美國那麼多淺埋隧道是如何建設的?

美國有很多淺埋隧道,目測隧道就位於地下三五米深的地方,而隧道上面經常是摩天大樓,這種設計是如何做到的,又是如何施工的呢?

圖片為個人攝於芝加哥UNION STATION


謝邀;

以下引用大量英文資料,本人(由於懶)不做任何翻譯。

Air rights

At first, the railroad simply constructed a platform above the rail yards to allow for the development of buildings overhead.

和事先統一設計對齊軸網相比,這事極不經濟。絕大多數情況下,這個結構轉換層上下的豎向結構不對應(尤其是如果涉及道岔,那麼下部結構還不規則),轉換層破壞的風險很大,必須花大量的錢把轉換層修結實。

所以大陸不太愛干這事,更傾向於在軌道平行的區段(比如地鐵車輛段)上方,預留已經算好的上蓋建築。

理論上說就講完了。

不過就union station這一段路軌而言,還有一個更有趣的做法。這一段最高的房子——現在叫波音國際總部大樓——的南部「裙房」(14層;北部36層)。在它的西南角,由於路軌的原因,無法打樁——或者說地更簡單一點,結構不能落地。最後結果是頂部做了桁架拉著。

http://global.ctbuh.org/resources/papers/download/1282-building-where-they-said-it-couldnt-be-done.pdf

As shown in the caisson grid in Fig. 2, there was no room for caissons or columns among the tracks in a 20m x 46 m area at the southwest corner of the site (north is oriented toward the top of the site plan). In early planning concepts, this area was left unbuilt. However, the telephone company demanded full 4,300 m2 floors; efficiency of the parking layout also required full floors, without a cut out in the corner. The solution was to provide a cantilever transfer system to support this part of the building. Cantilever trusses at the bottom, just above the tracks, would have been most economical but would have disrupted the parking layout. So the trusses were placed on the roof, where they became part of the architectural expression of the building, as indicated in Section B-B and the photograph in Fig. 2.

這個桁架是裸露的,外面直接就能看到

(File:2004-09-14 1680x3000 chicago boeing building.jpg)哦對,還有,2014年美國地理調查數據,芝加哥的罕遇地震(50年2%超越概率)峰值加速度是不到0.06g,折算成50年10%超越概率是0.03g左右,相當於烈度VI度以下,也就是按中國標準不設防


九層之台,起於累土

(意思就是先挖下面,再蓋上面)

北京的四惠站也是這麼干出來的。


「瀉藥」!

首先可以確定的是提問者所見的並非淺埋隧道。根據查閱相關資料,芝加哥聯合車站始建於1913年,於1925年5月16日通車,以當時的施工技術,以淺埋隧道的方式通過,並確保周圍建築物及地表不發生較大的不均勻沉降幾乎是不可能達到的(即使放在現在,在情非得已的情況下,施工人員也需要慎之又慎)。同時,根據芝加哥聯合車站建成後的照片(圖 1)與提問者提供的照片(圖 2)做對比,可以肯定,地下構築物的建造先於地上建築物。因此,推測地下結構部分為明挖法的可能性較大。

圖 1:

圖 2:

當然,隨著城市地下空間開發的興起,城市隧道的建設必然會遇到穿越地上建築物的情況。目前採用較為普遍的有淺埋暗挖法和盾構施工法。其中,淺埋暗挖法由我國著名隧道專家王夢恕院士為首的隧道建設者們首先提出,其施工時需遵守以下十八字方針「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」。而盾構施工時,除了事先處理建築物的樁基礎的手段外,目前國內還存在盾構機主動切削樁基礎的案例,這對盾構刀具的切削能力提出了較大的挑戰。由於此類工程最大的難點在於控制建築物的沉降,特別是不均勻沉降,因此在盾構穿越地上建築物時,合理控制盾構機推力、刀盤轉速、掘進速度、土倉壓力及隧道壁後注漿壓力和注漿量等施工控制參數顯得十分關鍵。


謝邀

一般來說,埋深(隧道頂到地面的距離)小於兩倍洞徑的隧道可以稱之為淺埋隧道。

題主說的這種不能叫淺埋隧道了,應該叫超淺埋隧道。

這種隧道幾乎沒有可能用暗挖法的,明挖風險小、靈活、施工難度小。如果不是有絕對的阻力,肯定是明挖無疑了。

因此,從施工上來說,這已經不能算是隧道了,應該叫做深基坑更貼切一點。


不是很清楚具體原因,但據我分析,產生這種淺埋隧道頂上是高樓的情況應該是由規劃的先後順序導致的,不管是提前規劃高樓的建築結構以方便之後建設隧道或者提前建設隧道再建高樓。如果是在既有常規高樓下邊三五米深的位置建設隧道,那需要避開高樓的地基,並且在施工過程中採取措施提前對地層進行加固,減少隧道施工對既有建築的影響。由於見識有限,我目前還沒見過這種在摩天大廈下邊三五米深位置建設隧道。


不知道有些朋友指的「不像西方資本主義國家的規劃做得好」的別的國家是哪個國家,不過這種提前規劃天朝也有,比如重慶的軌道穿樓:

2號線

建設中的9號線:

還有上海的17號線也有這種規劃。

另外,題主說的這種很多都是明挖施工,即先挖開把裡面修好了在蓋上蓋子修上面的建築或公路,這個在國內也是普遍得不能再普遍的施工方式了,比真正的淺埋隧道更簡單。而如果是從既有建築下穿過,那技術難度就大些了,比如開挖不能爆破,要機械開挖或化學爆破(即鑽孔注入藥水,靠藥水的膨脹使岩石破碎再挖除),然後頂部可能要採取一些更強的超前支護,這個在國內也做過很多了,尤其是城市軌道施工中。

最後說一句,近30年世界上最大的土木實踐工地恐怕中國說第二沒人敢稱第一,雖然不敢說技術上領先世界,不過各種千奇百怪的實際應用倒是實踐太多了,而且一不小心就是世界第一。


Chicago Union Station

根據Wikipedia以及老照片,此處原本並非隧道,而是地面。高樓是後建的。芝加哥中心城區有大片多層街道,路面實際為高架。


呃,我不太清楚美國軌道交通淺埋施工,不過針對問題中埋深三到五米,地表既有結構為高樓,現在施工的情況我可以簡要說一下

既然題主已經說了是淺埋,地表情況複雜,因此肯定不是明挖法施工啦,因此出現了暗挖法施工,暗挖法又分蓋挖法和新奧法和盾構法等等,目前我接觸主要是盾構法

簡單說這種施工方法要求的就是對地表擾動小,像摩天大樓這種樁基較深的,在選擇路線的時候會盡量避免太過於接近,中國修建地鐵大部分情況其實都是在主要交通路線下,比如地表是比較良好的馬路或是周圍綠化帶,周圍遠一些才是高樓,因此我覺得美國可能也是基於這種情況進行修建,具體情況我需要等寫完論文去查查文獻。

只要施工期間保證開挖時及時進行支護,達到一種相對的平衡狀態就可以了


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