Inženieri pavadīja gandrīz 20 gadus, veidojot pasaulē garāko un dziļāko dzelzceļa tuneli zem sniega{1}}klātajiem Šveices Alpiem

Kopš Otrā pasaules kara beigām inženieri bija sapņojuši izveidot ātrāku maršrutu caur Alpiem, lai uzlabotu transporta savienojumus un veicinātu tirdzniecību starp dažādiem Šveices reģioniem.

Šveices inženieris Karls Eduards Gruners no Bāzeles vispirms ierosināja ideju par ātra transporta tuneli zem Gotharda masīva. Jau 1947. gadā viņš ierosināja izveidot zema-gradienta tuneli, kas šķērso Gotharda bāzi.

Tomēr kā daļa no plašāka{0}}Alpu dzelzceļa tīkla projekts tika nopietni apsvērts tikai vairāk nekā 40 gadus vēlāk, kad tika sākti plāni par maršrutu, kas savienotu Erstfeldu ziemeļos un Bodio dienvidos.

Dzelzceļš kļuva par daļu no AlpTransit programmas, kas izstrādāta, lai samazinātu sastrēgumus uz kalnu ceļiem, saīsinātu transportēšanas laiku un izmaksas, kā arī samazinātu smagā transporta radīto ietekmi uz vidi.

Līdz 1995. gadam, ievērojot Šveices federālā dzelzceļa (SBB) ieteikumus, Šveice bija izstrādājusi plānus diviem 57 -km gariem viena sliežu ceļa tuneļiem starp Erstfeldu un Bodio. Sistēma ietvēra 180 savienojošas ejas un daudzfunkcionālas stacijas Sedrun un Faido.

Kopējā tuneļu sistēma sniedzās vairāk nekā 150 kilometru garumā, un virs dziļākajiem posmiem iežu slāņi sasniedza gandrīz 2,5 kilometru biezumu.

Tuneļa izaicinājumi zem Alpiem

1998. gadā pēc virknes ģeoloģisko pētījumu Šveices Federālais dzelzceļš nodibināja AlpTransit Gotthard AG, lai pārraudzītu Gotharda bāzes tuneļa būvniecību.

Būvniecības nolūkos divi viensliežu{0}}tuneļi tika sadalīti piecās daļās.

Lai gan sniegs klāja Alpu virsotnes augšpusē, temperatūra dziļi pazemē sasniedza 45 grādus, radot ievērojamas inženiertehniskas problēmas. Inženieriem bija jāpārvalda strādnieku dzesēšana, ventilācijas sistēmas, augsts pazemes ūdens spiediens un milzīgas akmeņu slodzes virs tuneļa.

Spiediens no apkārtējiem akmeņiem bija tik intensīvs, ka izrakumu vietās bija nopietna deformācija. Spēcīgi saplaisājis iezis var virzīties uz iekšu, samazinot tuneļa{1}}šķērsgriezumu un ietekmējot struktūras stabilitāti.

Tērauda atbalsta sistēmas ekstremālam pazemes spiedienam

Lai atrisinātu šīs problēmas, projekta komanda ieviesa progresīvus ieguves paņēmienus, tostarp tērauda arkas atbalsta sekcijas ar bīdāmām berzes savienojumiem.

Šīs tērauda atbalsta konstrukcijas tika izstrādātas, lai pielāgotos precīziem slodzes līmeņiem un nedaudz deformētos pieaugošā spiedienā, nesabojājot tuneļa apšuvumu.

Pazemes inženiertehniskajiem projektiem, kas pakļauti ārkārtējai slodzei, materiāla veiktspēja ir ļoti svarīga. Augstas -izturības materiāli, piemēram, augstas stiprības tērauda plāksne, parasti tiek izvēlēti prasīgiem strukturāliem lietojumiem, jo ​​tie nodrošina izcilu slodzes-nestspēju un uzticamu mehānisko veiktspēju.

Salīdzinot ar tradicionālajiem balstiem, inženierijas tērauda sastāvdaļas var absorbēt deformācijas un saglabāt struktūras integritāti mainīgos pazemes apstākļos.

"Zemes izspiešanai ir nepieciešamas specializētas atbalsta sistēmas ap tuneļu," paskaidroja Ivors Tomass, BAM Nuttall tuneļa vadītājs un Lielbritānijas tunelēšanas biedrības viceprezidents. "Šīs tērauda bīdāmās arkas ir rūpīgi izstrādātas tā, lai tās piekāptos, neietekmējot tuneļa apšuvuma integritāti."

