16 juni 2012 om 08:46

Nieuws Aagje

Aagje: Hoe kunnen ze zo nauwkeurig een tunnel boren van twee kanten?

Hoe is het mogelijk, vraagt Johan Snoek uit Amersfoort. Hoe kunnen ze van twee kanten een tunnel onder de grond of door een bergmassief boren, en dan tot op de centimeter nauwkeurig samenkomen?

Ik kan me voorstellen dat dit via satellieten gaat, schrijft hij, maar mijn eigen tomtom is niet eens tot op een meter nauwkeurig. En vooral: hoe deden ze dat vroeger, voordat er satellieten waren?Laten we bij het begin beginnen. De Bijbelse koning Hizkia was de eerste die ooit een tunnel van twee kanten liet graven. Het was zijn befaamde watertunnel, die van de bron Gihon, net buiten de stad Jeruzalem, naar de vijver van Siloam liep.

Het graven ging waarschijnlijk met akoestische middelen. Met geschreeuw of klopsignalen kregen de bouwlieden van buitenaf aanwijzingen. Tot ze zo elkaar dicht genoeg waren genaderd om elkaar te kunnen horen en naar dat geluid toe te graven. Er zitten diverse bochten in de tunnel, die aangeven dat de gravers er een paar keer flink naast zaten. Dit was rond het jaar 701 v.Chr.

waterbron

Zeven eeuwen later probeerden de Romeinen het ook, bij Bejaïa in het huidige Algerije. Maar dat werd em niet; de twee ploegen hebben honderden meters gegraven, verder zelfs dan de breedte van de berg waar ze doorheen moesten, maar ze wisten elkaar niet te vinden. Daar tussenin ligt een van de wonderen der techniek uit de verre oudheid, de van twee kanten uitgegraven watertunnel op het eiland Samos.

Die loopt 1050 meter lang dwars door de berg Kastro en werd omstreeks 530 v.Chr. uitgegraven. Dit is het werk van Eupalinos, een Griekse ingenieur. Vanaf een punt vlak onder de bergtop kon hij beide kanten van de berg overzien en een denkbeeldige lijn trekken van de waterbron naar de stad. Daarop koos hij twee punten in de noord- en zuidwand van de berg als in- en uitgang voor de tunnel.

ingenieus

Met behulp van twee hekwerkjes met een loodlijn, kon hij over de berg heen in een rechte lijn van het ene naar het andere punt komen. Met even eenvoudige apparatuur kon hij via een horizontale route om de berg heen zorgen dat in- en uitgang op dezelfde hoogte kwamen te liggen. Vervolgens kun je via het meten van hoeken en afstanden in het binnenste van de berg de lijn volgen die je buiten hebt afgetekend.

Eupalinos had een c idee om te zorgen dat de tunnelbouwers van beide kanten elkaar hoe dan ook zouden ontmoeten: hij liet de gravers van de ene kant iets naar rechts en van de andere kant iets naar links afwijken naarmate ze het midden naderden. Hetzelfde om een eventueel hoogteverval op te vangen: van de ene kant hield hij de vloer horizontaal en liet hij het plafond iets oplopen, van de andere kant liep het plafond horizontaal en de vloer iets naar beneden.

nauwkeurig

Op deze manier worden al eeuwenlang tunnels aangelegd met behulp van de traditionele landmeetkunde. Zo begon men in september 1872 aan twee kanten met het boren van de Gotthardtunnel in Zwitserland. Zeven jaar en vijf maanden later, februari 1880, was het moment van de doorbraak: de afwijking bedroeg in de breedte 33 centimeter en in de hoogte vijf centimeter. En in feite gaat het nog steeds zo. Want onder de grond heb je aan satellieten niet veel: er is geen ontvangst.

Het instrument dat hierbij wordt gebruikt, is vanouds de theodoliet, die hoeken zeer nauwkeurig kan meten. Tegenwoordig zijn er digitale totaalstations die precies alle hoeken en afstanden meten ten opzichte van de vaste coördinaten waarin het oppervlak van ons land is ingedeeld. Dit maakt nauwkeurigheid tot op de millimeter haalbaar. Dat de tomtom van de heer Snoek veel minder nauwkeurig is, komt doordat de afstand tussen de satellieten en de aarde zo groot is.

Ook een vraag voor Aagje? Mail me op aagje@nd.nl of schrijf: Postbus 111, 3770 AC Barneveld