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Dans sa forme la plus basique, une tunnel est un tube creusé dans le sol ou la pierre. Construction d'un tunnel, cependant, est l'un des défis les plus complexes dans le domaine du génie civil. De nombreux tunnels sont considérés comme des chefs-d'œuvre technologiques et les gouvernements ont honoré les ingénieurs des tunnels comme des héros. Cela ne veut pas dire, bien sûr, que certains projets de tunnels n'ont pas connu de revers majeurs. Le Central Artery/Tunnel Project (le « Big Dig ») à Boston, Le Massachusetts était en proie à des dépassements de coûts massifs, allégations de corruption, et un effondrement partiel du plafond qui a entraîné un décès. Mais ces défis n'ont pas empêché les ingénieurs d'imaginer des idées encore plus grandes et plus audacieuses, comme la construction d'un tunnel transatlantique pour relier New York à Londres.
Dans cet article, nous explorerons ce qui fait des tunnels une solution si attrayante pour les chemins de fer, routes, services publics et télécommunications. Nous examinerons les caractéristiques déterminantes des tunnels et examinerons comment les tunnels sont construits. Nous examinerons également le "Big Dig" en détail pour comprendre les opportunités et les défis inhérents à la construction d'un tunnel. Finalement, nous regarderons l'avenir des tunnels.
Galerie d'images des tunnels
Image reproduite avec l'aimable autorisation de Daniel Schwen/
utilisé sous Creative Commons Attribution-ShareAlike License
Le tunnel de base du Saint-Gothard, un tunnel ferroviaire en construction en Suisse. Voir plus de photos de tunnels.
Notions de base sur les tunnels
Un tunnel est un passage horizontal situé sous terre. Alors que l'érosion et d'autres forces de la nature peuvent former des tunnels, dans cet article, nous parlerons des tunnels artificiels - des tunnels créés par le processus d'excavation. Il existe de nombreuses façons de creuser un tunnel, y compris le travail manuel, explosifs, chauffage et refroidissement rapides, tunneliers ou une combinaison de ces méthodes.
Certaines structures peuvent nécessiter une excavation similaire à l'excavation de tunnel, mais ne sont pas réellement des tunnels. Arbres , par exemple, sont souvent creusés à la main ou creusés avec du matériel de forage. Mais contrairement aux tunnels, les arbres sont verticaux et plus courts. Souvent, les puits sont construits soit dans le cadre d'un projet de tunnel pour analyser la roche ou le sol, ou dans la construction de tunnels pour fournir des caps, ou des lieux, à partir de laquelle un tunnel peut être creusé.
Le schéma ci-dessous montre la relation entre ces structures souterraines dans un tunnel de montagne typique. L'ouverture du tunnel est une portail . Le "toit" du tunnel, ou la moitié supérieure du tube, est le couronner . La moitié inférieure est la inverser . La géométrie de base du tunnel est un arc continu . Parce que les tunnels doivent résister à une pression énorme de toutes parts, l'arc est une forme idéale. Dans le cas d'un tunnel, l'arc fait tout simplement le tour.
Ingénieurs tunnels, comme les ingénieurs des ponts, doit concerner un domaine de la physique connu sous le nom de statique . La statique décrit comment les forces suivantes interagissent pour produire un équilibre sur des structures telles que des tunnels et des ponts :
Afin de rester statique, les tunnels doivent pouvoir supporter les charges qui leur sont imposées. Poids mort fait référence au poids de la structure elle-même, tandis que charge vive fait référence au poids des véhicules et des personnes qui se déplacent dans le tunnel.
Nous examinerons ensuite les types de base de tunnels.
Contenu
Il existe trois grandes catégories de tunnels :l'exploitation minière, travaux publics et transports. Examinons brièvement chaque type.
Tunnels miniers sont utilisés lors de l'extraction du minerai, permettant aux ouvriers ou à l'équipement d'accéder aux gisements de minéraux et de métaux profondément enfouis dans la terre. Ces tunnels sont réalisés en utilisant des techniques similaires à celles d'autres types de tunnels, mais ils coûtent moins cher à construire. Les tunnels miniers ne sont pas aussi sûrs que les tunnels conçus pour une occupation permanente, toutefois.
