Maszyna Crossrail przejechała niewiele ponad 3 metry pod czynną linią metra
Podczas budowy zachodnich tuneli Crossrail w Londynie jedna z maszyn TBM musiała przeciąć trasę pod istniejącymi tunelami Victoria i Bakerloo Line. W najciaśniejszym miejscu sklepienie nowego tunelu znalazło się zaledwie około 3,095 m pod czynnym tunelem Victoria Line. Pociągi nadal kursowały, więc nie można było dopuścić do nadmiernego osiadania lub deformacji istniejącej obudowy. Operatorzy TBM kontrolowali ciśnienie na przodku, ilość wydobywanego gruntu i iniekcję za obudową, a tunele metra były intensywnie monitorowane. To przykład „chirurgii” pod działającym miastem: kilka metrów gruntu oddzielało wielką maszynę drążącą od infrastruktury przewożącej pasażerów każdego dnia.
Nowy tunel przechodził pod działającą koleją
Crossrail nie powstawał na pustym terenie. Pod centrum Londynu znajduje się już gęsta sieć metra, kanalizacji, fundamentów i innych tuneli. Na zachodnim odcinku trasy maszyny musiały przeciąć podziemny korytarz, w którym znajdowały się czynne tunele Victoria i Bakerloo Line. Najmniejsza opisana odległość między nowym tunelem a północnym tunelem Victoria Line wynosiła około 3,095 m. To mniej niż wysokość typowego pokoju powiększona o grubość stropu — a poniżej przechodziła maszyna o średnicy kilku metrów.
TBM musi usunąć dokładnie tyle gruntu, ile powinna
Maszyna typu EPB stabilizuje przodek tunelu kontrolowanym ciśnieniem urobku w komorze. Jeśli ciśnienie będzie za małe albo maszyna wydobędzie więcej materiału niż odpowiada objętości wykopu, grunt może przemieścić się do powstającej pustki, powodując osiadanie nad tunelem. Zbyt wysokie ciśnienie również jest niepożądane, bo może unosić grunt. Dlatego podczas przejścia pod metrem bardzo dokładnie kontrolowano ciśnienie komory, prędkość posuwu, moment obrotowy, masę wydobywanego urobku i objętość iniektu za segmentami obudowy.
Pustkę za pierścieniem trzeba natychmiast wypełnić
Średnica tarczy TBM jest nieco większa od zewnętrznej średnicy złożonych za nią segmentów tunelu. Po przesunięciu maszyny pozostaje więc pierścieniowa przestrzeń między obudową a gruntem. Wypełnia się ją zaprawą iniekcyjną, zanim grunt zdąży się znacząco przemieścić. Przy przejściu kilka metrów pod istniejącym metrem ta operacja była szczególnie ważna. Nawet niewielka utrata objętości mogła przełożyć się na deformację tunelu powyżej, dlatego iniekcja była traktowana jako część systemu kontroli osiadania, a nie zwykłe wykończenie obudowy.
Istniejący tunel był instrumentem pomiarowym
Victoria i Bakerloo Line wyposażono w punkty pomiarowe, które pozwalały śledzić przemieszczenia podczas zbliżania się TBM, jej przejścia i okresu po wykonaniu tunelu. Zestawiano te dane z parametrami pracy maszyny. Dzięki temu można było szybko rozpoznać, czy rzeczywiste zachowanie gruntu odbiega od prognoz. Tego rodzaju monitoring ma ogromne znaczenie w mieście: projektant nie może opierać się wyłącznie na modelu geotechnicznym, ponieważ niewielkie lokalne różnice podłoża mogą zmieniać odpowiedź istniejącej infrastruktury.
Trzy rekordy Crossrail opowiadają trzy różne problemy
Ten przypadek różni się od budowy wielkich kawern Stepney Green i od problemu wypiętrzania gruntu w Moorgate. Tutaj głównym zagadnieniem jest kontrola bardzo małych deformacji podczas przejazdu dużej maszyny tuż obok czynnej infrastruktury. To pokazuje skalę różnorodności inżynierii podziemnej: w jednym projekcie trzeba umieć sekwencyjnie budować komory, projektować fundament na grunt unoszący się po odciążeniu i prowadzić TBM kilka metrów od działających pociągów. Wspólnym narzędziem wszystkich tych zadań pozostaje monitoring zachowania gruntu.
Dopuszczalne osiadanie jest małe, bo istniejący tunel ma własną geometrię toru
Nawet jeśli obudowa metra nie uległaby uszkodzeniu, nadmierne przemieszczenie mogłoby zaburzyć geometrię toru, położenie urządzeń i komfort jazdy. Dlatego kryteria monitoringu są znacznie ostrzejsze niż samo „nie dopuścić do zawalenia”. Przy przejściu pod czynną linią trzeba chronić pełną użytkowalność istniejącej infrastruktury. To ta sama zasada, która w wysokich budynkach rozdziela nośność od komfortu — tylko zastosowana do tunelu i toru kolejowego.