อุโมงค์

อุโมงค์ คือ ทางสัญจรใต้ดิน ใต้น้ำ ที่ขุดลงไปใต้ดินหรือในภูเขา โดยทั่วไปแล้วจะมีความยาวอย่างน้อยมากกว่าความกว้าง 2 เท่า และมีผนังโอบล้อมทุกด้าน โดยมีปลายเปิดในส่วนหัวและส่วนท้าย อุโมงค์อาจเป็นทางเดินเท้าหรือจักรยานลอดใต้ถนนหรือเชื่อมต่ออาคาร แต่โดยทั่วไปเป็นทางสัญจรสำหรับรถยนต์ รถไฟ หรือคลอง บางที่อาจเป็นทางระบายน้ำ ทางส่งน้ำโดยเฉพาะที่ใช้สำหรับไฟฟ้าพลังน้ำหรือท่อระบายน้ำ หรือในวัตถุประสงค์อื่น เช่นงานสาธารณูปโภคได้แก่ท่อประปา ไฟฟ้า เคเบิลสำหรับโทรคมนาคม หรือแม้กระทั่งอุโมงค์ที่ออกแบบสำหรับเป็นทางเดินสัตว์ป่าสำหรับสัตว์ในยุโรป ที่อาจเป็นอันตราย บางอุโมงค์ลับก็ใช้สำหรับเป็นทางออกสำหรับหนีภัย อุโมงค์บางแห่งไม่ได้เป็นทางสัญจรแต่เป็นป้อมปราการก็มี อย่างไรก็ตามท่อที่ใช้ในการขนส่ง (อังกฤษ: transport pipeline) ไม่เรียกว่าเป็นอุโมงค์เนื่องจากบางอุโมงค์สมัยใหม่ได้ใช้เทคนิคการก่อสร้างแบบ immersed tube (ทำท่อสำเร็จเป็นช่วง ๆ บนดินแล้วนำไปจมที่ไซต์งาน) แทนที่จะใช้วิธีขุดเจาะแบบเดิม

อุโมงค์ในเบลเยียม เดิมเป็นทางรถไฟแต่ปัจจุบันเป็นทางเดินเท้าและจักรยาน

ทางเข้าอุโมงค์ถนนในกวานาคัวโต เม็กซิโก

อุโมงค์สาธารณูปโภคสำหรับท่อความร้อนระหว่าง Rigshospitalet และ Amagerværket ในโคเปนเฮเกน เดนมาร์ก

อุโมงค์รถไฟใต้ดินไทเปในไต้หวัน

ทางเข้าด้านใต้ยาว 421 เมตร (1,381 ฟุต) อุโมงค์คลอง Chirk

ประวัติ

 

อุโมงค์ถนน Joralemon ในปี ค.ศ. 1913 เป็นส่วนหนึ่งของระบบรถไฟใต้ดินนครนิวยอร์ก

เทคโนโลยีจำนวนมากในช่วงต้นของการขุดอุโมงค์ได้วิวัฒนาการมาจากการทำเหมืองแร่และงานวิศวกรรมทางทหาร รากศัพท์ของคำ "เหมืองแร่" (สำหรับการสกัดแร่หรือการโจมตีโอบล้อม), "วิศวกรรมทางทหาร" และ "วิศวกรรมโยธา" เผยให้เห็นการเชื่อมต่อในส่วนลึกของประวัติศาสตร์เหล่านี้

การตรวจสอบและการออกแบบทางธรณีเทคนิค

ดูบทความหลักที่: การตรวจสอบทางธรณีเทคนิค

โครงการอุโมงค์จะต้องเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบที่ครอบคลุมสภาพพื้นดินโดยการจัดเก็บตัวอย่างจากการเจาะรู (อังกฤษ: borehole) และโดยใช้เทคนิคทางธรณีฟิสิกส์อื่น ๆ จากนั้นจะทำการเลือกเครื่องจักรและวิธีการเปิดหน้าดินและการรองรับพื้นดิน ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงกับสภาพพื้นดินที่ไม่คาดฝัน ในการวางแผนเส้นทางการจัดแถวแนวนอนและแนวตั้งจะใช้ประโยชน์จากสภาพพื้นดินและน้ำที่ดีที่สุด

การศึกษาบนโต๊ะและที่ไซต์งานแบบทั่วไปอาจให้ข้อมูลไม่เพียงพอที่จะประเมินปัจจัยต่าง ๆ เช่นลักษณะการบล็อกของหิน สถานที่ตั้งที่แน่นอนของโซนรอยเลื่อน หรือเวลาตั้งตัว (อังกฤษ: Stand-up time) ของพื้นดินที่อ่อนนุ่ม สิ่งเหล่านี้อาจสร้างความกังวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานสร้างอุโมงค์เส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่ เพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติม อุโมงค์นำร่องหรือ drift อาจใช้ดันไปข้างหน้าตัวขุดหลัก อุโมงค์นี้จะง่ายกว่าในการสนับสนุนข้อมูลถ้าสภาพที่ไม่คาดคิดถูกตรวจพบ และจะสามารถควบรวมเข้ากับอุโมงค์จริง อีกทางเลือกหนึ่งคือการเจาะรูทดสอบในแนวนอนบางครั้งอาจจะเจาะนำไปข้างหน้าของเครื่องเจาะอุโมงค์

ปัจจัยธรณีเทคนิคอื่น ๆ ที่สำคัญ ได้แก่ :

• เวลาตั้งตัว เป็นระยะเวลาที่อุโมงค์จะสามารถรับน้ำหนักตัวเองได้โดยไม่ต้องมีโครงสร้างใด ๆ มารองรับเพิ่มเติม การรู้ว่าเวลานี้นานเท่าไรจะช่วยให้วิศวกรสามารถกำหนดได้ว่าจะต้องมีการขุดมากน้อยแค่ไหน ก่อนที่การรองรับจะเป็นสิ่งจำเป็น เวลาตั้งตัวยิ่งนานการขุดก็ยิ่งไปได้เร็ว โดยทั่วไปลักษณะบางอย่างของหินและดินเหนียวจะมีเวลาตั้งตัวที่นานมาก ๆ และดินทั่วไปที่เป็นทรายและมีเนื้อละเอียดจะมีเวลาตั้งตัวที่ต่ำกว่ามาก
• การควบคุมน้ำบาดาลเป็นสิ่งสำคัญมากในการก่อสร้างอุโมงค์ หากมีน้ำรั่วซึมเข้าไปในอุโมงค์ เวลาตั้งตัวจะลดลงอย่างมาก หากมีน้ำรั่วซึมเข้ามาในเพลาเจาะ มันจะกลายเป็นความไม่แน่นอนและจะไม่มีความปลอดภัยในการทำงาน เพื่อหยุดการรั่วซึมนี้มีวิธีการทั่วไปไม่กี่อย่าง อย่างหนึ่งที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการแช่แข็งพื้นดิน ในวิธีนี้ท่อจำนวนมากจะถูกดันลงไปในพื้นดินรอบ ๆ เพลาเจาะและมีการหล่อเย็นจนกว่าท่อเหล่านั้นจะเป็นน้ำแข็ง พื้นดินรอบ ๆ ท่อเหล่านั้นก็จะเป็นน้ำแข็งไปด้วย จนเพลาเจาะทั้งหมดถูกล้อมรอบไปด้วยดินแช่แข็ง เป็นการป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปข้างใน วิธีการที่พบมากที่สุดคือการติดตั้งหลายท่อลงไปในดินและเพียงแค่สูบน้ำออก วิธีนี้จะได้ผลสำหรับอุโมงค์และเพลาเจาะ
• รูปร่างของอุโมงค์ก็เป็นสิ่งที่สำคัญมากในการกำหนดเวลาตั้งตัว แรงโน้มถ่วงจะกดลงไปตรง ๆ บนอุโมงค์ ดังนั้นหากอุโมงค์มีความกว้างมากกว่าความสูง มันก็จะลำบากยิ่งขึ้นที่จะต้องรับน้ำหนักตัวเอง นี่เป็นการลดเวลาตั้งตัว หากอุโมงค์มีความสูงมากกว่าความกว้าง เวลาตั้งตัวก็จะเพิ่ม ทำให้โครงการง่ายขึ้น รูปร่างที่ยากที่สุดในการรองรับน้ำหนักตัวเองคืออุโมงค์รูปสี่เหลี่ยมจตุรัสหรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แรงก็ยากที่จะกระจายเปลี่ยนเส้นทางไปรอบอุโมงค์ทำให้มันยากมากที่จะรองรับน้ำหนักตัวเอง สิ่งเหล่านี้แน่นอนว่าขึ้นอยู่กับพื้นดินว่าเป็นวัสดุอะไร

