Tünel
Yatay ya da az eğimli yapay yeraltı geçitlerine tünel denir. Düşey olarak açılan yeraltı geçitlerine de kuyu adı verilir. Tüneller içinden karayolu, demiryolu ve kanallar geçmesi için yapılabileceği gibi, çoğu zaman içinden su, atık su ve enerji hatları geçmesi için de yapılır. Maden ocaklarında da tünellerden yararlanılır.
Bilinen en eski tünellerden biri İÖ 2000’lerde Babil’de yapılmıştır. Fırat Irmağı'nın altından geçerek sarayı ırmağın karşı kıyısındaki tapınağa bağlayan bu tuğladan örülmüş tünelin yüksekliği 3,6 metre, genişliği 4,5 metredir. Eskiçağlarda yapılmış olan öbür tüneller genellikle su dağıtımı ya da akaçlama amacıyla yapılmıştır.
Eskiçağlarda tüneller kazma kürekle kazılırdı. Eski Romalılar İtalya’daki bir gölün suyunu boşaltmak için binlerce işçiyi 11 yıldan fazla bir süre çalıştırarak 5,6 km uzunluğunda bir tünel kazdılar. Tünel yapımında kayaya rastladıklarında önce kazılacak yüzeyi ateşle ısıtıyorlar, sonra sıcak kayayı üzerine soğuk su dökerek çatlatıyorlardı. Barutun bulunup kayaları parçalamak için kullanılmasıyla tünel yapımı büyük hız kazandı. Barut ilk kez 17. yüzyılda maden ocaklarında kullanılmaya başlandı. Daha sonra basınçlı hava ya da hidrolik güçle çalışan matkaplar geliştirildi. Bu matkaplarla kayanın yüzeyinde belirli yerlere oyuklar açılır ve bu oyuklara patlayıcı maddeler yerleştirilir. Bu patlayıcılar belirli bir sırayla, genellikle merkezdekilerden dışarıdakilere doğru, bir saniyenin kesirleri kadar küçük aralıklarla ateşlenir.
Çok sert kayalarda açılanlar dışında, tünellerin içine bir kaplama yapılması gerekir. Eğer tünel yuvarlak olursa bu kaplama sağlam ve ince olur. Eskiden tünel kaplamaları taş ya da tuğladan yapılırdı. Günümüzde ise kaplamalar genellikle dökme demir ya da beton bloklarla yapılır.
Yumuşak ya da kolayca ufalanan (gevşek) topraklarda tünel açılırken, tünelin iç kaplaması yapılmadan önce tünel duvarlarının ve tavanın çökmesini önlemek için önlem almak gerekir. Bu amaçla mühendis Marc Isambard (1769-1849) Brunel bir tünel açma kalkanı geliştirmiştir. Brunel bu kalkanı ilk kez Londra'da Thames Irmağı’nın altından geçen bir tünelin yapımında kullanmıştır. 1843’te yalnızca yayalar için kullanıma açılan bu tünel günümüzde metro tüneli olarak kullanılmaktadır.
İngiliz mühendis James Henry Greathead' in (1844-96) Brunel’in tünel açma kalkanından geliştirdiği modern bir tünel açma kalkanı Londra metrosunun tünellerinin yapımında kullanılmıştır. Greathead’in bu kalkanı, uzunluğu hemen hemen çapına eşit olan çelik bir silindir biçimindeydi. Silindirin bir ucunda kenarlar keskin bir ağız biçimindeydi. Güçlü hidrolik krikoların ileri doğru ittiği silindirin bu keskin kenarları toprağa gömülüyor, silindirin içinde çalışan işçiler de ön taraftaki toprağı kazıp çıkartıyorlardı.
Tünel yapılırken bazen açılacak olan tünel boyunca kuyular kazılarak çalışma birkaç yerde aynı anda yürütülebilir. Daha sonra bu kuyulardan tünelin havalandırılmasında da yararlanılır. Metro tünelleri ile ırmakların altından geçen uzun karayolu tünellerinin büyük vantilatörler kullanılarak havalandırılması gerekir.
