8azvojom trgovine još odavnina uazala se potrea za širenjem svetsi" putni" mre9a neza"valnim terenima u (ilju spajanja razni" trgova#i" (entara.Esploata(ija rudni" ogastava:izisivala je odre%enu in/rastruturu:prolem vodosnadevanja i meliora(ije za"tevao je eonomi#no rešenje.Potrea za zadovoljenjem ovi" potrea ila je amen poreta# za razvoj ojeata oje mi danas poznajemo ao tunele.Od davnina pa sve do danas:imali su razne /un(ije:oje su oliovale i unapre%ivale na#ine i metode gra%enja:da i mi ili svedo(i izuzetni" zdanja gde nea od nji" imaju epitet moderni" svetsi" #uda. U ovom radu i)e re#i uopšteno o tunelima:nji"ovim vrstama i primeni:o delovima oji su sastavni deo projeta:a glavni a(enat je stavljen na metodiu gra%enja:sa ozirom da je ona najitniji /ator sa aspeta gra%evine.
"
2. Istorijat
Otri)em gra%evinsi" materijala i te"nia gra%enja solidni" onstru(ija od drevni" naroda:pojavila se potrea za gra%enjem ojeata razli#iti" namena.Uporedo s mostogradnjom i projetovanjem prvi" puteva: po#ela je i izgradnja tunela.$e%utim za razliu od današnji" tunela:nji"ovi pret"odni(i nisu ili namenjeni transportu doara i ljudi preo tešo pro"odni" terena:ve) su imali odrameni arater:ao sredstvo za evaua(iju u slu#aju napada: tao%e su oristili za vodosnadevanje. Pre oo 3*** godina ;avilonsi i Persijsi graditelji prvi su videli poten(ijal velie podzemne mre9e tunela zvani" anat perz. +areez.+oristili su i" za transport vode roz pustinju:omogu)ivši razvoj gradova u tešim uslovima. ao na primer u Iranu grad !onaad i dalje ima mre9u anata staru 27** godina.-ei tuneli u dolini Eu/rata i igra dugi su i do <**m. Uz raspolo9ivo znanje svoji" pret"odnia:!r(i i 8imljani su umnogome tunelogradnju.Pravili
pooljšali su
tunele
preo za"tevni" planinsi" predela: transportovali ao dora tao i ljude.'vaao jedno od /as(inantni" zdanja je tunel oji spaja -apuli i olast Pu(oli dug oo 15**m:viso 1*m i siro &m:izgra%en 3 godina p.n.e.
sl.1 Izgled kanata
-aon nesto manje od 1** godina 41 godine n.e. rimsi (ar +laudije pousao je isušiti =u(ijso jezero izgradnjom drena9nog tunela dugog 5: m.-jegova izgradnja je trajala 11 godina:i u#estvovalo je 3* *** radnia. U Evropi u srednjem veu tuneli su soro islju#ivo oristili u vojne svr"e ili za rudarstvo.e dolasom renesanse i razvojem trgovine:po#eli su da se grade tuneli po Evropi:tao da se više stotina tunela izgradilo izme%u 17 i 1< vea. &
6og sve ve)e popula(ije i potrea transporta:te pojavom parne loomotive i prvi" 9elezni(a po#etom 1< vea:tunelogradnja do9ivljava pro(vat i iva uzroom povezivanja sveta. -aime zog spe(i/i#ni" uslova oje pruga mora da ima ao i ila /un(ionalna ao valitetno rešenje se name)e izgradnja tunela za vozove oji )e spre#iti uti(aje atmos/ersi" neprilia i premostiti nepro"odne terene ao planinse tao i rdse:a nije nepoznata ni izgradnja pod vodom.Poznati u 0meri(i isto#no od Evereta:;ašington taozvani +asadni tunel 12.54m izgradjen 1<**:potom adaptiran 1<2< godine:predstavlja jednosmerni 9eljezni#ni tunel oji je i danas u upotrei:a predstavlja najdu9i tunel tog tipa u 0meri(i.,itno mesto zauzimaju i metroi:podzemni sistemi tunela za prevoz putnia:oji su izuzetno rešenje za r(ati saora)aj svetsi" metropola.Isti#u se metroi 0zijsi" zemalja od oji" reord u du9ini dr9i tre)a linija line 3 metroa provin(ije !uangong u +ini:sa du9inom od *:4 m.Po#eta izgradnje datira osamdeseti" godina proslog vea a danas metro roji devet linija. -ei od poznati" tunela> •
@e/ild:napravljen 1&45 godine. Hoosac Tunnel prvi velii tunel u 'jedinjenim 0meri#im Ar9avama: gra%en je oo 2* godina završen 1&7 godine :dug 7:2 m.$e%u prvim tunelima od oji" je za
• • •
• • •
proijanje oriš)en dinamit. Mont Cenis Tunnel prva velia mre9a tunela u 0lpima du9ine 13:7 m. London metro napravljen 1&* godine. Thirlmere aqueduct sistem za vodosnadevanje u Englesoj:dug 154 m predstavlja najdu9i sistem na svetu. Seikan Tunnel sa svoji" 53:< m najdu9i podvodni tunel Bapan. Gotthard Base Tunnel najdu9i 9elezni#i tunel 57 m:'vaj(arsa. Laerdal Tunnel najdu9i olovozni tunel 24:5 m:-orveša.