ทางเลือกของอุโมงค์เมื่อเทียบกับสะพาน

 

อุโมงค์ฮาร์เบอร์ในบัลติมอร์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทางหลวงระหว่างรัฐ I-95 เป็นตัวอย่างหนึ่งของอุโมงค์ข้ามน้ำสร้างขึ้นแทนที่จะเป็นสะพาน

สำหรับการข้ามน้ำ อุโมงค์โดยทั่วไปจะแพงมากกว่าการสร้างสะพาน การพิจารณาเพื่อการเดินเรืออาจจำกัดการใช้สะพานสูง หรือช่วงความยาวสะพานที่ตัดกับสถานีขนส่งทางเรือจึงจำเป็นต้องทำเป็นอุโมงค์

สะพานมักจะต้องใช้พื้นที่บริเวณตีนสะพานบนแต่ละฝั่งที่มีขนาดใหญ่กว่าอุโมงค์ ในหลายพื้นที่ที่อสังหาริมทรัพย์มีราคาแพงเช่นแมนฮัตตันและในเมืองฮ่องกง สิ่งนี้เป็นปัจจัยที่แข็งแกร่งที่จะเลือกอุโมงค์มากกว่า โครงการบอสตันบิ๊กดิกได้แทนที่ถนนยกระดับด้วยระบบอุโมงค์เพื่อเพิ่มความจุการจราจร แอบการจราจร การเวนคืนที่ดิน การตบแต่งใหม่ และรวมตัวของเมืองกับสภาพริมน้ำ ในแฮมป์ตันโรดส์ รัฐเวอร์จิเนีย หลายอ​​ุโมงค์ได้รับการคัดเลือกแทนที่สะพานเมื่อพิจารณาในเชิงกลยุทธ์ ในกรณีที่มีความเสียหายสะพานจะกีดขวางไม่ให้เรือของกองทัพเรือสหรัฐออกจากสถานีทหารเรือนอร์ฟอล์ก

ถนนอุโมงค์ Queensway 1934 ลอดใต้แม่น้ำเมอร์ซีที่ลิเวอร์พูลได้รับการคัดเลือกเหนือสะพานสูงขนาดใหญ่ด้วยเหตุผลด้านการป้องกัน: มีความกลัวว่าเครื่องบินอาจทำลายสะพานในช่วงสงคราม ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสะพานขนาดใหญ่เพื่อให้เรือใหญ่ที่สุดในโลกสามารถที่จะเดินทางลอดไปได้ ได้รับการพิจารณาว่าสูงกว่าอุโมงค์เสียอีก ข้อสรุปที่คล้ายกันก็นำมาใช้กับอุโมงค์ Kingsway 1971 ลอดใต้แม่น้ำเมอร์ซี

อุโมงค์ข้ามน้ำที่ถูกสร้างขึ้นแทนสะพานได้แก่อุโมงค์ฮอลแลนด์และอุโมงค์ลินคอล์น ระหว่างรัฐนิวเจอร์ซีย์กับเมืองแมนฮัตตันในนิวยอร์กซิตี อุโมงค์ควีนมิดทาวน์ระหว่างแมนฮัตตันกับเมืองบอโรของเมืองควีนส์ที่ลองไอแลนด์ และอุโมงค์แม่น้ำเอลิซาเบธระหว่างนอร์ฟอล์กกับพอร์ตสมัท เวอร์จิเนีย อุโมงค์ Queensway 1934 ลอดใต้ถนนแม่น้ำเมอร์ซี อุโมงค์เวสเทิร์น Scheldt ในเซลันด์ เนเธอร์แลนด์ และอุโมงค์ North Shore Connector ในพิตส์เบิร์ก เพนซิลเวเนีย

เหตุผลอื่น ๆ สำหรับการเลือกอุโมงค์แทนที่จะเป็นสะพานจะรวมถึงการหลีกเลี่ยงปัญหากับคลื่นลม สภาพอากาศและการขนส่งในระหว่างการก่อสร้าง (อย่างเช่นอุโมงค์ลอดช่องแคบอังกฤษยาว 51.5 กิโลเมตร หรือ 32.0 ไมล์) เหตุผลด้านความงาม (รักษามุมมองเหนือพื้นดิน, ภูมิทัศน์และ ทิวทัศน์) และด้วยเหตุผลความจุน้ำหนัก (มันอาจจะเป็นไปได้มากกว่าที่จะสร้างอุโมงค์แทนสะพานที่แข็งแกร่งเพียงพอ)

การข้ามน้ำบางแห่งเป็นส่วนผสมของสะพานและอุโมงค์เช่น สะพานเออเรซุนด์ที่เชื่อมระหว่างเดนมาร์กกับสวีเดน และสะพานอุโมงค์อ่าวเชซาพีกในรัฐเวอร์จิเนีย

มีตัวอย่างของอันตรายกับอุโมงค์โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการเกิดเพลิงไหม้รถ เมื่อก๊าซเผาไหม้สามารถทำให้ผู้ใช้สำลักควัน อย่างเช่นที่เกิดขึ้นที่อุโมงค์ถนน Gotthard ในสวิตเซอร์แลนด์ในปี ค.ศ. 2001 หนึ่งในภัยพิบัติทางรถไฟที่เลวร้ายที่สุดเท่าที่เคยมีคืออุบัติเหตุรถไฟ Balvano เกิดจากรถไฟติดค้างอยู่ในอุโมงค์ Armi ในอิตาลีในปี ค.ศ. 1944 มีผู้โดยสารผู้เสียชีวิต 426 ราย

การวางแผนโครงการและประมาณการค่าใช้จ่าย

เงินของรัฐบาลเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างอุโมงค์ เมื่ออุโมงค์อยู่ในระหว่างการก่อสร้าง เศรษฐกิจและการเมืองจะเป็นปัจจัยขนาดใหญ่ในกระบวนการตัดสินใจ หน่วยบริหารโครงการเป็นส่วนหนึ่งของการบริหารจัดการการก่อสร้าง/การบริหารโครงการด้านงานวิศวกรรมโยธา ระยะเวลาโครงการจะต้องมีการระบุในโครงสร้างงานแยกย่อย (อังกฤษ: work breakdown structure (WBS)) และวิธีการเส้นทางวิกฤต (อังกฤษ: critical path method (CPM)) เพื่อเข้าใจเกี่ยวกับปริมาณเวลาโครงการต้องมีปริมาณของแรงงานและวัสดุที่ต้องใช้เป็นส่วนสำคัญของโครงการ นอกจากนี้ปริมาณของที่ดินที่จะต้องมีการขุดและเครื่องจักรที่เหมาะสมที่จำเป็น ก็ยังเป็นสิ่งสำคัญมากอีกด้วย เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานจำเป็นต้องใช้เงินจำนวนมาก การแสวงหาเงินทุนเหล่านี้เป็นสิ่งที่ท้าทาย

ความจำเป็นสำหรับโครงสร้างพื้นฐานเช่นอุโมงค์จะต้องมีการระบุ ข้อขัดแย้งทางการเมืองมีโอกาสที่จะก่อให้เกิดปัญหาอย่างที่เคยเกิดในปี ค.ศ. 2005 เมื่อสภาผู้แทนราษฎรสหรัฐได้ผ่านร่างกฎหมายอนุมัติงบประมาณของรัฐบาลกลาง 100 ล้านเหรียญสหรัฐในการสร้างอุโมงค์ในท่าเรือนิวยอร์ก อย่างไรก็ตามการท่าเรือแห่งนิวยอร์กและนิวเจอร์ซีย์ได้เพิกเฉยต่อกฎหมายดังกล่าว และไม่เคยขอเงินช่วยเหลือหรือขอให้มีโครงการ สถานะปัจจุบันของเศรษฐกิจได้สะท้อนให้เห็นถึงจำนวนเงินที่รัฐบาลสามารถให้แก่โครงการสาธารณะ เนื่องจากเงินของผู้เสียภาษีถูกส่งไปที่โครงการต่าง ๆ เช่นการสร้างอุโมงค์หรือโครงสร้างพื้นฐานอื่น ๆ ภาษีที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้เกิดปัญหา

