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雄心勃勃的横贯城铁项目依赖钢铁推进英国运输网络的发展

在伦敦地下深处建立隧道网络,连接新建和翻新地铁站的基础设施,标志着英国首都及其它城市运输发生巨大转变

雄心勃勃的横贯城铁建造了一条新铁路 – 伊丽莎白女王线,这是欧洲地区目前规模最大的基础设施建设项目。新铁路线完工后,将与伦敦现有的交通体系完全融合,该线路东起申菲尔德和阿比伍德,西至雷丁和希思罗机场,全长100多公里。

预计这条新线路将为英国经济增加420亿英镑,从而带动整个伦敦的复兴,并将永远改变伦敦乘客的出行方式。在这个史诗级项目中,无论是隧道的挖掘,还是车站的施工和翻新,乃至铁轨的铺设和列车的运行,钢铁都发挥了十分重要的作用。

 

伊丽莎白女王线将设立41个车站,其中10个车站全新建设。在连接新铁路线的现有车站里,30个车站正在升级改造,以适应新模式的列车和增加的客运量。

Martin Gamble是法灵顿车站项目施工经理,现有法灵顿车站,位于英国首都中心,目前正处于改造后期,投入运营后将成为英国最繁忙的车站之一。“我们已修建了约42公里的隧道,”他说,“其中包括在伦敦市中心地区新建的10个车站。”

“伊丽莎白女王线客运量将使整个伦敦铁路网客运量增加10%,”Gamble表示,并补充说,这项新服务年客运量将超过2亿。

工程奇迹

为服务新建的伊丽莎白女王线呢个顺利地在伦敦历史建筑和蜂巢般的已建铁路线基础下方穿过,新建的隧道长达42km,由八台钢制隧道掘进机历时三年完成。

新建的隧道深度达到40米,这给工程人员带来复杂的工程挑战,需要成熟的现代工程技术才能安全、成功完工。

“车站隧道直径约12米,施工期间必须十分小心,避免顶部沉降量过多。”

使用巨型隧道掘进机清除阻碍,凭借坚硬钢质切割头贯穿整个城市,一路切削过各种土壤密度。“部分地面条件,尤其是法灵顿,始终颇具挑战性,”Gamble 强调。

管控‘沉降’,即地下钻孔后地面的移动量,是实现横贯城铁大规模隧道开挖的关键。“车站隧道直径约12米,施工期间必须十分小心,避免顶部沉降量过多。”

隧道沉降引起的地面位移可能会损害地面建筑物和基础设施,通过‘补偿灌浆’在一定程度上可以管控沉降过程。将一种类似水泥的灌浆注入具有沉降可能性高的地面区域。Gamble表示,横贯城铁团队通过这种技术,得以“将地表沉降保持在可接受的程度。”

钢骨架

相比于横贯城铁的其他车站,法林顿车站的隧道更深,也更加潮湿。因此,这里的隧道采用现浇钢筋混凝土建设。这对于隧道建设策略的成功起到重要作用,法林顿车站部署的喷射混凝土约1750吨,隧道结构用钢筋约为12750吨。

“每处地下设施通常都使用钢筋混凝土,”Gamble谈到,并补充说:“在有些地方,7米长的盾构机隧道被加长到12米,这些地方采用的是喷射混凝土衬层。”

“显然,混凝土抗拉强度极差。在其中采用钢意在使混凝土快速达到抗拉强度。”

“喷射混凝土内部采用成段的钢筋,这些钢筋在制备混凝土时就已经加入。实际上,这些钢筋在混凝土喷口直接放入,为底层混凝土提供抗拉强度,防止混凝土底层脱落。

“显然,混凝土的抗拉强度很不好。有了钢铁的加入,很快就能达到混凝土的强度。”另外,这项工艺还帮助法林顿项目团队避免了一项困难的工序-他们不必首先安装钢筋,然后再在钢筋周围喷射混凝土。