Photo avec l'aimable autorisation de la National Photo Company Collection/Bibliothèque du Congrès Division des estampes et photographies
Un mineur de charbon debout à l'arrière d'une voiture dans un tunnel de mine au début des années 1900. Notez que les côtés du tunnel sont étayés avec du bois.
Tunnels de travaux publics porter de l'eau, conduites d'égout ou de gaz sur de grandes distances. Les premiers tunnels ont été utilisés pour transporter l'eau vers, et les eaux usées loin de, régions densément peuplées. Les ingénieurs romains ont utilisé un vaste réseau de tunnels pour aider à transporter l'eau des sources de montagne vers les villes et les villages. Ces tunnels faisaient partie de systèmes d'aqueduc, qui comprenait également des chambres souterraines et des structures en forme de pont en pente soutenues par une série d'arcs. En 97 après J.-C., neuf aqueducs transportaient environ 85 millions de gallons d'eau par jour des sources de la montagne à la ville de Rome.
Photo avec l'aimable autorisation d'Eric et Edith Matson Collection de photographies/Division des estampes et photographies de la Bibliothèque du Congrès
Un aqueduc romain qui part des bassins de Salomon
à Jérusalem
Avant il y avait des trains et des voitures, il y avait tunnels de transport tel que canaux -- voies d'eau artificielles utilisées pour les déplacements, l'expédition ou l'irrigation. Tout comme les chemins de fer et les routes aujourd'hui, les canaux couraient généralement au-dessus du sol, mais de nombreux tunnels nécessaires pour passer efficacement à travers un obstacle, comme une montagne. La construction du canal a inspiré certains des premiers tunnels du monde.
Le Canal Souterrain, situé dans le comté de Lancashire et Manchester, Angleterre, a été construit du milieu à la fin des années 1700 et comprend des kilomètres de tunnels pour abriter les canaux souterrains. L'un des premiers tunnels d'Amérique était le tunnel Paw Paw, construit en Virginie-Occidentale entre 1836 et 1850 dans le cadre du canal de Chesapeake et de l'Ohio. Bien que le canal ne traverse plus la Paw Paw, à 3, Long de 118 pieds, c'est toujours l'un des plus longs tunnels du canal des États-Unis.
Photo avec l'aimable autorisation de Kmf164/ Creation Commons Attribution Licence à l'identique
Traverser le Holland Tunnel de Manhattan au New Jersey
Au 20e siècle, les trains et les voitures avaient remplacé les canaux comme principal moyen de transport, menant à la construction de plus grands, tunnels plus longs. Le tunnel hollandais, achevé en 1927, a été l'un des premiers tunnels routiers et est toujours l'un des plus grands projets d'ingénierie au monde. Nommé en l'honneur de l'ingénieur qui a supervisé la construction, le tunnel en inaugure près de 100, 000 véhicules par jour entre New York et le New Jersey.
La construction de tunnels demande beaucoup de planification. Nous verrons pourquoi dans la section suivante.
Presque chaque tunnel est une solution à un défi ou un problème spécifique. Dans de nombreux cas, ce défi est un obstacle qu'une route ou une voie ferrée doit contourner. Il peut s'agir de plans d'eau, montagnes ou d'autres voies de transport. Même les villes, avec peu d'espace ouvert disponible pour une nouvelle construction, peut être un obstacle sous lequel les ingénieurs doivent creuser pour éviter.
Photo gracieuseté de Japan Railway Public Corporation
La construction du tunnel Seikan a impliqué une lutte de 24 ans pour surmonter les défis posés par la roche tendre sous la mer.
Dans le cas du Holland Tunnel, le défi était un système de ferry obsolète qui s'efforçait d'en transporter plus de 20, 000 véhicules par jour sur la rivière Hudson. Pour les responsables de la ville de New York, la solution était claire :construire un tunnel automobile sous la rivière et permettre aux navetteurs de se rendre du New Jersey à la ville. Le tunnel a eu un impact immédiat. Rien que le jour de l'ouverture, 51, 694 véhicules ont fait la traversée, avec un temps de trajet moyen de seulement 8 minutes.
