Υπόγειος σταθμός μετρό "Bank" στο Λονδίνο - Κατασκευή επέκτασης με τη μέθοδο top - down

Ένα από τα πιο σύνθετα υπόγεια δίκτυα συγκοινωνιών στον κόσμο είναι ο σταθμός "Bank" του Λονδίνου. Βρίσκεται στο κέντρο του Σίτι, ένα μείζον οικονομικό και χρηματοπιστωτικό κέντρο του Ηνωμένου Βασιλείου και της Ευρώπης. Ενδεικτικά του μεγέθους του σταθμού είναι τα παρακάτω συγκοινωνιακά και στατιστικά στοιχεία:
• 57 εκατομμύρια επιβάτες το 2015, 62 εκατομμύρια το 2019.
• 123.000 επιβάτες ανά ημέρα το διάστημα 8 - 10 π.μ.
• Εξυπηρέτηση 6 διαφορετικών γραμμών σε 10 πλατφόρμες.
Η ομαλή λειτουργία του καθώς και η εύκολη και απρόσκοπτη πρόσβαση και μετακίνηση του επιβατικού κοινού είναι ζωτικής σημασίας για την καθημερινότητα της βρετανικής πρωτεύουσας.
Δεδομένης της πρόβλεψης ετήσιας αύξησης επιβατικού φορτίου (25% για το 2018), ο φορέας διαχείρισης (ΛΘΛ) αποφάσισε την εκπόνηση ενός γιγαντιαίου προγράμματος με στόχο την αύξηση της χωρητικότητας του σταθμού κατά 40%, μέσω της κατασκευής:
• νέας εισόδου σταθμού,
• σηράγγων επικοινωνίας ανάμεσα στις υφιστάμενες πλατφόρμες,
• δύο νέων σιδηροδρομικών σηράγγων,
• δύο νέων ανελκυστήρων, δώδεκα νέων κυλιόμενων κλιμάκων και δύο νέων κυλιόμενων διαδρόμων.
Η διαδικασία δημοπράτησης του έργου έγινε με το σύστημα της μελέτης - κατασκευής (Design & Build) σε αντίθεση με τη συνήθη μέθοδο της μελέτης - προσφοράς - κατασκευής (Design - Bid - Build). Η συγκεκριμένη μέθοδος βασίζεται στην ανάληψη της διαχείρισης του έργου –και του αντίστοιχου ρίσκου– από έναν και μόνο οργανισμό, τον κύριο κατασκευαστή. Στην προκειμένη περίπτωση την εταιρεία Dragados, με σαφές πλεονέκτημα τον αποτελεσματικό συντονισμό των διαφόρων εμπλεκομένων (μελετητών, εργολάβων, κυρίου του έργου κτλ.).

Περιγραφή της κατασκευής

Η θέση της νέας εισόδου βρίσκεται σε ένα πυκνοδομημένο περιβάλλον και περικλείεται από πολυσύχναστες οδούς, με πληθώρα υπόγειων οδεύσεων δικτύων κοινής ωφελείας.
Μια σύντομη περιγραφή της επέκτασης του σταθμού περιλαμβάνει τα εξής:
• Είσοδος στο ισόγειο, παρόδιο επίπεδο.
• Υπόγεια από Β1 έως Β5 (Η/Μ χώροι, αποθηκευτικοί χώροι και διακλάδωση προς αποβάθρες).
• Φρεάτιο ανελκυστήρων PRM (για πρόσβαση ΑμεΑ σε αποβάθρες, μικρότερης κάτοψης, εγγεγραμμένης του σταθμού, που εκτείνεται από το υπόγειο Β5 έως τη στάθμη των - 40 m.