'
3.Opšte o tunelima
Prema de/ini(iji:tunel ou"vata sve podzemne gra%evine uglavnom ru9nog popre#nog presea otvorene na oa raja:postavljene "orizontalno ili pod lagim nagiom:roz oje prolazi olovoz:9elezni(a:anal i voda:spajaju)i pritom dva dijela puta razdvojeni" prepreom i nije i" mogu)e spojiti druga#ije.Uopšteno da i gra%evina ila tunel potreno je zadovoljiti uslov da je du9ina istog najmanje dva puta ve)a od širine:do po drugim autorima tunelom se smatra sve što je iznad *:1 m. Projetovanje i izgradnja tunela predstavlja veoma slo9en pro(es:udu)i da zog prirode ojeta trea zadovoljiti niz ezednosni" standarda:ispitati geološe arateristie terena:limatse uslove:uzeti u ozir seizmološu zonu podru#ja i uti(aj na oolinu:ao i mnoge druge riterijume.-aravno:(eo pro(es zavisi od vrste predvi%enog tunela:na osnovu #ega )e se tao%e zasnovati pravilan odair metode gra%enja ao i upotrea me"aniza(ije. Podele tunela > 1.Prema nameni> • • • •
rometni olovozni:plovni:9elezni#i i metro: hidrotehni!ki dovodni i odvodni tuneli "idro(entrala: komunalni analiza(ioni:oletori itd.: za rudarsku industri"u omogu)avaju esploata(iju nalazišta.
kratki du9ine do 3**m: sredn"i od 3**m do <**m: duga!ki preo <**m.
5.Prema te9ini rada> • • •
laki tuneli opaju se u amenu ez pritisa: te%ki tuneli opaju se u trošnoj steni: $rlo te%ki opaju se u zemlji sa jao veliim pritis(ima.
,itno je napomenuti da ove podele nisu /isne:i razliuju se od autora:zavise i od standarda razli#iti" zemalja.$e%utim:prvenstveno je itno ste)i utisa o pojmu tunela ao slo9enog sistema oji predstavljaju. Usled rojni" nesre)a oje su se desašavale u prošlosti:tunelogradnja je dovedena na oziljan visooza"tevni nivo:gde su utvr%eni rojni standardi oji se moraju zadovoljiti a ti#u se sigurnosti orisnia.ao da ojeat mora iti snadeven propisnom gra%evinsom i omunia(ionom opremom:ao i ventila(ionim i protivpo9arnim sistemima:o #emu (e nanadno iti govora.
(
4.Elementi izgradnje
Pojavom potree za gra%enjem tunela:i naon odlue za sprovo%enje projeta:pa sve do završne /aze:razliujemo niz razli#iti" /aza:na ojima u#estvuje velii roj stru#njaa iz razli#iti" olasti in9enjerstva u (ilju realiza(ije projeta. 4.1. laniranje i proje!tovanje
U oviru ove /aze:na osnovu toplogije terena i eonomse opravdanosti: utvr%uje se optimalno rešenje pri odairu tunela.Odra%uje se geometrija tunela:mora se omogu)iti proto predvi%enog roja vozila sa predvi%enom ra#unsom rzinom:i uz sve to oezediti zadovoljaju)u ezednost.+valitet i oli tunela se odre%uje na osnovu te"ni#i" pravlnia i spe(i/ia(ija: ategorije puta:vrste saora)aja:ao i gustine istog.ao%e mora posedovati te"ni#u doumenta(iju odre%enu 6aonom o planiranju i izgradnji> • • • • • • •
Od stanja:ponašanja i svojstava tla u ojem vršimo izgradnju:zavisi nam i vrsta tunela oji se planira.U tu svr"u:neop"odno je veliu pa9nju posvetiti geološom izu#avanju sredine u ojoj se gradi.Priliom izrade:najve)u tešo)u predstavlja #injeni(a da se uve javljaju odstupanja od zamisljene trase usled nailasa na prepree.U tom slu#aju se izra%uje popre#ni pro/il. ao%e itan /a(tor oji trea utvrditi je sastav tla:na osnovu ojeg pristupa odairu materijala i metode gra%enja.
