Inžinieriai praleido beveik 20 metų kurdami ilgiausią ir giliausią pasaulyje geležinkelio tunelį po sniegu padengtomis Šveicarijos Alpėmis{1}}

Nuo Antrojo pasaulinio karo pabaigos inžinieriai svajojo sukurti greitesnį maršrutą per Alpes, kad pagerintų susisiekimą ir skatintų prekybą tarp skirtingų Šveicarijos regionų.

Šveicarų inžinierius Carlas Eduardas Gruneris iš Bazelio pirmasis pasiūlė idėją po Gotardo masyvu statyti greito transporto tunelį. Dar 1947 m. jis pasiūlė sukurti žemo- gradiento tunelį, kertantį Gotardo bazę.

Tačiau kaip platesnio{0}}Alpių geležinkelių tinklo dalis, projektas buvo rimtai svarstomas tik praėjus daugiau nei 40 metų, kai buvo pradėti planuoti maršrutas, jungiantis Erstfeldą šiaurėje ir Bodio pietuose.

Geležinkelis tapo „AlpTransit“ programos dalimi, skirtos sumažinti spūstis kalnų keliuose, sutrumpinti transportavimo laiką ir išlaidas bei sumažinti sunkiojo transporto daromą poveikį aplinkai.

Iki 1995 m., vadovaudamasi Šveicarijos federalinių geležinkelių (SBB) rekomendacijomis, Šveicarija parengė dviejų 57 - km ilgio vieno bėgių geležinkelio tunelių tarp Erstfeldo ir Bodio planus. Sistema apėmė 180 jungiamųjų praėjimų ir daugiafunkcinių stočių Sedrun ir Faido.

Bendra tunelio sistema tęsėsi daugiau nei 150 kilometrų, o uolienų sluoksniai virš giliausių atkarpų siekė beveik 2,5 kilometro storį.

Tunelio iššūkiai po Alpėmis

1998 m., po daugybės geologinių tyrimų, Šveicarijos federaliniai geležinkeliai įkūrė įmonę AlpTransit Gotthard AG, kuri prižiūrėtų Gotardo bazinio tunelio statybą.

Statybos tikslais du vieno bėgio{0}}tuneliai buvo suskirstyti į penkias dalis.

Nors aukščiau esančias Alpių viršūnes dengė sniegas, temperatūra giliai po žeme siekė 45 laipsnius, todėl iškilo didelių inžinerinių problemų. Inžinieriai turėjo valdyti darbuotojų aušinimą, vėdinimo sistemas, aukštą požeminio vandens slėgį ir milžiniškas uolienų apkrovas virš tunelio.

Aplinkinių uolienų slėgis buvo toks intensyvus, kad kasinėjimai patyrė didelę deformaciją. Labai suskilusi uoliena gali stumtis į vidų, sumažindama tunelio skerspjūvį{1}} ir paveikdama konstrukcijos stabilumą.

Plieninės atramos sistemos ekstremaliam požeminiam slėgiui

Siekdama išspręsti šiuos iššūkius, projekto komanda pristatė pažangias kasybos technologijas, įskaitant plienines arkos atramines dalis su slankiojančiomis frikcinėmis jungtimis.

Šios plieninės atraminės konstrukcijos buvo skirtos prisitaikyti prie tikslių apkrovų lygių ir šiek tiek deformuotis didėjant slėgiui nepažeidžiant tunelio pamušalo.

Požeminiams inžineriniams projektams, patiriantiems didelį įtampą, medžiagų eksploatacinės savybės yra labai svarbios. Didelio -stiprumo medžiagos, pvz., didelio stiprumo plieno plokštės, dažniausiai pasirenkamos sudėtingoms konstrukcijoms, nes jos užtikrina puikią apkrovą{2}}ir patikimą mechaninį veikimą.

Palyginti su tradicinėmis atramomis, sukonstruoti plieniniai komponentai gali sugerti deformacijas ir išlaikyti konstrukcijos vientisumą besikeičiančiomis požeminėmis sąlygomis.

„Žemės suspaudimui reikalingos specializuotos palaikymo sistemos aplink tunelį“, – paaiškino Ivoras Thomasas, BAM Nuttall tunelio vadovas ir Britanijos tunelių kūrimo draugijos viceprezidentas. „Šios plieninės slankiosios arkos yra kruopščiai suprojektuotos taip, kad jos nepakenktų tunelio pamušalo vientisumui.