Parfois, les tunnels offrent une solution plus sûre que d'autres structures. Le tunnel Seikan au Japon a été construit parce que les ferries traversant le détroit de Tsugaru rencontraient souvent des eaux et des conditions météorologiques dangereuses. Après qu'un typhon a coulé cinq ferry-boats en 1954, le gouvernement japonais a envisagé diverses solutions. Ils ont décidé que tout pont suffisamment sûr pour résister aux conditions difficiles serait trop difficile à construire. Finalement, ils ont proposé un tunnel ferroviaire courant à près de 800 pieds sous la surface de la mer. Dix ans après, la construction a commencé, et en 1988, le tunnel Seikan a officiellement ouvert ses portes.
La façon dont un tunnel est construit dépend fortement du matériau à travers lequel il doit passer. Tunneling à travers un sol meuble, par exemple, nécessite des techniques très différentes que le creusement de tunnels dans la roche dure ou la roche tendre, comme le schiste, craie ou grès. Tunnel sous l'eau, le plus difficile de tous les environnements, exige une approche unique qui serait impossible ou peu pratique à mettre en œuvre en surface.
C'est pourquoi la planification est si importante pour un projet de tunnel réussi. Les ingénieurs effectuent une analyse géologique approfondie pour déterminer le type de matériau à travers lequel ils creuseront et évaluer les risques relatifs de différents emplacements. Ils prennent en compte de nombreux facteurs, mais certains des plus importants incluent:
Souvent, un même tunnel traversera plus d'un type de matériau ou rencontrera de multiples dangers. Une bonne planification permet aux ingénieurs de prévoir ces variations dès le début, diminuant la probabilité d'un retard inattendu au milieu du projet.
Une fois que les ingénieurs ont analysé le matériau que le tunnel traversera et ont élaboré un plan d'excavation global, la construction peut commencer. Le terme des ingénieurs de tunnel pour la construction d'un tunnel est conduite , et faire avancer le passage peut être long, processus fastidieux qui nécessite un dynamitage, forer et creuser à la main.
Dans la section suivante, nous verrons comment les ouvriers creusent des tunnels dans des sols meubles et des roches dures.
Les ouvriers utilisent généralement deux techniques de base pour faire avancer un tunnel. Dans le méthode du visage complet , ils creusent en même temps tout le diamètre du tunnel. Ceci est le plus approprié pour les tunnels traversant un sol solide ou pour la construction de tunnels plus petits. La deuxième technique, représenté sur le schéma ci-dessous, est le méthode tête de lit et banc . Dans cette technique, les ouvriers creusent un tunnel plus petit connu sous le nom de titre . Une fois que le cap supérieur a avancé d'une certaine distance dans la roche, les ouvriers commencent à creuser juste en dessous du sol du sommet supérieur; c'est un banc . L'un des avantages de la méthode de la tête en haut et du banc est que les ingénieurs peuvent utiliser le tunnel de tête pour évaluer la stabilité de la roche avant d'aller de l'avant avec le projet.
Notez que le diagramme montre le tunneling se produisant des deux côtés. Les tunnels à travers les montagnes ou sous l'eau sont généralement exploités à partir des deux extrémités opposées, ou visages , du passage. Dans de longs tunnels, des puits verticaux peuvent être creusés à intervalles pour creuser à partir de plus de deux points.
Voyons maintenant plus précisément comment les tunnels sont creusés dans chacun des quatre environnements principaux :sol meuble, Hard Rock, roche tendre et sous l'eau.
Sol mou (Terre)
Les ouvriers creusent des tunnels de sol meuble dans l'argile, limon, sable, du gravier ou de la boue. Dans ce type de tunnel, temps debout -- combien de temps le sol se tiendra-t-il en toute sécurité au point d'excavation -- est d'une importance primordiale. Étant donné que le temps d'arrêt est généralement court lors du creusement de tunnels dans un sol meuble, les effondrements sont une menace constante. Pour éviter que cela ne se produise, les ingénieurs utilisent un équipement spécial appelé protéger . Un bouclier est un cylindre de fer ou d'acier littéralement enfoncé dans le sol meuble. Il creuse un trou parfaitement rond et soutient la terre environnante pendant que les ouvriers enlèvent les débris et installent un revêtement permanent en fonte ou en béton préfabriqué. Lorsque les travailleurs complètent une section, les vérins poussent le blindage vers l'avant et ils répètent le processus.
