Valurauta ja dynamiitti veivät liikenteen maan alle
Nykyisin junaliikenne kulkee turvallisesti maailman pisimmässä rautatietunnelissa, Gotthardin pohjatunnelissa. Rakennushanke ei olisi koskaan toteutunut ilman lähes hukkunutta rakennuttajaa ja valurautakehikkoa.
Ryhmä työmiehiä oli 12. tammikuuta 1828 täyttä vauhtia kaivamassa tunnelia Englannissa Lontoon läpi virtaavan Thamesjoen alle, kun tunnelin kattoon yllättäen tuli reikä. Työt keskeytyivät äkillisesti 396 metrin mittaiseksi aiotussa tunnelissa, jonka oli määrä yhdistää Pohjoisja Etelä-lontoo.
Tunnelin kattoa kaivamisen aikana tukeneesta rakenteesta irtosi tukki, joka kiilasi insinööri Isambard Kingdom Brunelin jalan kiinni. Hän oli avustamassa isäänsä Marc Isambard Brunelia, joka toimi hankkeen pääinsinöörinä. Tunneli alkoi täyttyä nopeasti vedellä.
Sata miestä taisteli hengestään sysipimeässä tunnelissa, jonne koko ajan tulvi sisään enemmän jokivettä. Brunelin onnistui suurin ponnistuksin irrottaa jalkansa ja päästä pakoon vesimassoja. Murtuneesta jalasta ja vakavista sisäistä vammoista huolimatta 21-vuotias insinööri pääsi lopulta pinnalle. Kaikki eivät olleet yhtä onnek
kaita, sillä onnettomuudessa menehtyi kuusi työmiestä.
Thamesjoen alittava tunneli avattiin vuonna 1843, ja sitä pidetään yhtenä 1800-luvun suurista insinöörityön taidonnäytteistä. Kyse oli maailman ensimmäisistä veden alla tehdyistä kaivaustöistä, ja huolimatta siitä, että tunneli täyttyi useasti vedellä, Thamesin alittava tunneli on toiminut lukuisten tunnelihankkeiden innoittajana eri puolilla maailmaa. Yksi hankkeista on 57 kilometrin mittainen Gotthardin pohjatunnelina tunnettu rautatietunneli, jossa tunnelointikilven ja 2 700 tonnia painavan kalliota rouhivan jättikoneen ansiosta pystyttiin tekemään kaikkien aikojen ennätyksiä ja porautumaan Alppien ali.
Kilpi toi turvaa
Isambard Kingdom Brunelia ja hänen isäänsä Marc Isambard Brunelia pidetään nykyisin uranuurtajina, joiden kehittämän tekniikan periaatteiden ansiosta nykyisin voidaan kaivaa tunneleita maan ja veden alle ja vuoriketjujen ali.
Marc Brunel tajusi, että tunnelin kaivaminen vain muutama metri joenpohjan alapuolelle ja vesimassojen pitäminen tunnelin ulkopuolella vaatisi teknisen ratkaisun, jollaista ei ollut aiemmin ollut. Kulku tunneliin tapahtui töiden aikana pystysuoraa kuilua ja kierreportaita pitkin joen kummaltakin puolelta. Kuilun kaivamiseksi Brunel suunnitteli rautarenkaan, jonka halkaisija oli 15 metriä ja jonka alareuna oli muotoiltu teräväksi. Renkaan reunat olivat metrin paksuiset, minkä ansiosta sen päälle voitiin rakentaa pyöreä, metrin paksuinen muuri. Kun maan päälle oli saatu rakennettua 13 metrin korkuinen muuri, työnmiehet alkoivat kaivaa maata renkaan sisältä, minkä jälkeen korkean muurin paino sai koko rakennelman vajoamaan alaspäin, kunnes päästiin 20 metrin syvyyteen. Vajoamisvaihe kesti kuusi kuukautta.
Nyt kulku pinnalle oli järjestetty ja työmiehet pystyivät aloittamaan kaivamisen kohti joen toista rantaa. Poika Isambard Brunel asennutti tämän jälkeen tunneliin tukirakenteen, joka koostui 36 vierekkäisestä ja päällekkäisestä valurautakehyksestä. Kehykset pitivät pehmeän maan paikoillaan kaivamisen aikana. Tämän ”suojakilven” oli patentoinut Isambard Brunelin isä Marc vuonna 1818, ja nyt, kymmenen vuotta myöhemmin, se pääsi käytännön testiin. Kehyksen sisään asettui kolmeen kerrokseen 36 työmiestä, jotka kaivoivat tunnelia tuuma tuumalta ja metri metriltä.
Kehyksen yhteenlaskettu työskentelypinta-ala oli 12,5 kertaa 6,8 metriä, ja se vastusti päällä olevien maamassojen painoa ja esti maanvyörymät tunnelissa. Kaivajien takana muurarit tukivat välittömästi tunnelin lattiasta kattoon. Kahteen rinnakkaiseen tunneliin kului joka metrille 16 750 tiiltä.
Lieriömuoto vahvisti kilpeä
Kuten vuoden 1828 onnettomuus osoitti, Brunelin tunnelointikilpi ei ollut täydellinen, ja yhdessä taloudellisten ongelmien kanssa veden tulviminen tunneleihin viivytti Thamesin tunnelin valmistumista vuosilla. Se avautui vihdoin vuonna 1843 jalankulkijoille, ja vuonna 1865 sen osti Itä-lontoon rautatieyhtiö muuntaakseen sen raideliikenteelle sopivaksi.
Isä ja poika Brunel olivat kuitenkin todistaneet, että tunneleita pystyttiin rakentamaan paikkoihin, joita oltiin aiemmin pidetty geologisesti mahdottomina. 1860-luvun lopulla englantilainen insinööri Peter William Barlow kehitti edelleen Brunelin tekniikkaa ja patentoi uuden, lieriön muotoisen tunnelointikilven, joka valmistettiin valuraudasta ja jonka avulla kaivettiin Thamesin alle toinen tunneli, Tower Subway.
Tukilieriö voitiin rakentaa vähemmistä osista ja tehdä jäykemmäksi kuin Brunelin moniosainen ja suorakaiteen muotoinen tuki. Vaikka kaivaminen nytkin tehtiin lihasvoimalla, Barlowin uudistus voidaan nähdä askelena oikeaan suuntaan kohti nykyaikaisia tunnelin porauskoneita, TBM:IÄ (englanniksi tunnel boring machine), jotka mekaanisten myyrien tavoin ovat nakertaneet teitä Alppien läpi ja vuosien varrella tuottaneet ennätyspitkiä tunneleita.
Dynamiitti vauhditti kaivamista
On aivan eri asia kaivaa pehmeää mutaa ja toinen asia murtautua sellaisen massiivisen kallion läpi, johon Gotthardin pohjatunneli on porattu. Tunnelien historiassa kallio muodosti ison ongelman, mutta siitä