)
4.3. %etode gra&enja
Pod metodama gra%enja podrazumevaju se razni na#ini proijanja tunela:potom osiguravanje raznim podgradama i ologama:izorom me"aniza(ije odgovaraju)e te"nie.Postoje razne metode:a oziljniji pristup po#inje pojavom aruta:do su danas u upotreu razne ušili(e: dinamit:isopne mašine:itd. Aele se na > •
•
klasi!ne metode uo#ljiv poreme)aj stense mase: podgra%ivanje drvenom
gra%om:pro/il je slao pro"odan za ve)a vozila: sa$remene metode pravilni pro/ile sa neošte)enom stensom gra%om.
4.4. Signaliza'ija i prate(a oprema
-apretom te"nologije i (iviliza(ije:te pove)anjem svesti o ezednosti na putu:mnoge razvijene zemlje su donele niz propisa i standarda neop"odni" za realiza(iju gradnje tunela:a sve u (ilju pooljšanja standarda.ao razliujemo rojne elementa oji su danas za razliu od lise prošlosti sastavni deo svaog tunela.ao da se danas za oeze%ivanje ezednosti propisuju slede)i ojeti > • • • • • •
izlazi i ute$i za slu!a" nu(de& zausta$ne ni%e& ore!ni rolazi za e%ake& ore!ni rolazi za inter$entno $ozilo u slu!a"u nu(de& ni%e za S)S ozi$e& roti$o(arne ni%e.
+omunia(iona oprema> • • •
stanica za S)S ozi$e& tunelski radio& $ideo nadzor.
8adi preven(ije po9ara oeze%uju se ru#ni i automatsi detetori po9ara ao i prate)a oprema za gašenje po9ara.6a potree evaua(ije:postoji jasna signaliza(ija putanje uz rasvetu.U slopu tunela postoje i "idrantne mre9e: ao i nep"odna saora)ajna signaliza(ija.+od du9i" tunela preo 5**m sa oimom saora)aja od minimalno 5***Cdan:oavezno je oezediti propisnu ventila(ionu mre9u. 4.). Oda*ir prema vrsti puta
*
;rsta i sastav elemenata popre#nog presea puta moraju iti tavi da zadovolje izme%u ostalog:zaustavnu preglednost na svaoj od traa:najve)i popre#ni nagi olovoza 4D:što manje emisije izduvni" gasova:gravita(iono odvodnjavanje. +od odaira izme%u projetovanja jedno(evni" ili dvo(evni" tunela:svaao ulogu igra gustina saora)aja.ao po propisu ada saora)aj po 15?godišnjoj prognozi prelazi 1* *** vozila dnevno po saora)ajnoj tra(i:planira se dvo(evni tunel. @irina saora)ajne trae u neuranom naselju iznosi od 2:75m do 3:75m za ra#unsu rzinu manju od 4*mC" odnosno ve)u od 1**mC". Ao u uranim naseljima se propisi razliuju i u zavisnosti od roja traa:te iznose respetivno od 3:**m do 3:5m .
sl.2 Poprečni profl dvocevnog tunela
+
).%etode gra&enja
).1 +lasi$ne metode
Prema na#inu gra%enja odnosno prema otvaranju pro/ila razliuje se par metoda oje su ime doile prema zemljama u ojima su našle primenu.Ae/iniše i" izrada jednog ili više potopa trapezastog presea:ne više od
2
10 m
.Ove metode su doile imena prema dr9avama u
ojima su našle primenu. Osnovne metode > • •
•
elgijsa metoda: nema#a metoda i stara austrijsa metoda.