在预制承重件和喷射混凝土的背后,因为有了钢铁的支撑,隧道建设才得以快速高效地进行,同时其余项目部分也得以顺利进行。

法灵顿车站所用玻璃和不锈钢板采用钻石设计特色,代表附近海顿花园的珠宝行业。

车站对车站

而且,这些车站规模令人印象深刻,其特征包括扩建基础设施,用以适应新模式列车和新增的旅客人数,以及采用大胆的美术设计,反映当地的人文遗产。

法林顿车站的西售票厅安装了450吨钻石形状吊顶,用以对应附近海顿花园的珠宝行业。支撑吊顶施工的大型钢结构直到永久性吊顶结构完工之后才被拆除。

在东售票厅,则可看到指向附近巴比肯艺术中心的意象设计。东西两处售票厅都采用香槟色不锈钢覆层和玻璃镶嵌窗子,为伦敦的通勤者和旅客带来一种轻松、温馨的气氛。

伊丽莎白女王线沿线车站的设计别具一格,在旅客从隧道前往街面过程中,每一处车站都独具特色,提供安全、便捷、醒目的空间,让旅客轻松、高效地穿越。

Martin Gamble是横贯城铁法灵顿现场施工经理

从A到B

伊丽莎白女王线全面开通后,高峰时段通行量将达到每2.5分钟一列,每个站台都经过重新翻修,适应高科技、高容量的新列车通行。

这些列车将配备7至9节全互连步行车厢、增加站立空间和座位类型,并配备有空调。列车还将采用智能照明和温度控制,以及利用制动系统再生电力,从而减少30%的能源消耗。

站台上还设有不锈钢和钢化玻璃制成的隔离门,隔离门一方面可以阻隔隧道内产生的过堂风,一方面还可根据进站列车每节车厢的人数信息,提供旅客筛选功能。这使得旅客能够转移到车厢空间充分的站台位置,提高效率和舒适度。

伊丽莎白女王线安装了长达50公里的高强度钢轨,但由于潜在的噪声影响,法灵顿现场周围地区再次面临特殊的工程挑战。

“我们使用过五种不同类型的铁轨。”Gamble说道,“车站大多采用你现在看到的普通平板式路轨底板。但是我们不得不在Soho区,那里有许多录音棚,以及巴比肯剧院这两处地区的下方,采用浮动式路轨底板。

“这种类型的轨道能够防止列车通过隧道时产生振动,同时将震动与受力地面隔开,传导到上部结构上。为了达到这个目的,需要在巨大的钢弹簧上建造一块巨大的平底板。这块底板支撑路轨,弹簧抑制震动,因此,当你在巴比肯剧院听拉赫玛尼诺夫的音乐时,将不会听到脚下隆隆的噪音。”

乘客们途经标有新建伊丽莎白女王线铁路的标志牌

深远影响

横贯城铁项目完工,伊丽莎白女王线正式通车运行后,届时将有150多万人在不到45分钟的旅程内到达伦敦市中心。系统将提高整个城市的出行便捷度和效率,并缓解伦敦交通网络拥塞的问题。

伦敦主要商业和金融区与希思罗机场之间的交通运输得到改善,有助于大力推动商业发展,预计英国经济整体收益将达到420亿英镑。

“横贯城铁全线设计寿命全部为120年,钢铁在其中发挥了重要作用”

工程的社会与环境影响是一个重要的考虑因素,该工程使用的许多材料都尽可能在本地采购,其中包括2500吨结构钢材和以及2750吨临时工程用钢材,材料的重复利用是挖掘阶段规划的重心。

剩余的钢材及部分被切掉的支柱都被运走后循环利用,”Gamble说,他又补充说,法林顿工程大约99%的材料都得到重复利用。

“横贯城铁上的每处设施都有120年的设计寿命,钢铁在其中发挥了重要作用。这些设施要长期装备而不回收利用,这是一个重要的设计方面,我们要确保一旦建成就长期不动。”

对于这样一个大规模项目,材料的选择能够影响每个阶段的成败,横贯城铁选择钢铁材料,将保证伊丽莎白女王线的长寿命与持续性,以及伦敦交通的未来。

图片:横贯铁路,金融街
视频:横贯铁路,专家