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怎样挖掘海底隧道

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发表于 2012-5-26 11:55 PM |只看该作者 |倒序浏览

1841年，法国出生的工程师布伦诺尔父子在罗瑟海斯和沃平之间的泰晤士河底建成了隧道。在此之前，一般人认为建造水底隧道是不可能的。这条隧道施工时间长达9年，其间被水淹了5次，至少死了12人。水从河床渗入，隧道顶受不了水的压力，河水大量涌入。
布伦诺尔父子发明了盾构施工法后才终于把隧道建成。所谓盾构是一个活动罩架，支撑隧道工作面及其背后的泥土。工人向前挖空几尺，然后用千斤顶把盾构向前推，顶住新的工作面。盾构后露出的一段隧道则用砖砌面，这样，一直进行到隧道建成为止。
隧道的砌面一直砌到盾构，唯一可能漏水的地方是隧道工作面，至少理论上如此。盾构经过特别设计，是不透水的，能防止水涌入；不过，实际上仍发生过死亡事故。
1908年，工程人员首次建造勒希柏格隧道，试图从坎德河下穿过瑞士阿尔卑斯山脉，结果酿成惨剧。地质学家预计，隧道将穿过安稳的基岩，岂料隧道顶在接近工作面的地方塌了下来，隧道很快塞满泥土和水，死了25人。后来隧道路线改在上游处才建成，结果证明那里的基岩较为稳固。
在水面下修建隧道仍是最危险最困难的工程。困难在很大程度上取决于土壤的性质。就英吉利海峡隧道来说，靠近英国一端土壤不透水，只有水滴渗入；然而在靠近法国一端，工程师得设法应付海水的压力。
为了减少水淹的危险，可采用多种办法。一种方法是在隧道中充满压缩空气来阻挡水流，直到建好砌面为止。只要隧道内的气压等于外面的水压，就不会有水流入，其作用像潜水钟一样。此法在19世纪曾用于建造许多隧道，但是有一些缺点，例如需要一个大型压缩机和备用设备，以保证不致降低气压，而且工人从隧道出来，必须逐渐减压，才能进入正常的大气压下，否则会患上减压病。
在3个大气压下，工人每天只能工作1小时，而且必须在减压室中待上6小时。工具和挖出的泥土必须通过一个复杂的气闸室系统进出隧道。
工程师都尽量避免采用高压法来建造隧道，宁愿采用其他方法。在挖掘前，向隧道前头的土壤注入水泥状化合物，以增加强度，称为灌浆。灌浆能填满和密封微小裂隙，使土壤不易渗水。
现代挖掘隧道最有用工具是隧道全断面掘进机。这是一种大型机器，不仅能挖掘土壤，而且能像盾构一样保护工人。全断面掘进机还可拖着起重臂，举起沉重的预制混凝土块，如今许多隧道都用这种预制块砌面。