Re: [問題] 為什麼鐵路地下化一定要蓋那麼深?
免責宣言:
實在不知道該不該認真回應U大師的文....key完後發現有點長,不想看的直接←離開吧
洨弟我不是純土木背景的,本篇文章可能存在些許謬誤還請版上正科出身的高手指證
正文開始:
U大師一開始提到,為啥不蓋地塹
OK~今天我們都是土木大師,要來蓋個地塹....首先得先挖個溝
可是兩邊的土會坍方,根據土本的說法:你就讓他坍吧~等他坍夠了他就不會坍了
沒錯!!最簡單最easy的地塹就是瘋狂地挖土,只要你挖到土方的安息角他就不會坍了
甚麼叫安息角,安息角就是「大量顆粒狀物質被傾倒於水平面上堆積為錐體」
根據教科科科科科科書書上的講法,一般土壤的安息角約30~40度左右
(這也是為甚麼早期的防汛堤防都蓋的斜斜大大的坡面,因為要避免土體自然滑落。)
洨弟我數學老師常常請假,我們就先用30度來算好了
你挖一個3米深的地塹,水平總投影面積需要根號三乘以二的長度...
也就是1.732*2=3.464米寬的溝(這還不含車道寬度),再加上車道寬度(假定單線車道4米)
你光一個地塹就要7米*未知長度的土地,在寸土寸金的都市....大師您一定在開玩笑
好~~既然我們知道不可能不做任何的土建加工,那又有幾種選擇?
首先,來講講我們可能會用到的幾種構造物
1.擋土牆、2.隧道、3.橋梁
擋土牆又可以分重力式&懸臂式
重力式是靠著混凝土自身的重量,抵擋牆後的土壓(形狀為梯形),混凝土重>>牆後土重。
懸臂式則是利用槓桿原理,用混凝土牆利用牆後土重抵擋牆後土側向壓力,
其構造有點像倒過來的T字形,原理為土下壓力>土側向壓力。
(台北常見的水泥牆狀的堤防就是懸臂式結構)
擋土牆可有效減少地塹的土地投影寬度,但是擋土牆的構造真的就只能擋土,無其他用途
懸臂式構造更是可以大幅減少建造用地取得的問題,但缺點是其結構較重力式複雜
,且有結構壽命較重力式短上許多的缺點(結構老化無法承受剪應力時即為使用年限)。
至於U大師又開示說:可以上面加蓋阿~~像那個甚麼嘉和遮體
上方加蓋,真是好棒棒的提案
大師不愧是大師,一語道破百姓迷思
基本上...加蓋,除非當初規劃地塹擋土牆時就已經規劃好未來有加蓋的打算
加蓋上去,某種程度來說,跟砍掉重練沒甚麼兩樣....
橫向的加蓋,叫做蓋橋
縱向的加蓋,叫做隧道
跨距小於5米的叫涵洞,大於5米的叫橋
但是涵洞長度一長....就叫隧道
嘉和遮體的設計,以外觀來講....就是拱型隧道,只是因為當初施作的目的是要遮蔽演習
砲火流彈,所以叫遮體,打從一開始就是會在上面覆土、載重,後續改成道路也沒啥問題
(畢竟荷重計算時會充分考量上方載重及兩側土壓等問題的)。
然而擋土牆的計算不會考量到反向壓力(自牆面往土壤端施力)的問題,若直接加蓋
,若安全係數不足基腳工不夠深之擋土牆,則會發生滑移(基腳內滑)
這也是為何橋梁的兩岸橋台底部還要做基腳、兩側要有翼版的原因,需靠基腳與翼版
增加橫向與縱向摩擦,避免重心自兩側橋台轉移時發生滑動
而隧道箱涵或隧道無重心轉移問題則是因為其構造,是將上方壓力經由兩側壁板轉移至
下方及兩側,且結構體可抵擋左右土壓及下層地下水之上浮力。
至於隧道上緣為何不緊貼地面興建?
這問題牽扯層面較廣,可能的原因有:
1.原本的地表起伏:可能設計的出入口隧道頂端地表高程均為10 m,但中間某幾段地表
是緩坡導致中間的隧道頂端跟實際地面產生落差,在施工結束後不影響原地表兩側建
物的情況下,通常會回填至原地表高程。
2.閃避構造物:相關案例請看台北捷運橘線、綠線,挖一挖還會挖到旁邊建物的地錨,
更不用說有時候隧道還得從建物下方穿過的狀況,既有建物地基深度必須考慮。
3.排水問題:地塹式會遇到排水問題,尤其是大量地表逕流匯入後,以台灣夏天洪汛期間
的狀況大概會三天兩頭就看到台鐵出現海列車吧。若上方加蓋則需考量原本就有的區域
排水(例如新生大排),此問題與第2點相同。
4.工程需求:當隧道要閃避既有構造物,勢必得做坡度調整,鐵路的坡度需求又較道路
嚴苛,加上原本施工前的地表起伏,就會造成一些地方看起來好像挖很深,但有些地
方隧道頂看起來根本就是地表的狀況。
3/13補充
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特別回覆J大
可能在您眼中的河溪是這樣子"加蓋"
這是一般民眾較口語化的講法,但以水利工程角度來講...
這個根本是整個水路系統砍掉重練的級別了
在工法上,要看你排水系統的規模
小規模的通常就是上游做擋水阻絕+抽水機把水抽到下游去→
原渠道挖除→重新施作箱涵(場鑄或預鑄)
以桃園老街溪或桃園大圳部分渠段加蓋這種大規模等級的
桃園大圳還可以斷水處理,但是仍會分期,所以你看這種區域排水幹線規模等級的
其箱涵大多都是2孔以上,施工順序如下
既有渠道清淤疏濬(挖寬)→疏浚土方直接施作導水路將水流導引至單一側(假定左側)
施作土堤圍堰劃出施工區域→挖除右側護岸→施作右側箱涵(場鑄)
右側箱涵完工變更臨時導水路,將水流導入新設箱涵→挖除左側護岸→施作左側箱涵
左側箱涵完工後,挖除臨時導水路→召喚○市長
看完後有沒有覺得....民眾口中的"加蓋"兩個字...好像有點複雜?
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以上班門弄斧的內容還請真正的專業高手們海涵指正,感謝。
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文中有提到擋土牆有兩種,通常重力式擋土牆的牆面會是斜的
(同時考量滑動與傾倒的問題,固體力學的最佳解往往是斜面朝外的梯形)
而懸臂式擋土牆呈倒T字型,在各位看不到的牆內及地表下方是呈這樣:
牆 ╲○/我是鄉民~~
土土土土土│ |
土土土土土│ /\
土土土土土│地面地面
基腳工──┴─土土土
土土土土土土土土土土
當然啦,擋土牆再蓋的時候還是會配合原地表形狀施作,鳳鳴現在的狀況樓下已經有
回答了,所以須看個別案例探討。
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就....配合地表條件與最經濟的方式選用工法囉...
真有興趣研究的話...可以去看灌溉水路系統配合地表施工的案例
灌溉溝穿山越嶺,逢山開洞、逢谷架橋、水路沿山麓等高線興建、蟠踞於山林間的景色
個人覺得那景象才真是工程與自然妥協的經典中的經典(畢竟水逆流而上是要花錢的)
至於土木人...就是逢山開路遇水架橋,人類史上最古老的工具人職業...=3=
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