Marc Isambard Brunel, un ingénieur français, a inventé le premier bouclier de tunnel en 1825 pour creuser le tunnel de la Tamise à Londres, Angleterre. Le bouclier de Brunel comprenait 12 cadres connectés, protégé sur le dessus et les côtés par des tôles fortes appelées portées . Il a divisé chaque cadre en trois espaces de travail, ou cellules , où les creuseurs pourraient travailler en toute sécurité. Un mur de bois court, ou planches d'allaitement , séparait chaque cellule de la face du tunnel. Un excavateur enlèverait une planche à lait, tailler trois ou quatre pouces d'argile et remplacer la planche. Lorsque tous les creuseurs de toutes les cellules ont terminé ce processus sur une section, de puissants vérins à vis poussaient le bouclier vers l'avant.
En 1874, Peter M. Barlow et James Henry Greathead ont amélioré la conception de Brunel en construisant un bouclier circulaire bordé de segments en fonte. Ils ont d'abord utilisé le bouclier nouvellement conçu pour creuser un deuxième tunnel sous la Tamise pour la circulation piétonne. Puis, en 1874, le bouclier a été utilisé pour aider à creuser le métro de Londres, le premier métro au monde. Greathead a encore affiné la conception du bouclier en ajoutant de la pression d'air comprimé à l'intérieur du tunnel. Lorsque la pression de l'air à l'intérieur du tunnel dépassait la pression de l'eau à l'extérieur, l'eau est restée dehors. Bientôt, ingénieurs à New York, Boston, Budapest et Paris avaient adopté le bouclier Greathead pour construire leurs propres métros.
Hard Rock
Le creusement de tunnels à travers la roche dure implique presque toujours du dynamitage. Les ouvriers utilisent un échafaudage, appelé un géant , placer des explosifs rapidement et en toute sécurité. Le jumbo se déplace à la face du tunnel, et les forets montés sur le jumbo font plusieurs trous dans la roche. La profondeur des trous peut varier selon le type de roche, mais un trou typique a environ 10 pieds de profondeur et seulement quelques pouces de diamètre. Prochain, les ouvriers emballent des explosifs dans les trous, évacuer le tunnel et faire exploser les charges. Après avoir aspiré les fumées nocives créées lors de l'explosion, les travailleurs peuvent entrer et commencer à transporter les débris, connu comme boue , à l'aide de chariots. Ensuite, ils répètent le processus, qui avance lentement le tunnel à travers la roche.
Allumage du feu est une alternative au dynamitage. Dans cette technique, la paroi du tunnel est chauffée au feu, puis refroidi à l'eau. L'expansion et la contraction rapides causées par le changement soudain de température provoquent la rupture de gros morceaux de roche. La Cloaque Maxima, l'un des plus anciens tunnels d'égout de Rome, a été construit avec cette technique.
Le temps de repos pour le solide, la roche très dure peut se mesurer en siècles. Dans cet environnement, un support supplémentaire pour le toit et les murs du tunnel peut ne pas être nécessaire. Cependant, la plupart des tunnels traversent une roche qui contient des cassures ou des poches de roche fracturée, les ingénieurs doivent donc ajouter un support supplémentaire sous forme de boulons, béton projeté ou anneaux de poutres en acier. Dans la plupart des cas, ils ajoutent un revêtement en béton permanent.
Nous examinerons ensuite la conduite en tunnel à travers la roche tendre et la conduite sous-marine.
Le creusement de tunnels dans la roche tendre et le creusement de tunnels souterrains nécessitent des approches différentes. Sablage en douceur, les roches fermes comme le schiste ou le calcaire sont difficiles à contrôler. Au lieu, les ingénieurs utilisent tunneliers (TBM) , ou taupes , pour créer le tunnel. Les tunneliers sont énormes, pièces d'équipement de plusieurs millions de dollars avec une plaque circulaire à une extrémité. La plaque circulaire est recouverte de coupeurs de disque -- dents de coupe en forme de ciseau, disques en acier ou une combinaison des deux. Comme la plaque circulaire tourne lentement, les fraises à disque tranchent dans la roche, qui tombe à travers des espaces dans la tête de coupe sur un système de convoyeur. Le système de convoyeur transporte le fumier à l'arrière de la machine. Des vérins hydrauliques fixés à la colonne vertébrale du tunnelier le propulsent vers l'avant de quelques mètres à la fois.
