伊莉莎白線 (前身為 Crossrail) 於 2022 年通車,提供了從雷丁 (Reading) 和希斯羅機場到倫敦西部的重要新鐵路服務,然後再到達東部的申菲爾德 (Shenfield) 和艾比伍德 (Abbey Wood)。該鐵路線將倫敦市中心的鐵路運載能力提高了 10%,並連接希斯羅機場、西區、倫敦市和金丝雀碼頭。

奧雅納與 Atkins 合資設計了倫敦市中心地底 42 公里長的新隧道,施工期僅三年多。我們的工作包括隧道的詳細設計,以及評估如此重大的隧道挖掘工程對周遭結構可能造成的影響。JV 也為 Crossrail Ltd 設計了 Tottenham Court Road、Custom House 和 Woolwich 車站,以及 Plumstead 側軌。

隧道工程

我們參與 Crossrail 的時間可追溯至 1990 年代早期,當時我們承接了整條路線的岩土工程現場勘測。從 2006 年到 2009 年,在專案停滯之後,我們更新了 Royal Oak 和 Farringdon 之間路段的提案,現有的國家鐵路服務將從該路段的西段進入隧道。透過與 Atkins 合作,我們簡化了地下連接,並完善了帕丁頓站、邦德街站和托特納姆法院路站的範圍,從而大幅降低了成本。

Crossrail tunnel between Royal Oak and Farringdon
汲取 HS1 的經驗,我們協助制定隧道挖掘策略,減少所需隧道鑽挖機的數量。我們改變了沿線的鑽挖方向,避免了在 Stepney Green 設置地下路口的需要。通過取消這個路口,我們幫助節省了 2,000 萬英鎊,並降低了需要在密閉空間工作的各個施工團隊的健康和安全風險。

岩土工程

在倫敦繁忙的街道下建造 42 公里長的巨型鑽挖隧道,穿梭於充滿建築物地基、倫敦地鐵隧道以及許多其他結構和公用設施的擠迫地下世界,會帶來巨大的風險。當我們開始尋找隧道的最佳走線時,就嚴峻地提醒我們需要回答的問題。我們會在地下發現什麼?隧道挖掘會如何影響地面上的結構和人們?

很早以前,我們就發現需要一個全面的數位 GIS 平台來管理大量的岩土工程、土地和現場資料。利用這些資料,我們在地下導航主要的基礎建設與公用設施,找出隧道開挖時可能的障礙物,同時標示上方風險較高的建築物,以完善隧道走線。

這種當時嶄新的方法現在已成為常見做法,並在這項極為複雜的方案中證明了其價值。Crossrail 建立在這些基礎上,並將平台進一步發展為整條鐵路線的 BIM 模型,實際上成為「數位鐵路」。

奧雅納的 Alison Nourish 接受 BBC Radio 5 訪問

Alison Norrish 討論伊莉莎白線隧道施工的挑戰。透過 BBC Sounds App 瞭解更多資訊

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隧道工程、噪音與震動

我們對新鐵路線上超過 17,000 座建築物、鐵路、主要公用事業及其他資產(包括列名建築物)進行了影響評估。在已確定可能發生移動的地方,我們設計了儀器和監控系統,以確保施工和相關影響不會超出預期水平,在整個施工過程中保障重要基礎設施、企業、住宅和生計。

在 Whitechapel,我們證明 150 公尺長的隧道鑽挖機能夠在學校和住宅大樓下方挖掘大型平台隧道,而不需要採取可能影響學生、教師和居民的破壞和昂貴緩解措施。對於路線上的其他建築物,我們設計的措施包括調整隧道挖掘施工方法,以及使用補償灌漿和地基墊層,以盡量減少地面移動。

我們也設計了直徑 7.1 公尺隧道內的各種鐵路軌道形式。為了當地社區的利益,必須減輕來自路線上方某些位置的噪音和震動的影響。我們設計了特殊的浮板 - 一種將整個軌道結構「浮」在彈簧上的專門技術,可將傳送到周圍地面的噪音和震動減至最低 - 這對於從 Barbican 莊園下方經過的隧道,以及蘇豪區眾多錄音室下方長達 3 公里的路段來說是必要的。

讓城市繼續前進

在某些車站,唯一的選擇是讓隧道幾乎接觸到重要的基礎設施和建築物。在托特納姆法院路(Tottenham Court Road),我們將隧道穿過北線,並穿到倫敦地鐵站扶手電梯的下方。這使得伊莉莎白線與北線隧道之間的距離只有 700 公釐。

我們針對現有地基開發了一套方法,以便安全移除地下的任何障礙物,且不會對上方結構造成影響。由於這項工作,穿越倫敦密集都市環境的 42 公里隧道工程得以完成,沒有任何未知的障礙物,也沒有對水、瓦斯和電力動脈造成損害,同時還能控制對沿線許多不同建築物的影響。