งานก่อสร้าง

อุโมงค์จะถูกขุดผ่านประเภทของวัสดุที่แตกต่างตั้งแต่ดินเหนียวนุ่มจนถึงหินแข็ง วิธีการก่อสร้างอุโมงค์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นสภาพของดิน สภาพของน้ำใต้ดิน ความยาวและขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของอุโมงค์ ความลึกของอุโมงค์ การจัดส่งเพื่อสนับสนุนการขุดดิน การใช้งานและรูปร่างขั้นสุดท้ายของอุโมงค์ และการจัดการความเสี่ยงที่เหมาะสม

พื้นฐานของการก่อสร้างอุโมงค์ที่มีการใช้กันอยู่ทั่วไปมีสองประเภท คือ

1. อุโมงค์แบบขุดและกลบ สร้างขึ้นในร่องตื้นแล้วกลบด้านบน
2. อุโมงค์แบบเจาะ สร้างในไซต์งานโดยไม่ต้องรื้อพื้นดินด้านบนออก พวกมันมักจะมีหน้าตัดเป็นวงกลมหรือเกือกม้า

อนึ่ง ในปัจจุบันมีการสร้างอุโมงค์แบบท่อ (อังกฤษ: Immersed tube tunnel) โดยการสร้างท่อเหมือนหลอดบนฝั่ง แล้วนำไปวางบนพื้นทะเลหรือฝังตื้น ๆ ใต้พื้นทะเล

ขุดและกลบ

 

การก่อสร้างแบบขุดและกลบของรถไฟฟ้าปารีสในฝรั่งเศส

ขุดและกลบ เป็นวิธีที่ง่ายของการก่อสร้างอุโมงค์ตื้น ๆ โดยการขุดเป็นร่องและปิดเป็นหลังคาด้านบนด้วยโครงสร้างรองรับที่แข็งแรง พอที่จะแบกน้ำหนักของสิ่งที่จะถูกสร้างขึ้นเหนืออุโมงค์นั้น พื้นฐานของการขุดและกลบอุโมงค์มีอยู่สองรูปแบบ ได้แก่

1. วิธีจากล่างขึ้นบน (อังกฤษ: Bottom-up method): ร่องจะถูกขุดขึ้นเป็นส่วนด้านล่าง อาจต้องตอกเข็มตามความจำเป็น แล้วสร้างเป็นอุโมงค์ขึ้นด้านบน อุโมงค์อาจเทคอนกรีตในไซต์งาน หรือใช้คอนกรีตหล่อสำเร็จ ซุ้มโค้งแบบสำเร็จ หรือโค้งเหล็กลูกฟูก ในยุคแรกจะใช้การก่ออิฐ จากนั้นร่องจะถูกกลบอย่างระมัดระวังและพื้นผิวถูกปรับให้กลับเป็นเหมือนเดิม
2. วิธีจากบนลงล่าง (อังกฤษ: Top-down method): ตอนแรกจะสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่เหมือนกล่องคว่ำหน้า คือมีผนังรองรับด้านข้างโดยรอบและคานเหล็กปิดหัวที่ระดับพื้นดิน โดยวิธีการเช่นกำแพงสารละลายทึบน้ำ (อังกฤษ: slurry wall) (เป็นวิธีการควบคุมการแพร่กระจายของสารปนเปื้อนต่อน้ำใต้ดิน วัสดุที่ใช้ก่อสร้างกำแพงทึบน้ำทำจากดินเหนียวผสมเบนโทไนต์ หรือซีเมนต์ผสมเบนโทไนต์ หรือการอัดฉีดซีเมนต์ โดยจะก่อสร้างกำแพงทึบน้ำในแนวดิ่ง เพื่อควบคุมการแพร่กระจายของสารปนเปื้อนในแนวราบ สามารถก่อสร้างได้ทั้งด้านต้นน้ำและท้ายน้ำ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ของสิ่งแวดล้อม) หรือการปักเสาเข็มเจาะติดกัน (อังกฤษ: contiguous bored piling) จากนั้น ทำการขุดดินตื้นเพื่อสร้างหลังคาอุโมงค์ด้วยคานสำเร็จรูปหรือหล่อในแหล่ง จากนั้น พื้นผิวด้านบนจะถูกคืนสภาพยกเว้นช่องเปิดเพื่อเป็นทางเข้า การทำเช่นนี้จะช่วยให้คืนสภาพของการจราจรได้เร็วขึ้น การบริการและการใช้งานพื้นผิวอื่น ๆ การขุดอุโมงต์จะเกิดขึ้นภายใต้หลังคาอุโมงค์ถาวรและแผ่นพื้นจะถูกสร้างขึ้นเป็นฐาน

อุโมงค์ที่ตื้นมักจะเป็นแบบขุดและกลบ (ถ้าอยู่ใต้น้ำจะเป็นชนิดจุ่มน้ำ) ในขณะที่อุโมงค์ที่ลึกจะเป็นแบบขุด มักจะใช้วิธีโล่อุโมงค์ (อังกฤษ: tunnelling shield) สำหรับอุโมงค์ระดับกลางอาจใช้ได้ทั้งสองวิธี

กล่องแบบขุดและกลบขนาดใหญ่หลายกล่องมักจะใช้สำหรับสร้างสถานีรถไฟใต้ดินในเมือง เช่นสถานีรถไฟใต้ดินคานารีวาร์ฟในกรุงลอนดอน รูปแบบการก่อสร้างนี้โดยทั่วไปมีสองระดับซึ่งจะช่วยให้มีการประหยัดพื้นที่สำหรับห้องโถงขายตั๋ว ชานชาลา ทางเข้าของผู้โดยสารและทางออกฉุกเฉิน การระบายอากาศและการควบคุมควัน ห้องพักเจ้าหน้าที่และห้องอุปกรณ์ ภายในสถ​​านี Canary Wharf ถูกทำให้เหมือนโบสถ์ใต้ดินแห่งหนึ่งเนื่องจากขนาดที่แท้จริงของการขุดดิน การทำเช่นนี้ขัดกับสถานีแบบดั้งเดิมจำนวนมากในรถไฟใต้ดินลอนดอน ในที่ซึ่งอุโมงค์แบบเจาะถูกนำมาใช้สำหรับสถานีและทางเข้าของผู้โดยสาร อย่างไรก็ตามส่วนดั้งเดิมของเครือข่าย 'รถไฟใต้ดินลอนดอน' หรือ 'การรถไฟมหานครและเขต' ถูกสร้างขึ้นโดยใช้แบบขุดและกลบ เส้นทางรถไฟฟ้าระบบรางในยุคแรกและการก่อสร้างที่ใกล้กับผิวดินเหล่านี้ เป็นประโยชน์ในการระบายควันและไอน้ำที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

ข้อเสียที่สำคัญของการขุดและกลบก็คือ การทำให้เกิดการกีดขวางอย่างกว้างขวางในระดับพื้นผิวในระหว่างการก่อสร้าง สิ่งนี้และความพร้อมของไฟฟ้​​าระบบรางได้ทำให้ระบบขนส่งใต้ดินของลอนดอน เปลี่ยนไปใช้วิธีการสร้างอุโมงค์แบบเจาะในระดับที่ลึกกว่าเดิมไปจนถึงช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19

เครื่องเจาะ

ดูบทความหลักที่: เครื่องเจาะอุโมงค์

 

เครื่องเจาะอุโมงค์ที่ใช้ในการขุดอุโมงค์ Gotthard Base (สวิตเซอร์แลนด์), อุโมงค์ที่ยาวที่สุดในโลก