Les tunneliers ne font pas que creuser les tunnels, ils fournissent également un support. Pendant que la machine creuse, deux foreuses juste derrière les fraises foraient dans la roche. Ensuite, les travailleurs pompent du coulis dans les trous et fixent des boulons pour maintenir le tout en place jusqu'à ce que le revêtement permanent puisse être installé. Le tunnelier accomplit cela avec un bras de montage massif qui soulève des segments du revêtement du tunnel en place.
Photo avec l'aimable autorisation du ministère de l'Énergie
Un tunnelier utilisé dans la construction de Yucca Mountain Repository, une installation de stockage terminal du département de l'Énergie des États-Unis
Sous-marin
Des tunnels construits au fond des rivières, baies et autres plans d'eau utilisent le méthode de coupe et de couverture , qui consiste à immerger un tube dans une tranchée et à le recouvrir d'un matériau pour maintenir le tube en place.
La construction commence par le dragage d'une tranchée dans le lit de la rivière ou le fond de l'océan. Longue, sections de tube préfabriquées, fait d'acier ou de béton et scellé pour empêcher l'eau d'entrer, sont flottés sur le site et coulés dans la tranchée préparée. Ensuite, les plongeurs relient les sections et retirent les scellés. Tout excès d'eau est pompé, et tout le tunnel est recouvert de remblai.
Photo avec l'aimable autorisation de Stephen Dawson/Creative Commons Attribution Share-alike License
L'extrémité britannique du tunnel sous la Manche à Cheriton près de Folkestone dans le Kent
Le tunnel reliant l'Angleterre et la France - connu sous le nom de tunnel sous la Manche, l'Euro Tunnel ou Chunnel - passe sous la Manche à travers 32 miles de doux, terre calcaire. Bien qu'il s'agisse de l'un des tunnels les plus longs au monde, il n'a fallu que trois ans pour creuser, grâce à des tunneliers à la pointe de la technologie. Onze de ces machines massives ont rongé les fonds marins qui se trouvaient sous la Manche. Pourquoi autant ? Parce que le Chunnel se compose en fait de trois tubes parallèles, deux qui transportent des trains et un qui fait office de tunnel de service. Deux tunneliers placés aux extrémités opposées du tunnel ont creusé chacun de ces tubes. En substance, les trois tunneliers britanniques se sont affrontés aux trois tunneliers français pour voir qui arriverait au milieu en premier. Les cinq tunneliers restants travaillaient à l'intérieur des terres, créant la partie du tunnel qui s'étendait entre les portails et leurs côtes respectives.
Photo avec l'aimable autorisation d'Eric et Edith Matson Photograph Collection/
Division des estampes et photographies de la Bibliothèque du Congrès
À l'intérieur d'une tour de ventilation Holland Tunnel
A moins que le tunnel ne soit court, le contrôle de l'environnement est essentiel pour fournir des conditions de travail sûres et pour assurer la sécurité des passagers après la mise en service du tunnel. L'une des préoccupations les plus importantes est la ventilation - un problème amplifié par les gaz résiduaires produits par les trains et les automobiles. Clifford Holland a abordé le problème de la ventilation lorsqu'il a conçu le tunnel qui porte son nom. Sa solution consistait à ajouter deux couches supplémentaires au-dessus et au-dessous du tunnel de circulation principal. La couche supérieure évacue les gaz d'échappement, tandis que la couche inférieure pompe de l'air frais. Quatre grandes tours de ventilation, deux de chaque côté de la rivière Hudson, abriter les ventilateurs qui font entrer et sortir l'air. Quatre-vingt-quatre fans, chaque 80 pieds de diamètre, peut changer complètement l'air toutes les 90 secondes.
Nous examinerons ensuite le "Big Dig".
