Podwodne tunele niszczeją szybciej niż zakładano. Gigantyczne inwestycje zagrożone

1 godzina temu

Podwodne tunele, którymi jeżdżą miliony ludzi, nie są tak odporne na czynniki środowiskowe jak zakładano. Są nowe badania dotyczące newralgicznych punktów takich konstrukcji. Okazuje się, iż inżynierowie mogli zbyt optymistycznie oszacować ich wytrzymałość. Chodzi o gumowe uszczelki, które zużywają się szybciej niż planowano.

Podwodne tunele. Inżynierowie wskazuj na problem z uszczelka GINA

Uszczelka GINA jest rozwiązaniem stosowanym w podwodnym budownictwie na całym świecie. Umieszcza się ją pomiędzy stalowymi segmentami tuneli, aby chroniła je przed zalaniem. Planowano, iż wytrzymałość takiego materiału to 100 lat. Eksperci postanowili to sprawdzić.

Podwodne tunele. Eksperyment, który zburzył stuletnią pewność

Sprawą zajęli się naukowcy z Uniwersytetu Shijiazhuang Tiedao. Z ich testów wynika, iż długoterminowe prognozy dla uszczelek GINA są o 35 proc. słabsze niż pierwotnie zakładano. Ściśnięcie pomiędzy segmentami i działanie słonej wody powodują spadek siły uszczelniającej tego rodzaju gumy o 67,66 proc.

"O stuletniej niezawodności hydroizolacyjnej całego projektu decyduje bezpośrednio uszczelka GINA, stanowiąca główną barierę wodoszczelną złączy tunelu zanurzeniowego" - napisali badacze w czasopiśmie "Tunnelling and Underground Space Technology".

Liczby te podano po analizie próbek z tunelu Yuliangzhou w środkowych Chinach. Przebiega on pod rzeką Han, ma 5,4 km długości i skraca podróż na tym odcinku o ponad pół godziny. Nie jest to jednak problem tylko lokalny.

GINA to rozwiązanie używane przy podobnych inwestycjach na całym świecie. Przykładem jest Drogdentunneln, ponad czterokilometrowy etap przeprawy łączącej szwedzkie Malmö z duńską Kopenhagą.

Uszczelnienie nie aż tak mocne

Ustalenia chińskich naukowców, choć niepokojące, nie powinny jeszcze skłaniać do rezygnacji z podróży wewnątrz takich konstrukcji. Niemniej po korekcie związanej z długotrwałym ściskaniem obliczono, że po 100 latach uszczelka nie zachowa naprężenia rzędu 2,32 megapaskala, ale spadnie ono do 1,51 megapaskala. Trzeba więc zrewidować szacunki o ponad jedną trzecią. To jednak dalej duży zapas nad granicą wodoodporności oszacowaną na 0,61 megapaskala.

Z badań naukowców płyną jeszcze inne interesujące wnioski. Między innymi zależność, która mogła zmylić inżynierów kontrolujących hydroizolację w budowli. Otóż z czasem uszczelnienie zyskuje 14,18 proc. twardości i 5,88 proc. gęstości.

ZOBACZ: Europejskie miasto może "utonąć". Naukowcy mają plan

Utwardzona guma mogła być potraktowana jako korzyść, jednak w rzeczywistości w jej wnętrzu dochodziło do rozpadu łańcuchów molekularnych. Słabła wewnętrzna sieć polimerowa, pozwalająca materiałowi zachować swoje adekwatności po ściśnięciu między segmentami.

Najsłabsze ogniwo trafi pod lupę?

Spostrzeżono też, iż GINA nie zużywa się jednostajnie. Wyróżniono trzyetapowy proces, w którym pierwszy etap charakteryzuje się najszybszą i najgwałtowniejszą redukcją adekwatności.

W testach laboratoryjnych głębokie zmiany wewnętrzne zanotowano już po 90 dniach. Co ważne, szczególnie krytycznym obszarem jest dolna część uszczelnienia, gdzie nacisk styku jest niższy. To w tym rejonie pojawiają się pierwsze problemy.

ZOBACZ: Afryką rozpada się szybciej niż sądzono. Naukowcy zmierzyli grubość skorupy ziemskiej

Wszystko wskazuje więc na to, iż technicy będą musieli nieco zmienić sposób kontrolowania tego typu obiektów. Zamiast powierzchownego badania stanu zapory wodoszczelnej, należy zaplanować cały harmonogram konserwacji. Powinien on skupiać się na dolnej krawędzi i wytrzymałości uszczelek GINA na działanie ciśnienia.

Bibliografia:

Mao, H. et al. (2026). Aging mechanism and life prediction of GINA gasket on immersed tunnel under the combined action of compression load and seawater environment: A multi-scale experimental analysis. Tunnelling and Underground Space Technology, 169, March 2026.