เครื่องเจาะอุโมงค์ (อังกฤษ: Tunnel Boring Machine (TBM)) และระบบสำรองที่เกี่ยวข้องจะใช้ในกระบวนการอัตโนมัติอย่างสูงสำหรับการขุดอุโมงค์อย่างครบวงจร เป็นการลดค่าใช้จ่ายในการขุดอุโมงค์ ในการใช้งานในเมืองเป็นส่วนใหญ่ การเจาะอุโมงค์ถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพด้านค่าใช้จ่ายดีกว่าเมื่อเทียบกับการวางรางและถนนบนพื้นผิว ราคาของอาคารและที่ดินที่แพงและการจัดซื้อที่อาจต้องใช้เวลานานจะถูกกำจัดออกไป ข้อเสียของ TBM เกิดขึ้นจากขนาดที่มักจะใหญ่และความยากลำบากในการขนส่ง TBM ขนาดใหญ่ไปยังไซต์งานการก่อสร้างอุโมงค์ หรือ (อีกทางหนึ่ง) ค่าใช้จ่ายที่สูงในการประกอบ TBM ในสถานที่ขุดเจาะที่มักจะอยู่ในบริเวณที่จะสร้างอุโมงค์

TBM มีการออกแบบที่หลากหลายที่สามารถทำงานในหลายสภาพตั้งแต่หินแข็งจนถึงดินชุ่มน้ำ บางชนิดของ TBM เป็นเครื่องที่ใช้สารละลายเบนโทไนต์และแรงดันดินแบบสมดุล ซึ่งจะมีห้องแรงดันสูงอยู่ด้านหน้าของเครื่องที่ช่วยให้มันทำงานได้ในสภาวะที่ยากลำบากใต้พื้นน้ำ Pressurizes ห้องนี้จะอัดแรงดันไปที่ชั้นดินข้างหน้าของหัวตัดของเครื่อง TBM เพื่อทำสมดุลกับแรงดันของน้ำ ผู้ขับเครื่องจะทำงานในความดันอากาศปกติอยู่ด้านหลังห้องแรงดันนี้ แต่บางครั้งอาจจะต้องเข้าไปในห้องนี้เพื่อเปลี่ยนหรือซ่อมแซมหัวตัด กระบวนการนี้ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเช่นการรักษาพื้นดินท้องถิ่นหรือการหยุดเครื่อง TBM ที่ตำแหน่งที่ไม่มีน้ำ แม้จะมีปัญหาเหล​​่านี้ TBM ก็ยังเป็นที่ต้องการในขณะนี้มากกว่าวิธีการขุดอุโมงค์แบบเก่าในอากาศที่ถูกบีบอัด ที่มีห้องล็อกอากาศ/ลดแรงดันอยู่ด้านหลังของเครื่อง TBM ซึ่งผู้ปฏิบัติงานจะต้องทำงานในความดันสูง และเมื่อเลิกงานจะต้องผ่านขั้นตอนการลดแรงดันเหมือนนักดำน้ำในทะเลลึก

ในเดือนกุมภาพันธ์ปี ค.ศ. 2010 บริษัท Aker Wirth ได้จัดส่งเครื่อง TBM ไปให้ในงานขยายสถานีพลังงาน ลินท์-ลิมเมิร์น ในสวิตเซอร์แลนด์ หลุมเจาะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 8.03 เมตร (26.3 ฟุต) เครื่องเจาะ TBM สี่ตัวใช้สำหรับการขุดอุโมงค์ Gotthard Base ในสวิสยาว 57 กิโลเมตร (35 ไมล์) มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 9 เมตร (30 ฟุต) เครื่อง TBM ขนาดที่ใหญ่กว่าสร้างขึ้นเพื่อเจาะอุโมงค์ Green Heart (ดัตช์: อุโมงค์ Groene Hart) เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ HSL- Zuid ในเนเธอร์แลนด์มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 14.87 เมตร (48.8 ฟุต) ซึ่งในทางกลับถูกแทนที่โดยถนนวงแหวน มาดริด M30 ในสเปน และอุโมงค์ลอดใต้แม่น้ำ Yangtze (อุโมงค์ Chong Ming) ในเซี่ยงไฮ้ของจีน ทั้งหมดของเครื่องเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นอย่างน้อยบางส่วนโดยบริษัท Herrenknecht. ณ เดือนสิงหาคม ค.ศ. 2013 เครื่อง TBM ที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ "บิ๊กเบอร์ธา" ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 57.5 ฟุต (17.5 เมตร) สร้างโดย Hitachi Zosen คอร์ปอเรชันซึ่งทำการขุดทางทดแทนสะพานอุโมงค์อะแลสกาเวย์ ในซีแอตเติล วอชิงตัน (US)

เตะดิน

เตะดิน (อังกฤษ: clay-kicking) เป็นวิธีการเฉพาะที่มีการพัฒนาในสหราชอาณาจักรในการขุดอุโมงค์ขุดด้วยมือบนโครงสร้างของดินเหนียว (อังกฤษ: clay) (ชื่อของเนื้อดิน (soil texture) ซึ่งประกอบด้วยสัดส่วนโดยมวลของกลุ่มอนุภาคดินเหนียวตั้งแต่ร้อยละ 40 ขึ้นไป และกลุ่มอนุภาคทรายไม่เกินร้อยละ 45 และดินอนุภาคทรายแป้ง (silt) ไม่เกินร้อยละ 40) ที่แข็งแรง ซึ่งแตกต่างจากวิธีการขุดด้วยมือก่อนหน้านี้ที่ใช้อีเต้อ (อังกฤษ: mattocks) ซึ่งใช้กับโครงสร้างของดินทั่วไป (อังกฤษ: soil) (เทหวัตถุธรรมชาติซึ่งเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก เป็นวัตถุที่ค้ำจุนการเจริญเติบโตและการทรงตัวของต้นไม้ ประกอบด้วยแร่ธาตุและอินทรียวัตถุต่าง ๆ และมีลักษณะชั้นแตกต่างกัน ซึ่งแต่ละชั้นที่อยู่ต่อเนื่องกันจะมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันตามกระบวนการกำเนิดดิน ที่เป็นผลสืบเนื่องมาจากการกระทำร่วมกันของภูมิอากาศ พืชพรรณ วัตถุต้นกำเนิดดิน ตลอดทั้งระยะเวลาและความต่างระดับของพื้นที่ในบริเวณนั้น) ที่จะต้องใช้แรงมาก เตะดินค่อนข้างเงียบและด้วยเหตุนี้เองที่มันไม่ได้เป็นอันตรายต่อโครงสร้างพื้นฐานของดินอ่อน

ปล่อง

 

ภาพวาดในปี ค.ศ. 1886 แสดงระบบการระบายอากาศและระบบระบายน้ำของอุโมงค์รถไฟเมอร์ซี

ปล่อง (ช่องชาร์ฟ) ทางเข้าชั่วคราวบางครั้งเป็นสิ่งจำเป็นในระหว่างการขุดอุโมงค์ มันมักจะกลมและเจาะตรงลงไปจนถึงระดับอุโมงค์ ปล่องปกติจะมีผนังเป็นคอนกรีตและมักจะถูกสร้างขึ้นเป็นแบบถาวร เมื่อปล่องทางเข้าเสร็จสมบูรณ์ เครื่องTBM จะถูกหย่อนลงไปที่ด้านล่างและเริ่มต้นการขุดได้ ปล่องเป็นทางเข้าและทางออกหลักของอุโมงค์จนกว่าโครงการจะเสร็จสมบูรณ์ หากอุโมงค์มีความยาวมาก ปล่องอาจมีการสร้างหลายจุดเพื่อให้มีทางเข้าออกของอุโมงค์อยู่ใกล้กับพื้นที่ที่ไม่ถูกขุด

หลังจากการก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ ปล่องเข้าออกมักจะใช้เป็นช่องระบายอากาศและยังอาจใช้เป็นทางออกฉุกเฉินได้อีกด้วย