Η αρχική πρόκληση υπό το πρίσμα του δομοστατικού ήταν το βάθος εκσκαφής, που έφτανε τα 40 m. Η μελετητική ομάδα έπρεπε να αντιμετωπίσει τις τεράστιες πιέσεις στα πλευρικά τοιχώματα, όχι μόνο στη φάση λειτουργίας, αλλά κυρίως στη φάση κατασκευής και εκσκαφής. Δεδομένης και της ανυπαρξίας χώρου εργοταξίου στην επιφάνεια για εναπόθεση υλικών, χώρων γραφείων, φόρτωση και μεταφόρτωση προϊόντων εκσκαφής, προκρίθηκε η μέθοδος top - down. Η συγκεκριμένη μέθοδος βαθέων εκσκαφών, συνίσταται στα εξής:
Α. Κατασκευή εμπηγνυόμενων περιμετρικών τοιχίων αντιστήριξης (αλληλοτεμνόμενοι πάσσαλοι).
Β. Σκυροδέτηση πλάκας ανώτερης στάθμης (στο συγκεκριμένο έργο της πλάκας α’ υπογείου - Β1) επί του εδάφους. Η πλάκα συνδέεται με τους περιμετρικούς πασσάλους. Ένα τμήμα της πλάκας δεν σκυροδετείται, αλλά παραμένει ως φρεάτιο απομάκρυνσης προϊόντων εκσκαφής των επόμενων φάσεων (mole hole).
Γ. Μετά την ανάπτυξη των καθορισθέντων αντοχών του σκυροδέματος, ακολουθεί εκσκαφή με "υπονόμευση" της πλάκας που κατασκευάστηκε. Η είσοδος στα υποκείμενα εδαφικά στρώματα γίνεται από την οπή που δεν σκυροδετήθηκε στο προηγούμενο στάδιο.
Δ. Όταν η εκσκαφή φτάσει στο επίπεδο της επόμενης πλάκας, γίνεται σκυροδέτηση αυτής, με πρόβλεψη αντίστοιχης οπής.
Ε. Επανάληψη της διαδικασίας από τη φάση Γ, μέχρι επίτευξης τελικής στάθμης.
Μ’ αυτό τον τρόπο εξασφαλίστηκε η απαιτούμενη επιφάνεια εργοταξίου (πλάκα υπογείου), αλλά κυρίως επιτεύχθηκε οι πλάκες να λειτουργούν ως διαφράγματα - αντηρίδες, διασφαλίζοντας την πλευρική ευστάθεια της κατασκευής.
Λόγω της φύσης της μεθόδου top - down, τα εσωτερικά υποστυλώματα του σταθμού θα κατασκευάζονταν στην τελική φάση, μετά την ολοκλήρωση της τελευταίας πλάκας κοιτόστρωσης στο επίπεδο Β5. Προσωρινά λοιπόν, οι πλάκες στηρίζονταν αποκλειστικά στη σύνδεσή τους με τους περιμετρικούς πασσάλους αλλά και σε μία σειρά προσωρινών εσωτερικών πασσάλων με εγκιβωτισμένες μεταλλικές διατομές, οι οποίες λειτουργούσαν ως υποστυλώματα.
Θα πρέπει να τονιστεί ότι το βέλος των πλακών ήταν εξαιρετικά κρίσιμο. Η λειτουργία τους ως οριζόντιες στηρίξεις σήμαινε ότι υπόκεινται σε τεράστιες αξονικές φορτίσεις. Αυξημένο βέλος θα σήμαινε την ανάπτυξη καμπτικών ροπών, φαινομένων 2ας τάξης και αστοχία του συστήματος.
Η θέση αυτών των πασσάλων είχε σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι στη μέση του φρεατίου PRM (επί δοκού μεταφοράς), μειώνοντας τα ανοίγματα των πλακών, με σκοπό τον έλεγχο των βελών, το δε φρεάτιο θα κατασκευάζονταν ομοίως, με τη μέθοδο top - down, με αντιστήριξη περιγεγραμμένη της κάτοψής του.
Τα μειονεκτήματα της παραπάνω προσέγγισης, κατόπιν συντονισμού με την κατασκευαστική ομάδα, ήταν:
• Καθυστέρηση οκτώ εβδομάδων στην κατασκευή της σήραγγας ESC2, με τον κυλιόμενο διάδρομο, με σημαντική επίπτωση στο συνολικό χρονοδιάγραμμα κατασκευής των υπόλοιπων σηράγγων.
• Επιβράδυνση της κατασκευής του φρεατίου PRM (κρίσιμο σημείο του έργου).
• Κατασκευαστικός κίνδυνος ατυχήματος πρόσκρουσης κατά τη διάρκεια των εκσκαφών στη δοκό μεταφοράς.
Η λύση που εφαρμόστηκε για την αντιμετώπιση των παραπάνω δυσκολιών ήταν η "αντιστροφή" της μεθόδου στήριξης των πλακών. Στο μέγιστο του ανοίγματος, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε μεταλλικό δικτύωμα ύψους 3.0 m, εδραζόμενο επί των κεφαλόδεσμων των περιμετρικών πασσάλων. Το δικτύωμα συνδεόταν με τις πλάκες (κάθε στάθμης διαδοχικά) μέσω ενός "αναρτήρα" μεταλλικής διατομής. Με την ολοκλήρωση της σκυροδέτησης της κάθε στάθμης, μια συστοιχία γρύλλων ανύψωνε το δικτύωμα με αποτέλεσμα η βύθιση των πλακών να εξισορροπείται.
Με τη μέθοδο κατασκευής να μεταβάλλεται σε top-down και top-hung:
• εξασφαλίστηκε ο περιορισμός βελών των πλακών και η αποφυγή φαινομένων 2ας τάξης (λυγισμός),
• απαλείφθηκε ο κίνδυνος "κλειδώματος" τάσεων στα υποστυλώματα μετά την επακόλουθη σκυροδέτησή τους και
• κατέστη δυνατή η παράλληλη εκσκαφή και σκυροδέτηση του φρεατίου PRM, εξοικονομώντας δύο εβδομάδες σ’ αυτό το κρίσιμο σημείο του έργου.