Maintenant que nous avons examiné certains des principes généraux de la construction de tunnels, considérons un projet de tunnel en cours qui continue de faire les gros titres, à la fois pour son potentiel et pour ses problèmes. L'artère centrale est un important réseau routier qui traverse le cœur du centre-ville de Boston, et le projet qui porte son nom est considéré par beaucoup comme l'un des exploits d'ingénierie les plus complexes et les plus coûteux de l'histoire américaine. Le "Big Dig" est en fait plusieurs projets différents en un, dont un tout nouveau pont et plusieurs tunnels. Un tunnel clé, achevé en 1995, est le tunnel Ted Williams. Il plonge sous le port de Boston pour prendre le trafic Interstate 90 de South Boston à l'aéroport de Logan. Un autre tunnel clé est situé sous le canal de Fort Point, une étendue d'eau étroite utilisée il y a longtemps par les Britanniques comme point de perception des péages pour les navires.
Avant d'examiner certaines des techniques utilisées dans la construction de ces tunnels Big Dig, Voyons pourquoi les responsables de Boston ont décidé d'entreprendre un projet de génie civil d'une telle ampleur. Le plus gros problème était le trafic cauchemardesque de la ville. Certaines études ont indiqué que, d'ici 2010, L'heure de pointe de Boston pourrait durer près de 16 heures par jour, avec des conséquences désastreuses à la fois pour le commerce et la qualité de vie des résidents. Clairement, quelque chose devait être fait pour soulager les embouteillages et faciliter la navigation des navetteurs dans la ville. En 1990, Le Congrès a alloué 755 millions de dollars au vaste projet d'amélioration de l'autoroute, et un an plus tard, la Federal Highway Administration a donné son approbation pour aller de l'avant.
Photo gracieuseté de la Massachusetts Turnpike Authority
Le tunnel Ted Williams
Le Big Dig a débuté en 1991 avec la construction du tunnel Ted Williams. Ce tunnel sous-marin a tiré parti des techniques de creusement éprouvées utilisées dans de nombreux tunnels différents dans le monde entier. Parce que le port de Boston est assez profond, les ingénieurs ont utilisé la méthode de coupe et de couverture. Tubes en acier, 40 pieds de diamètre et 300 pieds de long, ont été remorqués jusqu'à Boston après que les ouvriers les ont fabriqués à Baltimore. Là, les ouvriers ont fini chaque tube avec des supports pour la route, des enceintes pour les passages de traitement d'air et les utilités et un chemisage complet. D'autres ouvriers ont dragué une tranchée sur le sol du port. Puis, ils ont fait flotter les tubes jusqu'au site, les remplis d'eau et les descendit dans la tranchée. Une fois ancré, une pompe évacue l'eau et des ouvriers relient les tubes aux sections voisines.
Le tunnel Ted Williams a officiellement ouvert ses portes en 1995 - l'un des rares aspects du Big Dig achevé à temps et dans les limites du budget proposé. D'ici 2010, il devrait en transporter environ 98, 000 véhicules par jour.
A quelques kilomètres à l'ouest, L'Interstate 90 entre dans un autre tunnel qui conduit l'autoroute en dessous de South Boston. Juste avant l'échangeur I-90/I-93, le tunnel rencontre le canal de Fort Point, un plan d'eau de 400 pieds de large qui a fourni certains des plus grands défis du Big Dig. Les ingénieurs ne pouvaient pas utiliser la même approche de tube d'acier qu'ils ont utilisée sur le tunnel Ted Williams parce qu'il n'y avait pas assez de place pour faire flotter les longues sections d'acier sous les ponts de Summer Street, La rue du Congrès et l'avenue du Nord. Finalement, ils ont décidé d'abandonner complètement le concept de tube en acier et d'opter pour des sections de tunnel en béton, la première utilisation de cette technique aux États-Unis.
Le problème était de fabriquer les sections en béton de manière à permettre aux travailleurs de se positionner dans le canal. Résoudre le problème, les travailleurs ont d'abord construit une énorme cale sèche du côté sud de Boston du canal. Connu comme le bassin de coulée , la cale sèche mesurait 1, 000 pieds de long, 300 pieds de large et 60 pieds de profondeur - assez grand pour construire les six sections de béton qui constitueraient le tunnel. La plus longue des six sections du tunnel mesurait 414 pieds de long, le plus large de 174 pieds de large. Tous mesuraient environ 27 pieds de haut. Le plus lourd pesait plus de 50, 000 tonnes.