Çok sulu topraklarda tünel açılırken, tünele su dolmasını önlemek için tünelin içine basınçlı hava pompalanır. Bu durumda tünelin kazıldığı alana hava geçirmez özel bir bölmeden geçilerek girilir. İki kapılı olan bu bölmeye girerken basınçlı havanın dışarı kaçmaması için iki kapı aynı anda açık bulundurulmaz; geçilen kapı kapandıktan sonra öbür kapı açılır. Böyle basınçlı tünellerde çalışmak zor ve tehlikelidir. Bu nedenle günümüzde tünellerin yalnızca kazı yapılan ağız bölüm üne basınç uygulanır ve hava geçirmeyen bu bölümdeki kazı işlemi döner bıçaklı otomatik kazıcılarla yapılır.
Ünlü Tüneller
En uzun demiryolu tünellerinden biri Alp Dağları’nm altından geçerek İsviçre ve İtalya’yı birbirine bağlayan Simplon Tüneli’dir. 20 km uzunluğunda olan bu tünel, birincisi 1905’te, İkincisi de 1921’de tamamlanmış olan bir çift tünelden oluşur. Tünelin toprak yüzeyinden en aşağıda olan bölümü 2.102 metre derinliktedir. Londra metrosunda da çok uzun tüneller vardır. Bunlardan en uzunu East Finchley ile Morden arasındaki 27,8 km uzunluğundaki tüneldir. Dünyadaki en uzun metro tüneli ise Moskova'da, Belyaevo ile Medvedkovo istasyonları arasındaki 30,7 kilometrelik tüneldir.
Dünyadaki en uzun karayolu tüneli İsviçre’de, Göschenen ile Airolo arasında, Alp Dağlan'nın altından geçen St. Gotthard Tüneli’ dir. 1980’de açılan tünelin uzunluğu 16 kilometredir.
Dünyanın en geniş tüneli Belçika’da, Schelde Irmağı’nın altındadır. Bu tünelden demiryolunun yanı sıra, Stockholm'ü Lizbon’a bağlayan Avrupa E-3 Otoyolu’nun bir bölümü de geçer. 57 metre genişliğinde ve 10 metre yüksekliğindeki tünel Anvers’te, 480 metre genişliğindeki Schelde Irmağı'nın altından geçmektedir. Tünelin su altındaki bölümleri, çok büyük kuru havuzlarda yapılan ve yüzdürülerek yerine getirildikten sonra batırılan, her biri 47.000 tonluk beş kesondan oluşmuştur. Tünelde altı şeritli bir karayolu, iki demiryolu ve bisikletlerle motosikletler için ayrı bir yol vardır
Manş Denizi'nin altından geçecek bir tünelle İngiltere ile Fransa’yı birbirine bağlamak düşüncesi 1800’lerden beri birçok kez gündeme gelmiş ve bu konuda zaman zaman, yarım kalan girişimlerde bulunulmuştur. 1960’larda İngiltere ve Fransa’nın ortak çalışmasıyla tünel yapımı başlamış ve çeşitli nedenlerle zaman zaman durdurulan çalışmalar 1990 sonlarında ileri bir aşamaya gelmiştir. İki uçtan açılan tünellerin ortada buluşmasıyla tünelin ana yapısı tamamlanmıştır.
Birçok tünelden yolların yanı sıra kanallar, su dağıtım ve sulama sistemlerinin boruları ya da enerji iletim hatları geçer. Örneğin New York kentine verilen suyun bir bölümünü sağlayan Delaware Suyolu, Catskill Dağları’ndan dairesel bir tünelle getirilen suyu taşır. 168 km uzunluğundaki bu tünel bazı yerlerde toprağın 750 metre altından geçer. Tünel 1937-53 arasında yapılmış ve 1965’e kadar birkaç kez ek yapılarak uzatılmıştır; en geniş yeri 5,8 metredir. Türkiye'de yapımı sürmekte olan Urfa Tünelleri sulama amaçlıdır; Atatürk Barajı’nın rezervuarından alınacak su bu tüneller aracılığıyla Harran Ovası’na ulaştırılacaktır. Her birinin uzunluğu 26,4 km olan bu tüneller tamam landıklarında, sulama amaçlı tüneller arasında dünyada ilk sıralarda yer alacaktır.