).1.1. ,elgijs!a metoda
+od ove metode opanje po#inje u aloti:potop trapezastog olia: potom se
$#
proširuje na oove:što donji deo pro/ila osloa%a velii" naprezanja.6atim se izvodi alota ologe.Uz podupiranje ologe izvodi se opanje
donjeg
središnjeg
dela
planiranog pro/ila.potom se opaju strana na punu širinu pro/ila i izvode o#ne ologe:jedna pa druga strana:radi ravnomernog
raspore%enja
naprezanja.Prolemati#na /aza je ada se opaju oovi:i alota ologe ostaje ez podupira#a:te se mora poduprti posenim podupira#ima.
sl.* +edosled iskoa kod #elgi"ske metode ).1.2. -ema$!a metoda
Primenjuje se za teše uslove gra%enja:velio prisustvo vode:ao i za ve)e pro/ile.ao%e se naziva metoda 3 isopa. 8adi uštede na materijalu podgrade:alota isopa i ologe za ona#nu ologu se oslanjaju na jezgro presea:oje se isopa te naon sto je ura%ena ompletna ologa.+opa se
od
oova
idu)i
prema
gore:time
ostavljaju)i
jezgro
piramidalnog
olia.
sl., +edosled iskoa kod nema!ke metode
).1.3. Stara austrijs!a metoda
+od ove te"nie isop po#inje potopom trapezastog pro/ila oga prati gornji potop na visini ne više od 1*m od donjeg potopa.ransportuje se donjim potopom:a na svai" dvadeseta metara se nalazi prooj $$
oji spaja dva potopa i slu9i za presipanje isopanog materijala u donji potop.Potom se na nivou gornjeg potopa pro/il proširuje o#no:idu)i postepeno prema dole:što prati podgra%ivanje. -aon završeta proijanja pro/ila: podrgrada se pomera za potree postavlja oplata.Ologa se etonira ili zida amenim ili etonsim pre/ariovanim loovima. Ologa se izvodi odozdo prema gore oslanjaju)i se na oplatu.
sl. +edosled iskoa kod stare austri"ske metode ).2. Savremene metode ).2.1. ro*ijanje *ez podgra&ivanja primenom pot!opa
Ova metoda se primenjuje u #vrstoj steni:za izradu tzv. lai" tunela.Podrazumeva dva isop dva paralelna potopa:od oji" prvi predstavlja udu)i tunel.Arugi:taozvani pionir potop:nalazi se na 2*m duine ispod osnovnog:prednja#i u opanju i slu9i radi osmatranja terena: provetravanje: odvodnjavanje:transport isopanog materijala ao i za provo%enje
$"
instala(ija.
sl. /ematski rikaz metode
Iz potopa se uše nizovi radijalni" ušotima:#ime se doija izgled tunela.U jednom nizu se uši od 2* do 3* ušotina.$iniranje se vrši planirano eletri#nim detonatorima:jedna niz se pali odjednom:a ostali u ratom vremensom razmau.Prednosti ove metode su lao i nesmetano eroniranje.
).2.2. Iz*ijanje punog proila sa podgra&ivanjem
Uloga podgra%ivanja u onstruisanju tunela je stati#e prirode.-aime ona spre#ava de/orma(ije stense mase:padanje omada stena i slu9i samo ao privremeno rešenje do se ne ostvari trajni stati#i sistem .'toga se podgrada i dimenzionše prema prora#unatim pritis(ima nastalim usled sopstvene te9ine stene.
U savremenoj tunelogradnji postoje slede)i tipovi podgrada> 0oduira!i se postavljaju u vidu reara:gde nji"ov roj i polo9aj zavisi od intenziteta
pritsaa.$ontiraju se na li(u mesta i prate onturu isopanog pro/ila sto ostavlja dovoljno prostora za manevrisanje pri daljim radovima.$ana im je velia te9ina. $&
Sidren"e anerovanje se vrši neposredno iza #ela napredovanja:radi se oi#no u slojevitim
stenama:#ime se popravljaju me"ani#e arateristie i pooljsašava nosivost.$ogu iti i sastvni deo ologe:gde se pre sidrenja moraju zaštiti od orozije. 0rskani #eton je lasi#na mešavina agregata:(ementa i vode:nanosi se prsanjem na zid
tunela gde dolazi do vezivanja.Postoji mori i su"i postupa prsanja. ).2.3. %etoda 'entralne grede
Primenjuje se za manje pro/ile od materijala oji ne razvijaju rzo rdsi pritisa glina:i to za manje pro/ile od 4 do 5 m visine.Iz potopa se vrši proširenje alote:potom se stavlja oplata od lai" metalni" materijala.Oplata se podupire (entralnom gredom dalje pristupa isopu donjeg dela pro/ila.Ovom metodom se mo9e posti)i napredovanje od 1:5m do 3 m gotovog tunela na jednom napadnom mestu.
sl.
Metoda
centralne grede
).2.4. -ova -/0%
austrijs!a metoda
Ova metoda tunelogradnje je našla veliu primenu u svetu ao i od nas:i predstavlja oosni(u moderne tunelogradnje.Pre svega trea napomenuti da se pod ovom metodom ne smatra te"nia odnosno te"nologija gra%enja:ve) ona predstavlja /ilozo/iju tj. najolji pristup izradi:tretira ponašanje tla oo tunelsog otvora:ao i primenu novi" materijala.
