水底隧道是如何建造的?地条水下隧道在哪里?

人类喜欢沿河创建文明,因为在早期,河流给我们提供了灌溉的基础,随着文明的发展,河流变成了强大的商业通道,不过有时它也是阻碍两岸交通的障碍。

从古至今,人类工程师一直都在想方设法破除这些水体障碍,最早和最简单的解决方案是渡船,之后,工程师们开始建造桥梁。

但是,很多时候渡船和桥梁是相互矛盾的,横跨两岸的桥梁经常会给渡船带来麻烦,一座低矮的桥需要一个开口才能让船只通行,这可能会导致交通拥堵。

当然,也可以把桥建高一点,但是这样会增加成本,而且太高的桥也更容易受到恶劣天气的影响,最重要的是桥太高了不好看,影响市容市貌。

解决两者矛盾的最好方法是“从水下通过”,或者说建造水下隧道,它既不会影响船只的运行,也不受恶劣天气的影响。

图注:泰晤士河隧道漫画

世界第一条水下隧道:泰晤士河隧道

很多时候,提到水下隧道,我们联想到的往往是海底世界那样有着玻璃护罩的通道,但其实水下隧道基本是挖在河流的底部,而不是在河中建造的,你根本看不到上面的水。

早在1818年,一位名叫马克·布鲁内尔(Marc Brunel)的法国工程师发明了一种设备——隧道掩护支架,这种设备可以让工人们在水下挖隧道,而不用担心水和泥浆会灌注进来

图注:布鲁内尔的盾构法

布鲁内尔设计的支架就像一个巨大的矩形铁墙,里面有几排小的工作窗,这些工作窗可以供36个工人开凿隧道。

图注:36个工人在前面施工

当工人把前面的泥土挖出后,这个支架就会向前推进,挖出一点推进一点,直到挖通隧道,而那些已经挖空的部分,工人们会给它筑起一道厚厚的砖墙,这就是隧道的墙壁了。

布鲁内尔的方法被称为“盾构法”,它用自己的这个方法和设备挖通了世界第一条水底隧道——泰晤士河隧道,连接了伦敦南北两岸的罗瑟希德和沃平两个地区。

当然,这个方法是非常耗钱和耗时的,即使是当时不可一世的英国,对这个项目的时间评估也是100年,不过得益于蒸汽机的使用,全长396米的泰晤士河隧道只用了18年就完工了(从1825年到1843年)。

当时,美国旅游达人威廉·阿伦·德鲁(William Allen Drew)第一次听说这条水下隧道时,情不自禁地把它比喻成“世界第八大奇迹”,可见水下建隧道有多难。

不过有意思的是,泰晤士河隧道本来是想让马车通行的,但是由于资金严重超标,建好后没有资金再建造匝道供车辆进出,它最终只能以行人隧道运作。

不过,这个前无古人的建筑成为旅游名胜,当时每年吸引200万人前来参观游玩,据信,当年的通行票价是每人1便士,估计也赚了不少吧。

图注:现在的泰晤士河隧道

再之后,好吧,我还是说一下吧!

由于昏暗的地方很容易吸引扒手和小偷,泰晤士河隧道一度是扒手为患,游客们1便士的钱进去却身无分文地出来,这让人们很快对它失去了热情。

最终,在20多年后的1865年,隧道由铁路公司收购用作铁路运输至今。

随着人类的发展,我们对水下隧道的需求是越来越强烈的,不过布鲁内尔的盾构法一直沿用至今,它是目前最常用的水底隧道建造方法之一。

图注:现代的盾构掘进机器

简单的说,就是用机器在前面开凿,然后把泥土带出去就好了,布鲁内尔时期是人工开采,而现在是纯机器开采。

水底隧道的其他方法

除了盾构法之外,还有一种使用非常广泛的方法,那就是“沉管法”。

其实,这种方法光听名字就很好理解,简单的说,就是施工方在河床或海底挖一条沟渠,然后把预制好的钢和混凝土管放入沟里,再在管道上覆盖一层厚厚的岩石,之后工人们将各部分管道连接起来,最后泵出剩余的水,一条水下通道就完工了。

不过,这种方法不太适用于水流湍急的河流,因为不好准确沉管。

还有一种技术含量相对较低的方法——“钻爆法”,这种方法就和我们平时见到的开山一样,用炸药炸开一段距离,然后施工一段距离,直到整条隧道被打通。

不过,这种方法对河流底部的岩石要求很高,不能较为松软,不然很容易把河水引进去。

工程师们会考察施工地的具体情况,然后决定具体使用哪种方法,有时候也会同时使用两种不同方法。

最后

现在,有一些工程师想要建造一条横跨大西洋,连接纽约和伦敦的海底隧道。

据信,这将是一条5000公里长的隧道,而在下面运行列车时速会达到8000公里每小时,它将把伦敦和纽约变成一小时经济圈。

当然,现在的方法和技术是没法实现的,不过未来确实有可能,毕竟工程师们总能提出新的想法。