เทคนิคคอนกรีตแบบพ่น

วิธีสร้างอุไมงค์แบบออสเตรียใหม่ (อังกฤษ: New Austrian Tunneling Method (NATM)) ได้รับการพัฒนาในปี 1960s และเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดของในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่ใช้การวัดแบบคำนวณและเชิงประจักษ์ในเวลาจริง เพื่อหาการสนับสนุนที่มีประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยที่สูงที่สุดสำหรับการซับในของอุโมงค์ แนวคิดหลักของวิธีนี้คือการใช้ความเครียดทางธรณีวิทยาของมวลหินโดยรอบ เพื่อรักษาเสถียรภาพของตัวอุโมงค์เอง โดยการกำหนดค่าการยืดหยุ่นและค่าความเครียดที่วัดได้ให้ใหม่กับหินโดยรอบ เพื่อป้องกันไม่ให้โหลดจำนวนเต็มกดทับลงไปบนโครงสร้างที่รองรับตัวอุโมงค์. โดยขึ้นอยู่กับการวัดด้านปฐพีเทคนิค ภาคตัดขวางทางธรณีวิทยาที่ดีที่สุดจะถูกคำนวณออกมา การขุดจะได้รับการคุ้มครองทันทีหลังจากขุดโดยคอนกรีตพ่นเป็นชั้น ๆ ที่ปกติจะเรียกว่า shotcrete มาตรการในการรองรับน้ำหนักอื่น ๆ อาจรวมถึงการทำซุ้มประตูเหล็ก และเหล็กเสียบ (อังกฤษ: rockbolts) และตาข่าย การพัฒนาทางเทคโนโลยีในการฉีดพ่นคอนกรีตมีผลให้มีการเพิ่มเหล็กและเส้นใยพอลิโพรพิลีน เข้ามาผสมกับคอนกรีตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของการซับใน ซึ่งจะสร้างวงแหวนแบกโหลดตามธรรมชาติที่ช่วยลดความผิดปกติของหิน

 

อุโมงค์สาธารณูปโภค Illowra Battery ที่ Port Kembla หนึ่งในหลายบังเกอร์ทางตอนใต้ของซิดนีย์

โดยการตรวจสอบพิเศษ วิธี NATM มีความยืดหยุ่นมาก แม้ในการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดของความแน่นอนของสภาพทางปฐพีเทคนิคของหินในระหว่างการทำงานอุโมงค์ คุณสมบัติของหินที่วัดได้ทำให้เกิดเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการเสริมสร้างความแข็งแกร่งของอุโมงค์ ในทศวรรษที่ผ่านมา การขุดเจาะพื้นดินนุ่มที่สามารถทำได้ยาวถึง 10 กิโลเมตร (6.2 ไมล์) กลายเป็นเรื่องธรรมดา

การดันท่อ

ดูบทความหลักที่: การดันท่อ

ในการดันท่อ (อังกฤษ: Pipe jacking) เครื่องดันแบบไฮโดรลิกจะใช้ในการดันเพื่อทำเป็นท่อพิเศษผ่านพื้นดินที่อยู่เบื้องหลัง TBM หรือโล่ ใช้กันทั่วไปในการสร้างอุโมงค์ภายใต้โครงสร้างที่มีอยู่เช่นถนนหรือทางรถไฟ อุโมงค์ที่สร้างขึ้นโดยการดันท่อตามปกติมีขนาดเล็ก ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางสูงสุดประมาณ 3.2 ม.

การดันกล่อง

การดันกล่อง (อังกฤษ: Boxjacking) คล้ายกับการดันท่อ แต่แทนที่จะเป็นท่อ แต่เป็นกล่องรูปอุโมงค์ กล่องที่ถูกดันอาจมีช่วงยาวกว่าท่อดันที่มีช่วงยาวของกล่องในบางส่วนที่เกินกว่า 20 เมตร หัวตัดปกติจะถูกใช้ที่ด้านหน้าของกล่องที่ถูกดันและการขุดปกติจะทำโดยตัวขุดจากภายในกล่อง

อุโมงค์ใต้น้ำ

 

อุโมงค์ปลาฉลามที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำจอร์เจีย

ดูบทความหลักที่: อุโมงค์ใต้ทะเล

มีหลายวิธีในการสร้างอุโมงค์ใต้น้ำ มีสองวิธีที่พบมากที่สุดคือแบบขุดเจาะและแบบจุ่มน้ำ ตัวอย่างได้แก่ อุโมงค์ Bjørvika และอุโมงค์ Marmaray อุโมงค์แบบลอยโผล่บนน้ำเป็นแนวทางใหม่ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา แต่ยังไม่มีอุโมงค์ดังกล่าวสร้างขึ้นในปัจจุบัน

ทางชั่วคราว

ในระหว่างการก่อสร้างอุโมงค์ มักจะสะดวกในการสร้างระบบรางชั่วคราวโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อขนดินที่ขุดออกมาด้านนอก ระบบรางชั่วคราวมักจะเป็นแบบรางแคบเพื่อที่จะสามารถสร้างเป็นรางคู่ เพื่อให้ทำเป็นรางเปล่าและรางขนโหลดได้ในเวลาเดียวกัน ทางชั่วคราวจะถูกแทนที่ด้วยทางถาวรเมื่อโครงการเสร็จสิ้น ทางถาวรจึงถูกเรียกว่า "Perway"

การขยายตัว

 

อุโมงค์สาธารณูปโภคในกรุงปราก

ยานพาหนะหรือการจราจรที่ใช้อุโมงค์สามารถเติบโตเร็วกว่าตัวอุโมงค์เอง จึงต้องมีการเปลี่ยนหรือขยายตัว อุโมงค์ Gib ใกล้ Mittagong แต่เดิมเป็นแบบรางเดี่ยว จึงถูกแทนที่ด้วยอุโมงค์แบบรางคู่ โดยที่อุโมงค์เดิมถูกใช้สำหรับปลูกเห็ด อุโมงค์ Rhyndaston ถูกขยายโดยใช้ TBM ที่ยืมมาเพื่อที่จะสามารถรองรับตู้คอนเทนเนอร์มาตรฐานได้

อุโมงค์แบบรางคู่ในปี ค.ศ. 1836 ยาวหนึ่งไมล์จาก Edge Hill ไปยัง Lime Street ในลิเวอร์พูลได้ถูกริ้อย้ายออกทั้งหมด (ยกเว้นช่วง 50 เมตรจาก Edge Hill) เพื่อทำเป็นแบบสี่ราง อุโมงค์ถูกดัดแปลงให้เป็นแบบสี่รางด้วยวิธีขุดที่ลึกมากและมีส่วนที่เป็นอุโมงค์สี่รางเพียงระยะสั้น ๆ บริการของรถไฟไม่ได้ถูกขัดจังหวะในระหว่างการทำงาน รูปถ่ายระหว่างการทำงานสามารถดูได้จาก: อุโมงค์ออเบิร์นเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการแทนที่อุโมงค์ด้วยวิธีการขุดเปิด (อังกฤษ: open cut)

นอกจากนี้อุโมงค์ยังสามารถขยายขนาดโดยการลดระดับพื้นให้ต่ำลง

หลุมที่สร้างแบบเปิด

หลุมที่สร้างแบบเปิด (อังกฤษ: Open building pit) ประกอบด้วยขอบเขตแนวนอนและแนวตั้งที่กันไม่ให้น้ำใต้ดินและดินเข้าไปในบ่อ มีทางเลือกและรูปแบบผสมที่มีศักยภาพหลายอย่างสำหรับขอบเขต (แนวนอนและแนวตั้ง) ของหลุมที่สร้าง ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดจากการขุดและกลบก็คือหลุมที่สร้างจะไม่มีหลังคา

วิธีการก่อสร้างอื่น ๆ

• เจาะและระเบิด (อังกฤษ: Drill and blasting)
• เครื่องเจาะไฮโดรลิค (อังกฤษ: Hydraulic splitter)
• เครื่องกั้นสารละลายข้น (อังกฤษ: Slurry-shield machine)
• วิธีก่อสร้างด้วยกำแพงและหลังคา (อังกฤษ: Wall-cover construction method)

ประเภทของอุโมงค์

อุโมงค์แบบดาดฟ้าสองชั้นและแบบอเนกประสงค์

 

ส่วนหนึ่งของสะพานซานฟรานซิสโก - อ่าวโอกแลนด์ผ่านเกาะ Yerba Buena ที่มีช่องทางจราจรอยู่ชั้นบน

อุโมงค์บางแห่งมีดาดฟ้าสองชั้น ตัวอย่างเช่นสะพานซานฟรานซิสโก-อ่าวโอกแลนด์ (เสร็จสมบูรณ์ในปี ค.ศ. 1936) มีช่วงสำคัญสองช่วงเชื่อมโยงถึงกันโดยอุโมงค์สองชั้นผ่านเกาะ Yerba Buena ซึ่งเป็นอุโมงค์แบบเจาะที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่ที่สุดในโลก การก่อสร้างนี้เป็นการผสมกันระหว่างรางสองทิศทางและทางเดินรถบรรทุกบนชั้นล่างกับรถยนต์ชั้นบน ตอนนี้ได้มีการเปลี่ยนเป็นการจราจรทางเดียวบนแต่ละชั้นดาดฟ้า

