环境工程学院的 Johnson Shen 博士表示，随着澳大利亚首府城市人口密度的增长，地下隧道提供了一种可持续的交通解决方案。
“我们需要以不同的方式思考如何让人们四处走动，同时节省他们的通勤时间，”陈博士说。
“如果我们看看其他人口稠密的城市，例如新加坡或东京，它们拥有广泛的地下隧道网络来支持其地上交通系统。为什么?因为当您的空间有限但仍需要让城市适合其居民居住时，您必须开始建造桥梁或在地下建造隧道。
“没有任何基础设施项目是廉价的，但对社区的好处是无价的。”
不是一刀切的方法
并非所有的地下隧道都是一样的。施工过程因隧道建成后的用途而异。
用于运输的地下隧道通常是圆形的，这可以使用隧道掘进机 (TBM) 来实现。
TBM 有时被称为“鼹鼠”，是一种用于挖掘隧道的大型机器。它们可以钻穿各种地面条件，包括土壤、硬岩和砂岩。
陈博士说：“使它们成为用于运输的隧道的最佳选择是其形状。”
“如果你想想火车通过所需的隧道大小，站台之间的隧道一直是一致的，而且它们比使用交通隧道的卡车的大小要小得多。
“虽然 TBM 的制造成本很高，但它们可以产生光滑的隧道壁，同时减少钻孔时对周围地面的干扰。
“例如，使用专门的 TBM 挖掘从 Barangaroo 到悉尼港下的 Blues Point 的双地铁隧道。”
陈博士说，与用于过境的隧道不同，用于交通的隧道通常是使用澳大利亚掘进机建造的。
“掘进机是一种用于开采坚硬岩层的挖掘设备。手臂上有推土机式的履带，装有金属镐的菠萝状头部可以破坏并挖掘岩石材料，”他说。
“公共汽车和汽车使用的隧道比公交隧道更宽、更高，因此需要挖掘的岩石更多。工程师可以使用更宽的 TBM，但这些 TBM 的制造和操作成本要高得多。”
掘进机(左)和隧道掘进机(右)是隧道掘进中最常用的两种挖掘设备。图片：Shutterstock
潜入水下
工程师经常会面临试图连接被一大片水体隔开的两个区域的挑战——有时进入水下是唯一的解决方案。
与地下隧道的钻孔方法不同，一些水下隧道是使用潜管法建造的——这意味着隧道存在于水体中。
陈博士说，施工设计过程考虑了隧道的深度，以确保它不会太靠近水底，工程师在施工开始前会进行彻底的岩土调查工作。
“使用潜管法，隧道的每个部分都在场外浇筑，然后通过海路拖到所需位置，”他说。
“一节一节地，每根混凝土管都被放入水中。在此阶段，正确对齐每个元素非常重要。
“一旦被淹没，每根管子之间的接头就会被排空，然后密封——这个过程一直持续到每一端都连接到在陆地上建造的开口处。
“然后用材料回填沟槽，以在隧道顶部提供保护，两侧的地面也得到加固。
“这种隧道的一个例子是悉尼海港隧道，它连接了北悉尼的 Warringah 高速公路和南悉尼的东部分销商。”
悉尼海港隧道由八个钢筋混凝土陈管单元组成，每个单元长 120 米，重 23,000 吨。在最低点，隧道低于平均海平面 27 米。图片：Shutterstock
安全第一
水下隧道最大、最危险的问题之一是阻止水进入隧道。
陈博士说，虽然看起来水可能随时会爆裂，但请放心，它们非常安全。
“有相应的协议，以便专家对隧道进行例行检查，以确保它们是防水的，”他说。
“建造地下隧道是世界上最复杂的工程系统之一。有很多活动部件和事情需要考虑，但最终的目标是连接社区，让人们更容易快速而安全地四处走动。”
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