Oosthoek Encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 31-01-2022

Tunnel

betekenis & definitie

m. (-s),

1. ondergrondse of onder water gelegen verbindingsweg;
2. koker, de wijde koker om de schroefas van zeeschepen, de ruimte waarin een schroef van een axiale turbocompressor draait; naar analogie daarvan ook b.v. in een auto voor bedieningskabels, enz.

Tunnels werden reeds in de oudheid gemaakt, soms als vluchtweg uit burchten, maar meestal om water vanuit bronnen naar steden of vestingen te voeren; sommige bestaan nog. De bekendste zijn: de tunnel van Siloë te Jeruzalem, de 1000 m lange tunnel van Samos, de vele qanaät in Syrië (tot 10 km lang) en ca. 300 km van de aquaducten rond Rome. Deze tunnels werden met blanke werktuigen gedolven: in de steen werden kerven gehouwen, waarin houten of stalen wiggen gedreven werden om grote blokken los te maken. Gewoonlijk was de doorsnede van zulke tunnels juist groot genoeg om een mens door te laten.

In moderne tijden kregen tunnels een nieuwe economische betekenis door de aanleg van kanalen voor de binnenscheepvaart. De eerste tunnel was die van P.P.Riquet te Malpas (Zuid-Frankrijk) in 1692 voor het Languedoc Kanaal (160 m lang, 6,6 m breed en 8 m hoog). Voor het eerst werd hier voor de delving gebruik gemaakt van springstoffen. Vele andere kanaaltunnels volgden in de 18e en begin 19e eeuw, vooral in Engeland (totale lengte 70 km). In Frankrijk (Kanaal van Saint-Quentin, 1803—22, drie tunnels met een totale lengte van 18,5 km) en in België te Godarville (1828 CharIeroi-Brussel, kanaal van) werd die techniek gebruikt op losse gronden.

De grootste ontwikkeling van de tunnelbouw kwam in de 19e eeuw door de uitbreiding van de spoorwegnetten. Het aantal en de verscheidenheid van de toepassingen vereisten dat de delvingsen ondersteuningsmethoden geschikt gemaakt werden voor onsamenhangende, gescheurde, drukkende of watervoerende gronden. Uit die tijd dateren de klassieke tunnelbouwmethoden. De Engelse methode: nadat het gedolven gedeelte van de galerij met metselwerk bekleed is, wordt het volgend stuk, ca. 2 m lang, van boven naar onder uitgegraven onder bescherming van een voorlopige ondersteuning. Deze rust aan de achterzijde op het bestaande metselwerk, en aan de voorzijde op trapvormige uitsparingen in het front en op zware dwarsbalken. In de vrije ruimte wordt een nieuwe strook bekleding gemetseld.

De Belg. methode: eerst wordt alleen het bovenste deel van de sectie uitgegraven. Hierin wordt het gewelf ingemetseld.

Daarna wordt het onderste gedeelte onder de bescherming van dat gewelf gedolven. Een moeilijkheid is het opvangen van het ondermijnd gewelf. De Duitse (of Franse) methode: eerst worden de beide opstaande zijgedeelten vrijgemaakt en opgemetseld, en daarna de kroon. Vervolgens wordt de overblijvende kern verwijderd. Het bezwaar is dat het metselwerk pas na het sluiten van de kroon stabiel wordt, dat men over weinig ruimte beschikt om dit metselwerk op te trekken, en dat de voorlopige ondersteuning op de weinig standvastige kern rust. De Oostenrijkse methode: eerst wordt een pilootgalerij in het onderste deel van de doorsnede gedolven.

Van hieruit wordt langs opgaande schouwen het hoogste punt bereikt, waarna zijdelings gewerkt wordt om een voorlopige ondersteuning te kunnen aanbrengen die zijdelings, als een gewelf, op het terrein steunt. Daarna wordt het onderste gedeelte opgeruimd en de ondersteuning door diagonaalsteunen verstijfd.

Uiteindelijk wordt het metselwerk van onder naar boven opgetrokken. Deze methode is de beste voor moeilijke omstandigheden, maar is zeer duur aan ondersteuningshout. Waar de samenhang van het terrein het toelaat gebruikt men de goedkopere Amerikaanse methode: de galerij wordt over de volle doorsnede vooruitgedreven (hetgeen een meer rationeel gebruik van de springstoffen toelaat) met een voorlopige ondersteuning die aan de omstandigheden aangepast wordt (hout, stalen ramen, verankering van het gesteente met stalen ankers). De bekleding met metselwerk of beton volgt op afstand als een afzonderlijke werkplaats.

Een bijzondere vermelding verdienen de grote spoorwegtunnels door de Alpen heen: Fréjus (Mont Cenis, 1871, 13 657 m), Sankt Gotthard (1882, 15 002 m), Arlberg (1884, 10 249 m), Simplon I (1906, 19 800 m), Simplon II (de tot een tunnel uitgebouwde ventilatie en drainagetunnel van I) (1932, 19 823 m), Lötschberg (1913, 14 612 m), enz., de autobaantunnel Grand Saint-Bernard (1962, 5,8 km) en Mont Blanc (1965, 11,6 km), Seelesbergtunnel (Luzern-Gotthard) (1977, 40 km). De delving van deze tunnels werd gekenmerkt door de grote lengte, de grote diepte onder het aardoppervlak, de onmogelijkheid om tussenschachten te delven, de daaruit resulterende moeilijkheden voor de topografische aansluiting en de toegang naar het werkfront, de hoge rotstemperatuur (55 °C bij de Simplon) en de ventilatieproblemen, de druk op het gesteente, waardoor scherven weggeslingerd werden, het aantreffen op grote diepte van verweerd terrein dat als klei wegvloeide, en vooral de doorbraken van koud of warm water, waardoor men in 1908 ca. 1200 m tunnel moest afsluiten en een nieuw tracé kiezen. Tijdens de uitvoering van de eerste Alpentunnel werden de persluchtboormachines en -compressoren, moderne pompen en ventilatoren, en de elektrische of dieseltractoren geleidelijk ingevoerd. De tunnelbouwmethodes worden ook toegepast voor de leidingen (middellijn vanaf 2 m) van stuwmeren naar centrales en van waterwinplaatsen naar stuwmeren en voor ruimtes voor onderaardse elektrische centrales.

