布魯內爾鐵路是德文郡和康沃爾郡社區的重要運輸通道,在道利什附近的帕森隧道 (Parson's Tunnel) 北側,布魯內爾鐵路正受到懸崖侵蝕的威脅。由於主線上的落石可能會中斷鐵路運作,Network Rail (NR) 需要一個解決方案來改善這段鐵路的復原能力和安全性,同時實現更廣泛的永續性、生物多樣性和減碳承諾。

奧雅納受聘提供多領域工程服務,與 Morgan Sindall 合作設計 Parson's 隧道工地的防護結構。該防護結構能夠承受 5 噸重的巨石從 30 米高處墜落的衝擊,其設計採用了現代建築方法 (MMC) 的創新方法。

該結構由相同的門式框架組成,與周圍的自然環境融為一體,將視覺影響降至最低。我們的設計方法將可持續性作為核心,使生物多樣性增加了 10%,同時節省了 100 多噸CO2e

該專案不僅被公認為全國第一座同類型的墜石避難所,也是第一座使用起重機沿著鐵路移動並跨過鐵路建造的結構。建築材料經過精心挑選,與現有景觀相得益彰,而設計則確保乘客仍可欣賞海岸線景色。本專案展示了運輸基礎建設方案如何能帶來超越流動性的效益,滿足現在與未來世代的需求。

發揮 MMC 的潛力

作為該專案的土木和結構工程師,我們與 Morgan Sindall 合作創建了一個結構,能夠保護 Brunel 鐵路線免受侵蝕懸崖墜石的影響。長 110 公尺的遮蔽處由預鑄混凝土托架所構成,其設計為使用現代施工方法 (MMC) 的典範與創新方法。此策略使其能夠安裝在受海洋、現有隧道和陡峭懸崖限制的地點,成為該國第一座同類型的墜石結構。

該結構需要承受 5 噸重的巨石從 30 公尺高處墜落的衝擊,同時將對周遭自然環境的視覺影響降至最低。為了實現這一目標,我們精心選擇了與景觀相匹配和融合的組件。此外,我們的設計還確保了火車乘客仍能看到海岸線的景色。

候車棚被構想為一系列具有標準化可重複外形的門式框架。每個框架的形狀完全相同,因此可以使用橫跨運營中鐵路的軌道式龍門吊車進行施工,這是 「首次 」使用這種方法。這種方法可實現受控、一致、安全且精確的安裝,降低現場返工的風險以及對列車運行的潛在干擾。

由於安裝過程中不需要海上設備,我們也將無法預測的海上事件所造成的風險降到最低,提供了更安全的工作環境。以鐵路運送材料,而非公路、海路或從懸崖頂部運送,也加強了工人的安全,同時減少了德文郡鄉郊道路的交通壅塞。

設計時考量永續性

儘管氣候復原能力是本專案的主要驅動力,我們的策略仍發揮了額外的環保成果。例如,我們的設計方法節省了 1,686 立方米的預鑄混凝土,相當於 117.4 噸的 CO2e。在設計庇護所時,我們也考慮了體現碳和廢棄物。為了將碳排放量降至最低,我們在運送組件時優先使用鐵路,並優化材料利用和回收。

雖然減少碳排放是設計和施工過程中的關鍵目標,但為了提供更長期的正面影響,應對生物多樣性的流失也變得至關重要。為了降低當地物種滅絕的風險,本專案重建了受保護的 Cirl Bunting 鳥類在當地的棲息地和環境,並遷移和增加了珍稀海洋動物(如海薰衣草)的數量。該專案總共增加了 10% 的生物多樣性。

Parson's Tunnel 落石掩蔽處展示了運輸基礎設施方案如何也能為聯合國可持續發展目標 (UNSDG) 做出貢獻。該專案藉由加強對未來懸崖侵蝕的保護,並確保西南部的城鎮與全國其他地區保持聯繫,對於 UNSDG9「建設具彈性的基礎設施、推動包容且永續的工業化,並促進創新」以及 UNSDG11「讓城市與人類聚落具有包容性、安全性、彈性與永續性」做出了貢獻。

Matt Hadden

Morgan Sindall 項目總監

確保結構的穩定性與彈性

我們運用多領域的專業知識,提供與地基相關的岩土工程服務,以支撐獨特的結構。由於進入現場的難度極高,可用於設計的現有岩土工程調查非常有限。為了克服這個挑戰,我們利用 Morgan Sindall 提供的額外資料和觀察資訊來補充這些研究。這些資料,加上在瑞士阿爾卑斯山建造類似方案所獲得的經驗,讓我們能夠為 Parson's 隧道落石庇護所建立一個可建造且堅固的地基。

此外,我們還帶領設計安裝在避難所上方和附近的土壤釘系統。

應對鐵路工程挑戰

為了確保該專案獲得 NR 的批准,我們的鐵路工程專家在設計過程中提供了具體的意見和建議,以協助克服設計和施工方面的挑戰。舉例來說,他們合作開發了單一的整合式 BIM 設計模型。這種方法對於確保所有專業的協調,以及防空洞符合間隙、介面和未來營運與維護的要求,是非常重要的。

針對火災風險提供最大保護

由於火災對所有類型的結構都構成重大威脅,因此我們提供了火災風險評估服務,以告知 NR 相關的安全挑戰。我們使用創新的計算流體力學 (CFD) 分析方法,對現有結構和新結構進行了多次評估。此工具可讓我們瞭解火災對鐵路造成的風險,並預測遮蔽物在多重風向和風速情況下的性能。