ในสหราชอาณาจักร อุโมงค์ Queensway 1934 ลอดใต้แม่น้ำเมอร์ซีระหว่างลิเวอร์พูลและ Birkenhead เดิมจะมีถนนที่มียานพาหนะวิ่งบนดาดฟ้าชั้นบนและรถรางที่ชั้นล่าง ในระหว่างการก่อสร้างการใช้งานของรถรางที่ถูกยกเลิก ชั้นล่างจึงถูกใช้สำหรับสายเคเบิล ท่อและที่หลบภัยจากอุบัติเหตุฉุกเฉิน

ในเขตปกครองพิเศษฮ่องกง (ของจีน) อุโมงค์ Lion Rock ที่สร้างขึ้นในช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1960 เชื่อมต่อเกาลูนใหม่กับเมืองใหม่ Sha Tin มีช่องทางด่วนและท่อระบายน้ำ อุโมงค์สองชั้นเร็ว ๆ นี้ที่มีทั้งสองชั้นสำหรับยานยนต์คืออุโมงค์ถนน Fuxing ในเซี่ยงไฮ้ ประเทศจีน รถยนต์จะวิ่งอยู่บนดาดฟ้าชั้นบนสองเลน และยานพาหนะที่หนักกว่าวิ่งบนเลนเดี่ยวที่ดาดฟ้าชั้นล่าง

อุโมงค์อเนกประสงค์มีวัตถุประสงค์ในการใช้มากกว่าหนึ่งอย่าง อุโมงค์สมาร์ทในประเทศมาเลเซียเป็นอุโมงค์อเนกประสงค์ควบคุมน้ำท่วมแห่งแรกของโลก ที่ใช้ทั้งในการระบายการจราจรและระบายน้ำท่วมเป็นครั้งคราวในกัวลาลัมเปอร์

ท่อสาธารณูปโภคที่ใช้ร่วมกัน (อังกฤษ: common utility duct) หรืออุโมงค์ยูทิลิตี้จะให้บริการกับงานสาธารณูปโภคมากกว่าหนึ่งรายที่เป็นงานบริการที่แตกต่างกันได้ การใช้อุโมงค์ร่วมกันนี้สามารถทำให้องค์กรลดค่าใช้จ่ายของการสร้าง และการบำรุงรักษาสาธารณูปโภคของตนเองได้อย่างมาก

ทางสัญจรที่มีหลังคา (Covered passageways)

 

Dark Gate คริสต์ศตวรรษที่ 19 ใน Esztergom ฮังการี

สะพานลอยบางครั้งจะถูกสร้างขึ้นเพื่อคร่อมถนนหรือแม่น้ำหรือรถไฟด้วยซุ้มประตูที่ทำจากอิฐหรือเหล็ก จากนั้นก็ปรับระดับพื้นผิวด้วยดิน ในศัพท์ของรถไฟ ทางวิ่งในระดับพื้นผิวที่มีการสร้างคร่อมข้างบนปกติจะถูกเรียกว่า "ทางที่มีหลังคา" (อังกฤษ: covered way)

เพิงหิมะ (อังกฤษ: snow shed) เป็นอุโมงค์เทียมชนิดหนึ่งที่สร้างขึ้นเพื่อป้องกันทางรถไฟจากหิมะถล่ม ในทำนองเดียวกัน "อุโมงค์เหล็ก" Stanwell Park ที่นิวเซาธ์เวลส์ บนทางรถไฟสายชายฝั่งตอนใต้ เป็นตัวป้องกันสายทางจากหินถล่ม

ความปลอดภัยและการรักษาความปลอดภัย

เนื่องจากอุโมงค์เป็นพื้นที่ปิด ไฟสามารถมีผลกระทบอย่างมากกับผู้ใช้ อันตรายหลักคือการผลิตก๊าซและควัน ถึงแม้คาร์บอนมอนอกไซด์จะมีความเข้มข้นต่ำแต่มีความเป็นพิษสูง ไฟไหม้อุโมงค์ Gotthard ฆ่าคนไป 11 คนในปี ค.ศ. 2001 เหยื่อทั้งหมดขาดอากาศหายใจเนื่องจากควันและการสูดดมก๊าซ กว่า 400 ผู้โดยสารเสียชีวิตในอุบัติเหตุรถไฟ Balvano ในอิตาลีในปี ค.ศ. 1944 เมื่อหัวรถจักรหยุดในอุโมงค์ช่วงยาว พิษคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิต ในไฟใหม้อุโมงค์ Caldecott ปี ค.ศ. 1982 ส่วนใหญ่ของการเสียชีวิตเกิดจากควันพิษมากกว่าจากการชนกันตอนแรก

อุโมงค์ยานพาหนะมักจะต้องการปล่องระบายอากาศและพัดลมไฟฟ้า เพื่อระบายก๊าซไอเสียที่เป็นพิษออกไปในระหว่างการบริการประจำวัน อุโมงค์รถไฟมักต้องการมีการเปลี่ยนแปลงของอากาศน้อยกว่าต่อชั่วโมง แต่ก็ยังอาจจำเป็นต้องมีการระบายอากาศแบบบังคับ ทั้งสองประเภทของอุโมงค์มักจะมีข้อบังคับเพื่อเพิ่มการระบายอากาศภายใต้เงื่อนไขที่ฉุกเฉินเช่น ในกรณีไฟไหม้ ถึงแม้จะมีความเสี่ยงของการเพิ่มอัตราการเผาไหม้ผ่านการไหลของอากาศที่เพิ่มขึ้น สิ่งที่มุ่งเน้นหลักอยู่ที่การจัดหาอากาศที่ใช้หายใจได้ ให้กับบุคคลที่ติดอยู่ในอุโมงค์เช่นเดียวกับให้กับนักดับเพลิง

เมื่อมีอุโมงค์ขนานและแยกต่างหาก ประตูฉุกเฉินแบบอัดลมแต่ไม่ล๊อกมักจะนำมาติดตั้ง เพื่อช่วยให้บุคลากรที่ติดอยู่หนีออกจากอุโมงค์ที่เต็มไปด้วยควันผ่านทางอุโมงค์ขนาน

อุโมงค์ขนาดใหญ่และมีการใช้งานอย่างหนักเช่นอุโมงค์ Big Dig ในบอสตัน แมสซาชูเซตส์อาจจะมีบุคลากรดำเนินงานประจำศูนย์ตลอด 24 ชั่วโมงโดยเฉพาะเพื่อทำการตรวจสอบและรายงานเกี่ยวกับสภาพการจราจรและตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉิน อุปกรณ์เฝ้าระวังด้วยวิดีโอมักจะถูกนำมาใช้ และภาพในเวลาจริงของสภาพการจราจรของทางหลวงบางจุดประชาชนทั่วไปอาจจะดูได้ผ่านทางอินเทอร์เน็ต

ตัวอย่างของอุโมงค์

ในประวัติศาสตร์

ดูบทความหลักที่: ประวัติศาสตร์ของการรถไฟฟ้าขนส่งมวลชน

 

ภาพแสดงสามช่องทางด้านตะวันออกของอุโมงค์ Edge Hill ในลิเวอร์พูลที่สร้างขึ้นด้วยการขุดลึกด้วยมือ อุโมงค์ด้านซ้ายกับรางเป็นอุโมงค์ระยะสั้นของถนนคราวน์ 1846 ตัวที่สอง ถัดไปทางขวาที่ถูกพุ่มไม้บังไว้บางส่วนเป็นอุโมงค์ Wapping 1829 ยาว 2.03 กิโลเมตร (1.26 ไมล์) ถัดไปอีกทางขวาที่พงไม้บังไว้เช่นกันเป็นอุโมงค์ถนน Crown 1829 ระยะสั้นดั้งเดิม

 

ส่วนสั้น ๆ ที่เหลืออยู่ของอุโมงค์ Edge Hill 1836 ไป Lime Street ในลิเวอร์พูล นี้เป็นอุโมงค์รถไฟที่เก่าแก่ที่สุดในโลกที่ยังคงอยู่ในการใช้งาน

 

อุโมงค์ Donner Pass Summit (# 6) ยาว 1,659 ฟุต (506 เมตร) เปิดให้บริการระหว่างปี ค.ศ. 1868-1993

 