Les sections terminées ont été scellées de manière étanche à chaque extrémité. Ensuite, les travailleurs ont inondé le bassin afin qu'ils puissent flotter les sections et les positionner sur une tranchée draguée au fond du canal. Malheureusement, un autre défi a empêché les ingénieurs de simplement abaisser les sections de béton dans la tranchée. Ce défi était le tunnel de métro Red Line de la Massachusetts Bay Transportation Authority, qui passe juste sous la tranchée. Le poids des sections massives en béton endommagerait l'ancien tunnel de métro si rien n'était fait pour le protéger. Les ingénieurs ont donc décidé de soutenir les sections du tunnel à l'aide de 110 colonnes enfoncées dans le substrat rocheux. Les colonnes répartissent le poids du tunnel et protègent le métro Red Line, qui continue à porter 1, 000 passagers par jour.
Photo avec l'aimable autorisation de la ville et du comté de Denver
Le processus de creusement de tunnel
Le Big Dig présente d'autres innovations de tunnel, également. Pour une partie du tunnel passant sous une gare de triage et un pont, les ingénieurs se sont installés creusement de tunnels , une technique normalement utilisée pour installer des tuyaux souterrains. Le forage de tunnel consiste à forcer une énorme boîte en béton à travers la terre. Le haut et le bas de la boîte supportent le sol tandis que la terre à l'intérieur de la boîte a été enlevée. Une fois vide, des vérins hydrauliques ont poussé la boîte contre un mur de béton jusqu'à ce que l'ensemble glisse vers l'avant de cinq pieds. Les travailleurs ont ensuite installé des tubes d'espacement dans l'espace nouvellement créé. En répétant ce processus encore et encore, les ingénieurs ont pu faire avancer le tunnel sans perturber les structures à la surface.
Aujourd'hui, 98 % de la construction associée au Big Dig est terminée, et le coût est bien supérieur à 14 milliards de dollars. Mais le gain pour les navetteurs de Boston devrait valoir l'investissement. L'ancienne artère centrale surélevée n'avait que six voies et était conçue pour en transporter 75, 000 véhicules par jour. La nouvelle autoroute souterraine compte huit à dix voies et en transportera environ 245, 000 véhicules par jour d'ici 2010. Le résultat est une heure de pointe urbaine normale qui dure quelques heures le matin et le soir.
Pour voir comment le Big Dig se compare à d'autres projets de tunnel, voir le tableau ci-dessous.
(16km)
L'avenir du creusement de tunnels
À mesure que leurs outils s'améliorent, les ingénieurs continuent de construire des tunnels plus longs et plus grands. Récemment, une technologie d'imagerie avancée est disponible pour balayer l'intérieur de la terre en calculant comment les ondes sonores traversent le sol. Ce nouvel outil fournit un aperçu précis de l'environnement potentiel d'un tunnel, montrant les types de roches et de sols, ainsi que des anomalies géologiques telles que des failles et des fissures.
Alors qu'une telle technologie promet d'améliorer la planification des tunnels, d'autres avancées accéléreront l'excavation et le soutènement du sol. La prochaine génération de tunneliers pourra couper 1, 600 tonnes de fumier par heure. Les ingénieurs expérimentent également d'autres méthodes de taille de roche qui tirent parti des jets d'eau à haute pression, lasers ou ultrasons. Et les ingénieurs chimistes travaillent sur de nouveaux types de béton qui durcissent plus rapidement car ils utilisent des résines et d'autres polymères à la place du ciment.
Avec les nouvelles technologies et techniques, des tunnels qui semblaient impossibles il y a encore 10 ans semblent soudainement faisables. L'un de ces tunnels est un projet de tunnel transatlantique reliant New York à Londres. Le 3, Un tunnel de 100 milles de long abriterait un train à lévitation magnétique voyageant 5, 000 milles à l'heure. Le temps de trajet estimé est de 54 minutes, soit près de sept heures de moins qu'un vol transatlantique moyen.
Pour plus d'informations sur les tunnels et les sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.
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Sources