$'
-aon isopa:odma" se ugra%uje primarna podgrada:oja nije ruta ao od lasi#ni" metoda:ve) je nešto elasti#nija:i upravo to dopušta male de/orma(ije u steni:što dovodi do pravilne raspodele napona:što je svaao 9eljeni e/eat:jer dolazi do znatnog smanjenja pritisaa.U preuzimanju pritisaa u#estvuje i oolna stensa masa:pomo)u prstenova oji se /ormiraju priliom ugradnje sidara.'tanje gore navedene podgrade se prati i raznim merenjima ustanovi da li su prestale de/orma(ije u steni:i naon prestana pristupa se izradi ologe.Od materijala primenjuje se prsani eton i sidra.
+opanje tunela u #vrstim stensim masama se za sada uglavnom oavlja pomo)u esploziva.$e%utim:u modernoj tunelogradnji sve se više primenjuju rota(ione mašine:taozvane rti(e.
sl.2 4Tunnel
3rtica
#oaring
machine5
Isop
esplozivom
za"teva niz ompliovani" pro(esa:ušenje:miniranje: utovar:transport i dr.ao%e:zog prirode esploziva:dolazi do neravnomernog orušavanja:pa me"ani#e arateristie nisu iste svud po oodu tunela.
%$ 6a razliu od upotree esploziva:isop pomo)u ovi" mašina predstavlja niz pogodnosti:oje oeze%uju trajnost i visoi valitet gra%evine.Ideja za ovu metodu postoji po#etom 2* vea:a oziljniji po#e(i datiraju od 1<55 godine ada je napravljena prva mašina ovog tipa. @to se pa ti#e onstru(ije ovi" mašina:primarni deo predstavlja rota(iona glava:na ojoj se nalazi ve)i roj reza#a i oni su u diretnom ontatu sa stensom masom.Pogonsi agregat vrši rota(iju glave:a (ela mašina je /isirana zateznim ure%ajima:i pomo)u "idrauli#ni" presa:glava se sna9no pritiš)e uz #elo isopa.Postoje lasersi automatizovani sistemi za dovo%enje vazdu"a ao i raspršiva#i vode.Odvod isopanog materijala se vrši transportnim traama. Isopani pro/il je ru9nog olia i ologe se izvode od monta9ni" elemenata od armiranog etona. U zavisnosti od vrste stense mase:razliujemo slede)e tipove reza#a> • • •
reza!i u o#liku zu#a 6 mek%e stene& disko$i 6 !$rste stene& $al"ci sa #rada$icama 6 $eoma !$rste stene.
Prednosti ovi" mašina se svaao ogledaju u ontinuiranom radu:pravilnom oliu isopa:velii u#in(i:ošte)enja stene su minimalna: i ne postoji opasnost od upotree esploziva. Prolemi od ove metode nastaju ada se onstantno smenjuju slojevi u steni razli#iti" arateristia:sto izisuje promenu reza#a.ao%e pojave averni stopiraju radove:i dalje se mora nastaviti lasi#nim metodama.Pored navedenog nee od mana su i visoa (ena oštanja ao i servisiranja:ao i velii pripremni radovi.
$(
. 5a!lju$a!
unelogradnja je svaao dis(iplina oja se od antie razvijala:a svedo(i smo njenog unapre%ivanja i danas.o naravno impli(ira da je moderni sara)aj nezamisliv ez tunela:i da je nji"ova uloga u premoš)avanju nepremostivi" preprea velia.Pored navedene:tuneli putem dis(ipline vodosnadevanja svaao predstavljaju veliu povoljnost po 9ivotnu sredinu i eosistem. Aanas:pored svoje uloge ao dela ins/rastruture:svedo#imo i velioj umešnosti tunelogradnje:pa svaao da mnogi od nji" predstvaljaju prava ar"itetonsa #uda:oji orisni(ima pru9aju vizuelnu ugonost:ao i om/ortailnost.Primer toga svaao predstavlja anal amanš:jedan od najve)i" gra%evinsi" podu"vata 2* vea.'ve ve)im napretom naue i te"nologije:za o#eivati je vremenom u#inovitije i je/tinije izvo%enje ovi" pored mostova:najompliovaniji" gra%evina:stoga sa pravom se da zalju#iti da je 21 ve oosni(a u sve ve)e primene rešenja putem tunelogradnje.