Pēc šo tehnisko izaicinājumu pārvarēšanas būvniecības komanda 2010. gada oktobrī pabeidza pēdējo tuneļa izrāvienu, noņemot aptuveni 28,2 miljonus tonnu izrakto akmeņu pēc 11 gadus ilgas tuneļa izveides.

Augstas veiktspējas dzelzceļa sliedes

Tomēr Gotharda bāzes tuneļa panākumi nebija atkarīgi tikai no izrakumu pabeigšanas. Bez kvalitatīvas-dzelzceļa sistēmas tunelis nevarētu sasniegt savu mērķi — pārvadāt sešus kravas vilcienus un divus pasažieru vilcienus stundā katrā virzienā.

Dzelzceļa sistēmas ietvaros visā maršrutā tika izmantoti 290 kilometri termiski apstrādātas perlīta tērauda sliedes un augstas veiktspējas pārmijas.

Termiskā apstrāde maina tērauda mikrostruktūru, uzlabojot izturību pret nodilumu, rites kontakta nogurumu un citiem defektiem. Šīs īpašības ir īpaši svarīgas dzelzceļa sistēmām, kas darbojas lielā ātrumā un lielās slodzēs.

Līdzīgas prasības attiecas uz rūpnieciskiem lietojumiem, kur tiek izmantota nodilumizturīga tērauda plāksne, lai uzlabotu kalpošanas laiku atkārtotas trieciena, berzes un mehāniskās slodzes gadījumā.

Termiski{0}}apstrādāti tērauda izstrādājumi arī uzlabo ekspluatācijas drošību, samazina apkopes prasības un pagarina dzelzceļa infrastruktūras kalpošanas laiku.

Augstas veiktspējas tērauds smagam transportam

Tā kā katrai projekta daļai bija nepieciešama izcila uzticamība, 18 000 tonnu augstas-sliežu un 43 augstas veiktspējas slēdžu{4}}piegāde tika uzticēta specializētajam tērauda ražotājam voestalpine.

"Pasažieru un kravas vilcienu maksimālie ātrumi Gotharda bāzes tunelī rada ārkārtīgi augstas prasības dzelzceļa sliežu ceļu un pārslēgšanas sistēmu kvalitātei," sacīja voestalpine Metal Engineering vadītājs Francs Kainersdorfers.

Dzelzceļa sistēmā tiek izmantotas standarta 120 metru sliedes, lai uzlabotu drošību un samazinātu neaizsargāto metināšanas punktu skaitu.

Lai ražotu sliedes, kas atbilst tādu projektu prasībām kā Gotharda bāzes tunelis, tērauda veiktspējas uzlabošanai tika izstrādātas progresīvas ražošanas un termiskās{0}apstrādes tehnoloģijas.

Līdzīgi principi tiek piemēroti arī mūsdienu rūpnieciskā tērauda ražošanā, kur oglekļa tērauda plāksne un citi augstas veiktspējas tērauda materiāli tiek atlasīti atbilstoši stiprībai, izturībai un darbības apstākļiem.

Augstas veiktspējas tērauda lietojumu nākotne

Gotharda bāzes tuneļa projekts palīdzēja izstrādāt nākamās -paaudzes termiski-apstrādātu tērauda izstrādājumus.

voestalpine vēlāk ieviesa īpaši -augsta-oglekļa-termiski apstrādātu tēraudu, kas izstrādāts, lai uzlabotu jauktu kravu un smago{3}}vilcienu pārvadājumu sistēmu kravnesību.

Uzņēmums apgalvoja, ka salīdzinājumā ar standarta termiski{0}}apstrādātām sliedēm šie uzlabotie produkti var ievērojami samazināt uzturēšanas izmaksas, vienlaikus pagarinot kalpošanas laiku.

Tādi projekti kā Gotharda bāzes tunelis parāda, cik svarīgi ir izvēlēties pareizos tērauda materiālus ekstremālām vidēm.

No pazemes tuneļu atbalsta sistēmām līdz ātrgaitas dzelzceļa infrastruktūrai, uzlaboti tērauda izstrādājumi, piemēram, augstas stiprības tērauda plāksne, nodilumizturīga tērauda plāksne un citi specializēti strukturālie tērauda komponenti, turpina atbalstīt dažus no pasaulē sarežģītākajiem inženiertehniskajiem projektiem.