เพื่อเข้าสู่ Lime Street ในลิเวอร์พูล อุโมงค์สองรางดั้งเดิมถูกรื้อออกเพื่อทำการขุดลึก สะพานถนนที่เห็นตลอดการขุดเป็นหินแข็งซึ่งเป็นผลให้กลายเป็นอุโมงค์สั้นเป็นระยะ ๆ

 

เครื่องเจาะหินด้วยลมในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ประดิษฐ์คิดค้นโดย Germain Sommeiller และใช้ในการเจาะอุโมงค์ขนาดใหญ่ครั้งแรกผ่านเทือกเขาแอลป์

ประวัติศาสตร์ของอุโมงค์โบราณและการขุดอุโมงค์ในโลกจะมีการทบทวนในแหล่งต่าง ๆ ซึ่งรวมถึงตัวอย่างมากมายของโครงสร้างเหล่านี้ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน บางอุโมงค์โบราณและสมัยใหม่ที่รู้จักกันดีได้ถูกนำเสนอสั้น ๆ ด้านล่าง

• อุโมงค์ใต้น้ำที่อ้างว่าเก่าแก่ที่สุดของโลก คือ Terelek kaya tüneli ลอดใต้ แม่น้ำ Kızıl ทางตอนใต้เล็กน้อยของเมือง Boyabat และ Durağan ในตุรกีเพียงแค่ท้ายน้ำจากแม่น้ำ Kizil พบกับแคว Gökırmak อุโมงค์ในปัจจุบันอยู่ใต้ส่วนที่แคบจุดหนึ่งของทะเลสาบ ที่เกิดขึ้นจากเขื่อนที่อยู่ไกลไม่กี่กิโลเมตรไปทางท้ายน้ำ คาดว่าจะมีการสร้างขึ้นมากกว่า 2000 ปีที่ผ่านมาอาจจะโดยอารยธรรมเดียวกันกับที่สร้างสุสานหลวงบนหน้าผาหินที่อยู่ใกล้เคียง คาดว่าจะมีวัตถุประสงค์ทางด้านการป้องกัน
• qanat หรือ kareez แห่งเปอร์เซียเป็นระบบการบริหารจัดการน้ำที่ใช้เพื่อแจกจ่ายน้ำที่เชื่อถือได้ เพื่อการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์หรือเพื่อการชลประทานในสภาพอากาศที่ร้อน แห้งแล้ง และกึ่งแห้งแล้ง qanat ที่ลึกที่สุดอยู่ในเมืองของอิหร่านชื่อ Gonabad ซึ่งหลังจาก 2700 ปีที่ผ่านมายังคงให้น้ำดื่มและน้ำเพื่อการเกษตรแก่ประชากรเกือบ 40,000 คน ความลึกของบ่อหลักของมันคือมากกว่า 360 เมตร (1,180 ฟุต) และความยาวของมันคือ 45 กิโลเมตร (28 ไมล์)
• หนึ่งในเครือข่ายการระบายน้ำและน้ำเสียแรกที่รู้จักกันในรูปแบบของอุโมงค์ถูกสร้างขึ้นที่ Persepolis ในอิหร่านในเวลาเดียวกันการก่อสร้างรากฐานของมันเมื่อ 518 ปีก่อนคริสต์ศักราช ในสถานที่ส่วนใหญ่เครือข่ายถูกขุดในหินแข็งของภูเขา แลัวกลบด้วยหินขนาดใหญ่ตามด้วยดินและกรวดเพื่อให้มีระดับเดียวกับพื้นดิน ในระหว่างการตรวจสอบและการสำรวจ ส่วนยาวของอุโมงค์หินที่มีลักษณะคล้ายกันขยายพื้นที่ไปใต้พระราชวังถูกสำรวจโดย Herzfeld และต่อมาโดยชมิดต์และทีมนักโบราณคดีของพวกเขา
• อุโมงค์เฮเซคียาถูกสร้างขึ้นก่อนคริสต์ศักราช 701 ปี สำหรับแจกจ่ายน้ำเพื่อการป้องกันจากการโจมตีแบบปิดล้อม
• ท่อระบายน้ำ Eupalinian บนเกาะซามอส (North Aegean กรีซ) ถูกสร้างขึ้นก่อนคริสต์ศักราช 520 ปีโดยวิศวกรกรีกโบราณ Eupalinos แห่ง Megara ภายใต้สัญญากับชุมชนท้องถิ่น Eupalinos จัดการเพื่อที่ว่าอุโมงค์จะเริ่มจากทั้งสองด้านของภูเขา Kastro ทั้งสองทีมทำงานไปพร้อม ๆ กันและพบกันที่ตรงกลางด้วยความแม่นยำเป็นเลิศซึ่งเป็นสิ่งที่ยากมากในเวลานั้น ท่อระบายน้ำนี้มีความสำคัญในการป้องกันอย่างมาก เพราะมันวิ่งอยู่ใต้ดินและมันก็จะต้องไม่ถูกพบได้โดยง่ายโดยศัตรูที่อาจตัดการจ่ายน้ำประปาให้กับเมือง Pythagoreion ที่เป็นเมืองหลวงเก่าของเกาะซามอส การดำรงอยู่ของอุโมงค์ถูกบันทึกไว้โดย Herodotus (เช่นเดียวกับ กำแพงกันคลื่นและท่าเรือ และสิ่งมหัศจรรย์ที่สามของเกาะคือวิหารเฮรา ที่คนเป็นจำนวนมากคิดว่าเป็นสิ่งที่ใหญ่ที่สุดในอารยธรรมกรีกโบราณ) ตำแหน่งที่ชัดเจนของอุโมงค์เป็นเพียงการจัดตั้งขึ้นใหม่ในคริสต์ศตวรรษที่ 19 โดยนักโบราณคดีชาวเยอรมัน อุโมงค์ที่เหมาะสมยาว 1.030 กิโลเมตร (3,380 ฟุต) และผู้เข้าชมยังสามารถเข้าไปใน Eupalinos tunnel.
• Via Flaminia เป็นถนนโรมันที่สำคัญ ลึกเข้าไปในช่องผ่าน Furlo ใน Apennines ทะลุอุโมงค์ที่จักรพรรดิ Vespasian ได้สั่งให้สร้างขึ้นในปี ค.ศ. 76-77 ถนนที่ทันสมัยชื่อ SS 3 Flaminia ยังคงใช้อุโมงค์นี้ซึ่งย้อนหลังไปถึงศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช; เศษของอุโมงค์ก่อนหน้านี้ (หนึ่งในอุโมงค์ถนนสายแรก) ยังคงสามารถมองเห็นได้
• อุโมงค์คลอง Sapperton บนแม่น้ำเทมส์และคลองเซเวินในอังกฤษ ขุดผ่านเนินเขาซึ่งเปิดในปี 1789 ยาว 3.5 กิโลเมตร (2.2 ไมล์) ระยะยาวและอนุญาตให้ใช้เรือขนส่งถ่านหินและสินค้าอื่น ๆ ได้ เหนืออุโมงค์คลองนี้จะมีอุโมงค์รถไฟยาวสาย Sapperton ซึ่งรองรับเส้นทางรถไฟสาย "โกลเด้นวัลเลย์" ระหว่างสวินดอนและกลอสเตอร์
• อุโมงค์สต็อดดาร์ตสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1796 ในเมือง Chapel-en-le-Frith ใน Derbyshire มีชื่อเสียงที่เป็นอุโมงค์รถไฟที่เก่าแก่ที่สุดในโลก รถรางแต่เดิมลากด้วยม้า
• อุโมงค์ดาร์บี้ในซาเลม แมสซาชูเซตส์สร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1801 โดยผู้ลักลอบนำเข้าสินค้าว่าจ้างทหารกองหนุนท้องถิ่นเพื่อการลักลอบนำเข้าสินค้าและซ่อนสิ่งผิดกฎหมายใน 5 บ่อของสวนสาธารณะในเมือง อุโมงค์ถูกสร้างขึ้นเนื่องจาก ประธานาธิบดีโทมัส เจฟเฟอร์สัน ได้สั่งให้ทหารกองหนุนท้องถิ่นช่วยหน่วยงานศุลกากรเก็บของลักลอบนำเข้าจากทุก ๆ ท่าเรือ อุโมงค์วิ่ง 3 ไมล์เชื่อมต่อหลายท่าเรือในเมืองไปยังสถานีรถไฟใต้ดินแห่งหนึ่ง ตามทางที่ผ่านอุโมงค์จะเชื่อมต่อบ้านของนักธุรกิจและนักการเมืองที่ประสบความสำเร็จเข้ากับร้านค้า ธนาคารและพิพิธภัณฑ์ของพวกเขา สมาชิกของกองทุนสามัญแห่งซาเลม (อังกฤษ: Members of the Salem Commons Fund) ได้ซ่อนอุโมงค์เหล่านี้ไว้เบื้องหลังโครงการที่จะถมบ่อและปรับระดับของพื้นที่ ดินที่ได้จากการขุดอุโมงค์ก็ถูกซ่อนไว้ในบ่อเหล่านั้น และถูกใช้ในการถมแม่น้ำเพื่อสร้างท่าเรือใหม่เพื่อเชื่อมต่ออุโมงค์เข้าด้วยกัน นักการเมืองหลายคนมีส่วนเกี่ยวข้องรวมทั้งหัวหน้าศาลพิพากษา เลขานุการกองทัพเรือ และวุฒิสมาชิกหลายคนในพรรคเฟดเดอรัลลิสต์
• อุโมงค์ถูกสร้างขึ้นสำหรับรถจักรไอน้ำที่แท้จริงเป็นครั้งแรกจากเมือง Penydarren ไปยัง Abercynon หัวรถจักร Penydarren ถูกสร้างขึ้นโดยริชาร์ด Trevithick หัวรถจักรได้ทำการเดินทางครั้งประวัติศาสตร์จาก Penydarren ไปยัง Abercynon ในปี ค.ศ. 1804 ส่วนหนึ่งของอุโมงค์นี้ยังสามารถมองเห็นได้ที่เมือง Pentrebach, Merthyr Tydfil เวลส์ อุโมงค์รถไฟนี้ได้มีการกล่าวถึงว่าเก่าแก่ที่สุดในโลก ที่ใช้เครื่องยนต์ไอน้ำขับเคลื่อนด้วยตัวเองวิ่งบนราง
• อุโมงค์มอนตโกเมอรีเบลล์ในรัฐเทนเนสซี ยาว 88 เมตร (289 ฟุต) เป็นอุโมงค์ผันน้ำสูง 4.50 เมตร × 2.45 เมตร (14.8 ฟุต× 8.0 ฟุต) เพื่อหมุนกังหันน้ำ สร้างขึ้นโดยแรงงานทาสในปี ค.ศ. 1819 เป็นอุโมงค์เต็มรูปแบบแห่งแรกในอเมริกาเหนือ
• อุโมงค์บอร์น อยู่ในเมือง Rainhill ใกล้ลิเวอร์พูล ประเทศอังกฤษ ยาว 32.1 เมตร (105 ฟุต) สร้างขึ้นในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1820 ไม่ทราบวันที่แน่นอนประมาณปี ค.ศ. 1828 หรือ 1829 เป็นอุโมงค์แรกในโลกที่วิ่งใต้ทางรถไฟ การก่อสร้างทางรถไฟจากลิเวอร์พูลไปแมนเชสเตอร์ จะวิ่งข้ามทางรถรางที่ใช้ม้าลากจากเหมืองซัตตันไปถนนทางด่วนลิเวอร์พูล-วอร์ริงตัน ได้ตัดสินใจที่จะเจาะอุโมงค์ใต้ทางรถไฟสำหรับทางรถราง ในขณะที่รางรถไฟกำลังถูกสร้าง อุโมงค์เริ่มเปิดดำเนินการ เป็นการเปิดก่อนการเปิดอุโมงค์ลิเวอร์พูลจากลิเวอร์พูลไปแมนเชสเตอร์ อุโมงค์ถูกสร้างให้มีหลายชั้นในปี ค.ศ. 1844 เมื่อรถรางถูกรื้อทิ้ง

