엔지니어들은 눈으로 덮인-스위스 알프스 아래 세계에서 가장 길고 깊은 철도 터널을 건설하는 데 거의 20년을 보냈습니다.

제2차 세계대전 이후 엔지니어들은 교통 연결을 개선하고 스위스 내 여러 지역 간의 무역을 촉진하기 위해 알프스를 통과하는 더 빠른 경로를 만드는 꿈을 꾸었습니다.

바젤 출신의 스위스 엔지니어 Carl Eduard Gruner는 처음으로 Gotthard Massif 아래에 고속 운송 터널을 건설하는 아이디어를 제안했습니다. 1947년 초에 그는 Gotthard 기지를 가로지르는 낮은-경사 터널을 만들 것을 제안했습니다.

그러나 더 넓은 -알프스 횡단 철도 네트워크의 일부로서 이 프로젝트는 40년이 지난 후 북쪽의 Erstfeld와 남쪽의 Bodio를 연결하는 경로에 대한 계획이 시작될 때까지 심각하게 고려되지 않았습니다.

철도는 산악 도로의 혼잡을 줄이고, 운송 시간과 비용을 단축하며, 무거운 운송으로 인한 환경 영향을 줄이기 위해 설계된 AlpTransit 프로그램의 일부가 되었습니다.

1995년까지 스위스 연방 철도(SBB)의 권장 사항에 따라 스위스는 Erstfeld와 Bodio 사이에 57{2}}km 길이의 단일 선로 철도 터널 2개에 대한 계획을 개발했습니다. 이 시스템에는 Sedrun과 Faido에 있는 180개의 연결 통로와 다기능 스테이션이 포함되었습니다.

전체 터널 시스템은 150km 이상 확장되었으며, 가장 깊은 부분 위의 암석층 두께는 거의 2.5km에 이릅니다.

알프스 아래의 터널 도전

1998년 일련의 지질 조사 후 스위스 연방 철도는 고타드 베이스 터널 건설을 감독하기 위해 AlpTransit Gotthard AG를 설립했습니다.

건설 목적을 위해 2개의 단일{0}}선로 터널을 5개 섹션으로 나누었습니다.

위의 알파인 봉우리는 눈으로 덮여 있었지만 지하 깊은 곳의 온도는 45도에 달해 심각한 엔지니어링 문제를 야기했습니다. 엔지니어들은 작업자 냉각, 환기 시스템, 높은 지하 수압, 터널 위의 엄청난 암석 하중을 관리해야 했습니다.

주변 암석의 압력이 너무 강해서 발굴 지역이 심각한 변형을 겪었습니다. 심하게 부서진 암석은 안쪽으로 밀려 터널 단면적이 줄어들고 구조적 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

극심한 지하 압력을 위한 강철 지지 시스템

이러한 문제를 해결하기 위해 프로젝트 팀은 슬라이딩 마찰 조인트가 있는 강철 아치 지지 섹션을 포함한 고급 채굴 기술을 도입했습니다.

이러한 강철 지지 구조물은 정확한 하중 수준에 따라 조정되고 압력 증가 시 터널 라이닝을 손상시키지 않고 약간 변형되도록 설계되었습니다.

극심한 스트레스에 노출된 지하 엔지니어링 프로젝트의 경우 재료 성능이 매우 중요합니다. 고강도 강판과 같은 고강도-재료는 우수한 하중 지지력과 안정적인 기계적 성능을 제공하기 때문에 까다로운 구조용 응용 분야에 일반적으로 선택됩니다.

기존 지지대와 비교하여 엔지니어링 강철 구성 요소는 변형을 흡수하고 변화하는 지하 조건에서 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다.

BAM Nuttall의 터널 관리자이자 영국 터널링 협회(British Tunneling Society)의 부사장인 Ivor Thomas는 "지반 압착에는 터널 주변의 특수 지원 시스템이 필요합니다."라고 설명했습니다. "이 강철 슬라이딩 아치는 터널 라이닝의 무결성에 영향을 주지 않고 항복하도록 세심하게 설계되었습니다."

이러한 기술적 난제를 극복한 후 건설팀은 2010년 10월에 최종 터널 돌파를 완료하여 11년간의 터널 공사 끝에 약 2,820만 톤의 굴착 암석을 제거했습니다.

고성능 철도 트랙

그러나 고타드 베이스 터널의 성공은 단지 발굴 완료에만 달려 있지 않았습니다. 고품질-철도 시스템이 없으면 터널은 각 방향으로 시간당 6대의 화물 열차와 2대의 여객 열차를 운송한다는 목표를 달성할 수 없습니다.

철도 시스템의 일부로 전체 경로에는 290km의 열처리된 펄라이트 강철 레일과 고성능-스위치가 사용되었습니다.

열처리는 강철의 미세 구조를 변화시켜 마모, 구름 접촉 피로 및 기타 결함에 대한 저항성을 향상시킵니다. 이러한 특성은 고속 및 고하중에서 작동하는 철도 시스템에 특히 중요합니다.

반복되는 충격, 마찰 및 기계적 응력 하에서 서비스 수명을 향상시키기 위해 내마모성 강판을 사용하는 산업 응용 분야에도 유사한 요구 사항이 적용됩니다.

열처리된 철강 제품은 또한 운영 안전성을 향상시키고 유지 관리 요구 사항을 줄이며 철도 인프라의 서비스 수명을 연장합니다.

중량물 운송용 고성능강

프로젝트의 모든 부분에는 탁월한 신뢰성이 필요했기 때문에 18,000톤의 고강도 레일과 43개의 고성능 스위치 공급이 전문 철강 제조업체인 voestalpine에 할당되었습니다.

voestalpine Metal Engineering의 책임자인 Franz Kainersdorfer는 "Gotthard Base Tunnel의 여객 열차와 화물 열차가 달성할 수 있는 최대 속도는 철도 선로 및 전환 시스템의 품질에 대한 매우 높은 요구 사항을 제시합니다."라고 말했습니다.

철도 시스템은 표준 120미터 레일을 사용하여 안전성을 높이고 취약한 용접 지점 수를 줄입니다.

Gotthard Base Tunnel과 같은 프로젝트의 요구 사항을 충족할 수 있는 레일을 제조하기 위해 강철 성능을 향상시키는 고급 생산 및 열처리 기술이 개발되었습니다.{0}}

강도, 내구성, 작동 조건에 따라 탄소강판 및 기타 고성능 철강 재료를 선택하는 현대 산업 철강 제조에도 유사한 원칙이 적용됩니다.

고성능 철강 응용의 미래

Gotthard Base Tunnel 프로젝트는 차세대 -열처리-강철 제품 개발을 촉진하는 데 도움이 되었습니다.

voestalpine은 나중에 혼합 화물 및 중량 화물 철도 시스템의 적재 용량을 향상시키기 위해 설계된 초-고-탄소-열처리 강철을 출시했습니다.

회사에서는 표준 열처리 레일에 비해 이러한 첨단 제품이 유지 관리 비용을 크게 절감하는 동시에 서비스 수명을 연장할 수 있다고 주장했습니다.

Gotthard Base Tunnel과 같은 프로젝트는 극한 환경에 적합한 강철 재료 선택의 중요성을 보여줍니다.

지하 터널 지원 시스템부터 고속철도 인프라에 이르기까지 고강도 강판, 내마모성 강판 및 기타 특수 구조용 강철 부품과 같은 첨단 강철 제품은 세계에서 가장 까다로운 엔지니어링 프로젝트를 계속해서 지원하고 있습니다.