Voor het maken van tunnels in losse, waterhoudende grond gebruikt men de schildmethode: een cilindervormig stalen schild, met dezelfde middellijn als de tunnel en een lengte van ca. 2 m is aan de voorkant voorzien van een scherpe rand. De achterkant steunt door middel van horizontale vijzels op de bekleding van het reeds uitgevoerde tunnelgedeelte. Die vijzels drijven het schild in de grond vooruit, het materiaal binnen het schild wordt verwijderd. Wanneer het schild b.v. 0,60 m vooruit gekomen is, worden de vijzels ingetrokken en een ringvormig element van de bekleding ingebouwd (metselwerk, gietijzer-of betonelementen). In waterhoudende zanden kan men het indringen van water beletten door het werk onder persluchtdruk uit te voeren; het front is bereikbaar via een sluizenstelsel ( decompressieziekte). Tegenwoordig geschiedt de delving met in het schild ingebouwde draaiende boren, terwijl de bewegingen van het schild zelf en de plaatsing van de bekledingselementen door hydraulische vijzels verwezenlijkt worden (‘drum digger’).

De schildmethode werd voor het eerst gebruikt onder de Theems (1843 en 1870) te Londen, later onder de Hudson River in New York, en vanaf 1890 voor de Londense underground, de Parijse metro en andere stadsspoorwegen. Te Antwerpen werden diverse tunnels en gasreservoirs onder de Schelde gemaakt (1933—68).

Voor het aanleggen van onderwatertunnels voor voertuigen in een brede waterarm is de zinkmethode ontwikkeld. De plaats waar de tunnel komen moet, wordt in de bedding van de rivier uitgebaggerd. De tunnel uit gewapend beton wordt samengesteld uit elementen, ca. 100 m lang, die in een bouwdok geprefabriceerd worden. Wanneer de elementen klaar zijn worden hun uiteinden met voorlopige schotten afgedicht, waarna het bouwdok met water wordt gevuld, zodat de elementen gaan drijven. Ze worden op hun definitieve plaats gesleept, tot zinken gebracht, waterdicht op elkaar aangesloten en leeggepompt. Deze methode sluit de risico’s uit die aan de ondergrondse delfprocessen eigen zijn, en laat toe in éénmaal de zeer grote doorsneden te verwezenlijken die voor modern autoverkeer nodig zijn.

Sedert 1960 werd deze methode (Christiani en Nielsen) voor verscheidene belangrijke ‘oeververbindingen’ toegepast in Amsterdam, Rotterdam, Marseille en Antwerpen (Kennedytunnel 1969) en verder voor de metro’s te Rotterdam en Amsterdam.

Een tunnel kan alleen gebouwd en in stand gehouden worden, afgezien van die in harde rotsgrond, als de wanden bekleed worden. Eertijds werd metselwerk gebruikt, thans beton, veelal gewapend, of spuitbeton. De laatste jaren wordt de oppervlakte enige malen bestreken met een kunststof op basis van polyesterhars, als afwerking en ter afdichting tegen grondwater. De voorlaatste laag wordt met glasvezels versterkt, opdat de laag trekspanningen kan opnemen.

De Ned. tunnels hebben aan beide einden een open deel (open bak). Over ca. 100 m is daarboven een rooster aangebracht dat direct zonlicht tegenhoudt.

Door het getemperde licht kan het oog van de bestuurder zich aanpassen aan de overgang van licht naar donker en omgekeerd. Een sterke ventilatie is in verkeerstunnels vereist ter verwijdering van uitlaatgassen en rook. Daartoe worden ventilatiekanalen in de lengterichting van de tunnel aangebracht, die via openingen op regelmatige afstanden met de verkeerskokers verbonden zijn. In de IJ-tunnel wordt 25 mln. m3/h lucht verplaatst en af gevoerd via 35 m hoge schoorstenen. De Saint-Bernardtunnel heeft de toevoerkanalen boven een aangebracht plafond. De toevoer van verse lucht geschiedt via verbindingskanalen in de wand die uitblazen boven het voetgangerspad (om ca. 3 m) en de afvoeropeningen zitten in het plafond (om ca. 6 m).

Voor de aanvoer is er een schoorsteen (300 m hoog, 4,5 m middellijn) op ca. een kwart van de lengte; en voor de afvoer, halverwege, een schoorsteen van 367 m hoog en 4,8 m middellijn. Tunnels kunnen benut worden voor het onderbrengen van leidingen van overheidsdiensten (in de IJ-tunnel b.v. in ruimten in de scheidingswand van de verkeerskokers). Tunnels moeten gefundeerd worden op palen als de grondslag niet draagkrachtig is of als onderliggende lagen sterke verschillen in samenstelling vertonen, zodat er kans op breuk en lekkage bestaat.