Įveikusi šiuos techninius iššūkius, statybų komanda 2010 m. spalį užbaigė paskutinį tunelio proveržį, pašalindama maždaug 28,2 mln. tonų iškastų uolienų po 11 tunelio metų.

Didelio našumo geležinkelio bėgiai

Tačiau Gotardo bazinio tunelio sėkmė priklausė ne tik nuo kasimo pabaigos. Be aukštos-kokybiškos geležinkelių sistemos tunelis negalėtų pasiekti savo tikslo – kiekviena kryptimi per valandą vežti šešis krovininius ir du keleivinius traukinius.

Kaip geležinkelių sistemos dalis, visame maršrute buvo naudojama 290 kilometrų termiškai{1}}apdorotų perlitinio plieno bėgių ir didelio našumo{2}} iešmų.

Terminis apdorojimas keičia plieno mikrostruktūrą, padidindamas atsparumą dilimui, riedėjimo kontakto nuovargiui ir kitiems defektams. Šios savybės ypač svarbios geležinkelių sistemoms, veikiančioms esant dideliam greičiui ir didelėms apkrovoms.

Panašūs reikalavimai taikomi pramoninėms reikmėms, kai dilimui atspari plieno plokštė naudojama siekiant pagerinti tarnavimo laiką, esant pakartotiniam smūgiui, trinčiai ir mechaniniams įtempiams.

Termiškai{0}}apdoroti plieno gaminiai taip pat pagerina eksploatavimo saugą, sumažina priežiūros reikalavimus ir prailgina geležinkelių infrastruktūros tarnavimo laiką.

Aukštos kokybės plienas, skirtas sunkiam transportui

Kadangi kiekviena projekto dalis reikalavo išskirtinio patikimumo, 18 000 tonų didelio-tvirto bėgių ir 43 didelio{4}}našumo jungiklių buvo pavesta specializuotam plieno gamintojui voestalpine.

„Maksimalūs keleivinių ir prekinių traukinių greičiai Gotardo baziniame tunelyje kelia itin aukštus reikalavimus geležinkelio bėgių ir perjungimo sistemų kokybei“, – sakė „voestalpine Metal Engineering“ vadovas Franzas Kainersdorferis.

Geležinkelio sistemoje naudojami standartiniai 120 metrų bėgiai, siekiant pagerinti saugumą ir sumažinti pažeidžiamų suvirinimo taškų skaičių.

Norint pagaminti bėgius, atitinkančius tokių projektų, kaip Gotardo bazinis tunelis, reikalavimus, buvo sukurtos pažangios gamybos ir terminio{0} apdorojimo technologijos, siekiant pagerinti plieno eksploatacines savybes.

Panašūs principai taikomi ir šiuolaikinėje pramoninio plieno gamyboje, kai anglies plieno plokštė ir kitos didelio našumo{0}} plieno medžiagos parenkamos pagal stiprumą, ilgaamžiškumą ir eksploatavimo sąlygas.

Didelio našumo plieno pritaikymo ateitis

Gotardo pagrindinio tunelio projektas padėjo kurti naujos{0}}kartos termiškai{1}}apdorotus plieno gaminius.

voestalpine vėliau pristatė itin -daug anglies-termiškai-apdorotą plieną, skirtą pagerinti mišrių krovinių ir sunkiųjų{3}} geležinkelių sistemų keliamąją galią.

Bendrovė teigė, kad, palyginti su standartiniais termiškai{0}}apdorotais bėgiais, šie pažangūs produktai gali žymiai sumažinti priežiūros išlaidas ir pailginti tarnavimo laiką.

Tokie projektai kaip Gotardo bazinis tunelis parodo, kaip svarbu pasirinkti tinkamas plieno medžiagas ekstremalioms aplinkoms.

Nuo požeminių tunelių palaikymo sistemų iki greitųjų{0}} geležinkelių infrastruktūros, pažangūs plieno gaminiai, tokie kaip didelio stiprio plieno plokštės, dilimui atsparios plieno plokštės ir kiti specializuoti konstrukcinio plieno komponentai, toliau remia kai kuriuos sudėtingiausius pasaulyje inžinerinius projektus.