Einen riesigen Tunnel unter Downtown Seattle graben

  • 2019

Wenn Sie dabei sind, ein 57,4-Fuß-Stück zu schnitzenDurchmessertunnel unter der größten Stadt des pazifischen Nordwestens machen Sie Ihre Hausaufgaben. Aus diesem Grund rasseln die Ingenieure des Washington State Department of Transportation und ihr Auftragnehmer Seattle Tunnel Partners die Fakten über das monumentale Ingenieurprojekt, das sie durchführen wollen.

Die Crews des nächsten Frühjahrs werden mit dem Umwälzen der Erde beginnen, während sie einen 1,7 Meilen langen Tunnel unternehmen, um einen Viadukt unter der Innenstadt von Seattle zu ersetzen, der altert und anfällig für Erdbeben ist. Die Teams haben 600 Testlöcher gebohrt, auf denen "sehr, sehr dichter Sand, Schluff, Lehm und künstliche Füllungen in verschiedenen Konsistenzen" zu sehen sind, sagt WSDOT-Ingenieur Dave Sowers. Chris Dixon, Projektmanager von Seattle Tunnel Partners, sagt, der Weg des Tunnels werde unter 158 Strukturen verlaufen, von denen acht zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erfordern werden, um sicherzustellen, dass die Erdansiedlung sie nicht beschädigt. So ist das Bohren unter der Innenstadt.

Das Tunnelbohrwerkzeug

Seattle Tunnel Partners beauftragte die japanische Hitachi Zosen Corp. mit dem Bau einer Tunnelbohrmaschine im Wert von 80 Millionen US-Dollar (TBM) mit mehr als 700 Schneidwerkzeugen auf seinem Gesicht.

Die Megamaschine ist derzeit in Japan im Bau. Nach Fertigstellung und im Werk getestet, wird es in 40 Teile zerlegt - das größte Bauteil wiegt 900 Tonnen - und wird Ende dieses Jahres zum Terminal 46 im Hafen von Seattle transportiert. Dieses Terminal befindet sich gegenüber der Startgrube des Tunnels (Ausgangspunkt), wo die Arbeiter die TBM in der Grube wieder zusammenbauen werden. Es wird die größte jemals verwendete TBM sein, sogar größer als die Monster-Maschine, die in Miami im Einsatz ist.

Bevor sie sich mit den Eigenschaften befassten, mussten die Beamten wissen, mit welcher Art von Erde sie es zu tun hatten. Der Tunnelbohrexperte Greg Hauser sagt, dass etwa ein Drittel der Länge des Tunnels eine Mischung aus gummiartigem Lehm und Schluff enthält. Die anderen zwei Drittel sind Schleifsand und Kies. Die Route enthält jedoch auch einige künstliche Füllungen, die erstellt wurden, als vor Jahrzehnten ein Feature namens Denny Hill verschoben wurde. Es kann nass, matschig, instabil und voller Trümmer sein. "Unser Ziel bei der Auswahl dieser Ausrichtung ist es, das letzte (Füll-) Material schnell durchzuarbeiten und direkt in diesen harten, dichten Sand und Lehm zu gelangen", sagt Sowers. "Obwohl sie hart sind, ist es für den Tunnelbau besser, als durch alte Fachwerkbinder und weiche Materialien zu gehen."

Um das alles durchzuschneiden, sagt Dixon, gibt es drei Hauptelemente von Seattle, die für Seattle spezifisch sind: ein System zum Auswechseln der Luftfräser, ein Bandförderschneckenförderer und ein intelligenter Schneidkopf.

Der Freiluftschneider bedeutet, dass die Crews die Schneidwerkzeuge innerhalb des Schneidkopfes und bei atmosphärischem Druck fixieren können. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, dass Taucher unter Hochdruckbedingungen mehr als 200 Fuß unter der Erde arbeiten müssen. Mit dem Bandförderer können Trümmer mit einem größeren Durchmesser aus der TBM austreten. Die Maschine kann sogar Felsblöcke mit einem Durchmesser von 3 Fuß verarbeiten. Der 400-Millimeter-Messerkopf kann unabhängig voneinander leicht nach vorne drücken, um den Bodendruck genau abzulesen, bevor er entscheidet, wie er vorgehen soll und ob Crews die Schneidwerkzeuge schärfen möchten, bevor sie fortfahren.

Zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen

Für viele der 158 Gebäude, die über der geplanten Route des Tunnels stehen, einschließlich Hochhäuser in der Innenstadt, können sogar Zoll oder Bruchteil der Siedlung Probleme verursachen, insbesondere für einige bereits alternde Gebäude. Laut Tony Stirbys, Geotechnikingenieur von Seattle Tunnel Partners, minimiert die TBM die Siedlung durch Druck auf den Boden an allen Punkten.

Auf der Vorderseite der TBM drückt ein Schlammgemisch gegen die Erde, und die Maschine verwendet zu jeder Zeit Mörtelmaterial um sich selbst, um einen gleichmäßigen Druck auf die Tunnelwände aufrechtzuerhalten. Die TBM bewegt sich mit einem einzigen Druck nur 6 bis 2 Fuß. Bei jeder Bewegung der Maschine dauert es 45 Minuten, um einen Kreissegmentring zu konstruieren, der die Tunnelwand bildet.

Kellerräume - in der Regel Tiefgaragen - könnten ein Problem für das Projekt darstellen, da sie bis zu fünf Stockwerke unter der Erde (entsprechend bis zu 80 Fuß) fallen. Die Krone des Tunnels verläuft jedoch etwa 200 Meter unter der Bodenoberfläche, sodass auf dem Haupttunnelabschnitt sicherlich noch etwas Platz bleibt.

"Wir haben den Siedlungstrog geplottet und gesucht, welche Teile der Strukturen sich voraussichtlich mit welchen Beträgen absetzen und vorhersagen können, ob sie negative Auswirkungen auf die Struktur haben werden", sagt Dixon.

Momentan arbeiten Teams daran, die acht Gebäude, die als am stärksten vom Tunnelprojekt gefährdet angesehen wurden, zu retten. Wenn ein Bauwerk etwas außerhalb der Tunnellinie liegt, installieren die Crews eine unterirdische Mikropile-Wand. Wenn Sie eine Reihe von Rohren schräg in den Boden bohren und die Rohre mit Mörtel oder Beton füllen, bildet die Wand eine Barriere, so dass Bodenbewegungen an der Wand anhalten und sich vom Gebäude entfernen. Wenn der Tunnel direkt unter einem Gebäude verläuft, pumpen Ingenieure in Mörtel oder eine ähnliche Mischung, um weichen Boden zu verstärken, wobei im Wesentlichen eine betonartige Wand unter dem Gebäude entsteht.

"Die ganze Idee ist, aus Sicht der Bodenbehandlung etwas Physisches zu tun und das angrenzende Gebäude von jeglicher Ansiedlung aufgrund von Bodenbewegungen zu isolieren", sagt Dixon.

Der gesamte Tunnelbohrprozess soll drei Jahre dauern. Es ist eine druckvolle Situation, sowohl für diejenigen im Tunnel als auch für diejenigen, die die Siedlungseffekte über dem Boden beobachten. Jeder hofft nur, dass Bauarbeiter ihre Hausaufgaben gemacht haben.

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