ดูเพิ่ม

• เมกะโปรเจกต์
• ระบบขนส่งมวลชนเร็ว

อ้างอิง

1. rirs3.royin.go.th/new-search/word-search-all-x.asp
2. Bickel. (1995). Tunnel engineering handbook, 2nd edition. CBS Publishers.
3. Powers, P.J. (2007). Construction de-watering and groundwater control. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc.
4. United States Army Corps of Engineers. (1978). Tunnels and shafts in rock. Washington, DC: Department of the Army.
5. "Capital Projects Funds". Cord.edu. สืบค้นเมื่อ 2013-04-19.
6. Chan, Sewell (2005-08-03). "$100 Million for a Tunnel. What Tunnel?". The New York Times.
7. "Encouraging U.S. Infrastructure Investment - Council on Foreign Relations". Cfr.org. สืบค้นเมื่อ 2013-04-19.
8. "Tunnels & Tunnelling International". Tunnelsonline.info. สืบค้นเมื่อ 2013-04-19.
9. . Hslzuid.nl. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม เมื่อ 2009-09-25. สืบค้นเมื่อ 2013-04-19.
10. Johnson, Kirk (2012-12-04). "Engineering Projects Will Transform Seattle, All Along the Waterfront". The New York Times.
11. Justin Huntsdale (2012-03-14). "A rare look inside Mittagong's mushroom tunnel". ABC Illawarra. สืบค้นเมื่อ 2020-06-17.
12. i34.tinypic.com/23ixthy.jpg
13. i36.tinypic.com/16k1ahx.jpg
14. "Report on Redeveloping Railway Tunnels". www.tunnel-online.info.
15. "San Francisco-Oakland Bay Bridge". Bay Area Toll Authority.
16. Johnson, Christine M.; Edward L. Thomas (October 1999). "A Case Study Boston Central Artery/Tunnel Integrated Project Control System, Responding to incidents Rapidly and Effectively" (PDF). Metropolitan Transportation Management Center: 12. สืบค้นเมื่อ 2014-04-04.
17. Klaus Grewe, 1998, Licht am Ende des Tunnels – Planung und Trassierung im antiken Tunnelbau, Verlag Philipp von Zabern, Mainz am Rhein.
18. Siamak Hashemi, 2013, The Magnificence of Civilization in Depths of Ground (A Review of Underground Structures in Iran – Past to Present), Shadrang Printing and Publishing Co., Tehran.
19. Blogcu terelek.blogcu.com/terelek-kaya-tuneli/319497
20. UNESCO World Heritage Centre – World Heritage List: Qanats of Gonabad, Date of Inscription 2007, Reference No. 5207, At: whc.unesco.org/fr/listesindicatives/5207
21. Schmidt, E.F., 1953, Persepolis I – Structures, Reliefs, Inscriptions; The University of Chicago Oriental Institute Publications, Volume LXVIII, The University of Chicago Press.
22. Christopher Jon Luke Dowgin (2012-08-08). Salem Secret Underground: The History of the Tunnels in the City. Salem, MA: Salem House Press. ISBN 978-0983666554.
23. "Bourne's Tunnel at Sj5033491804 - Saint Helens - St Helens - England". British Listed Buildings. สืบค้นเมื่อ 2014-09-30.

บรรณานุกรม

• Ellis, Iain W (2015). Ellis' British Railway Engineering Encyclopaedia (3rd Revised ed.). Lulu.com. ISBN 978-1-326-01063-8.CS1 maint: ref=harv (link)
• Railway Tunnels in Queensland by Brian Webber, 1997, ISBN 0-909937-33-8.
• Sullivan, Walter. Progress In Technology Revives Interest In Great Tunnels, New York Times, 24 June 1986. Retrieved 15 August 2010.

แหล่งข้อมูลอื่น

 

วิกิซอร์ซภาษาอังกฤษ (English) มีข้อมูลต้นฉบับเกี่ยวกับ: The American Cyclopædia (1879)/Tunnel

• อุโมงค์ของทหารบกสหราชอาณาจักรในสงครามโลกครั้งที่ 1
• ITA-AITES International Tunnelling Association สมาคมอุโมงค์และพื้นที่ใต้ดินนานาชาติ
• Tunnels & Tunnelling International magazine
• Pipe Jacking
• Project T.R.I.T.on – Trentino Research & Innovation for Tunnel Monitoring โครงการตรวจสอบอุโมงค์ถนน เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและการใช้พลังงาน ของมหาวิทยาลัยเตรนโต อิตาลี