Re: [問題] 為什麼鐵路地下化一定要蓋那麼深？

[NiChu (氵尼~~魚禾火~~)]

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
推 jasonpig: 我其實也想問這種工法的困難點在哪 ，畢竟很多地方河溝
→ jasonpig: 也是這樣蓋起來的
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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推 Akulamaru: 又一篇手癢(?)好文XD
→ SuperModel: 受不了被激的苦，只有你會懂。
推 selfhu: 手癢生好文
推 hinajian: 稿費推
→ MonkeyCL: 這一篇文章值 532 Ptt幣
推 SmileEMU800: 已用心看完手癢文XD講得比在下專業深入，同是土木建
→ SmileEMU800: 築群給推，雖然在下只是高中生XD
推 Stan6003: 鐵道版各種神人
推 GTOW: 那鶯歌鳳鳴那路段算地斬式嗎？
推 SmileEMU800: 正是
推 SmileEMU800: 樓上，是地塹ㄑㄧㄢˋ哦～
推 kizzle: 推好文～
推 snyk: 推
推 GTOW: 那鳳鳴是地塹 為何左邊是90度垂直 右邊是斜坡呢？
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。

推 SmileEMU800: 那是施工期間的擋土，那叫做預壘排樁
推 Akulamaru: 鳳鳴左邊應該是為了蓋車站而挖的，原本也是斜的
推 Tamama56: 專業推
推 milen: 高鐵神岡段...短短一段有隧道有地塹有高架啊
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=

推 j30916: 推
推 MiaoXin: 市民大道地下也是長長的停車場，軌道就只能更往下了，對
→ MiaoXin: 吧？
※ 編輯: NiChu (111.251.29.56), 03/13/2017 20:48:13
推 chewie: 鳳鳴看起來不是擋土牆型式
※ 編輯: NiChu (111.251.29.56), 03/13/2017 21:04:48
→ ciswww: 台北松山間隧道必須比各車行地下道更深，因為興建期間必須
→ ciswww: 讓車行地下道至少維持一半的車道能夠通行
→ NiChu: 還記得小時候松山-台北車站地下化時也是分兩階段
推 SmileEMU800: http://i.imgur.com/3L2ovLy.jpg
→ SmileEMU800: 支援鳳鳴站的擋土排樁說明圖
→ ciswww: 本文宜同時考慮原文二樓推文
推 zxcc79: 幫樓上補充
→ zxcc79: ultratimes: 哪會塌陷，當然不是挖個溝而已，整個都要弄成
→ zxcc79: 結構體
→ lsh0508: 想借題問一下，台灣是否有法規規範地下化路段上方之土地
→ lsh0508: 使用，因為目前台灣似乎幾乎都是做為道路，做為商業區或
→ lsh0508: 住宅是否有其可行性呢？
推 chewie: 都市計畫公共設施用地多目標使用辦法 不過複層使用真的不
→ chewie: 太舒適 去北捷忠孝復興東邊那個廁所站十分鐘就知道了 又吵
→ chewie: 振動又大 不然就要用很高的成本去解決噪音振動問題 不實際
推 SmileEMU800: 通常地下隧道上方會基於隧道安全而禁止建造屋舍
→ chewie: 大概會用共構的方法去作 例如北捷地下街 或是台鐵隧道上
→ chewie: 的停車場等等 事後建只能做比較低矮.用量低的小型建築
→ chewie: 所以一開始就考慮共構是OK 只是不一定符合成本效益
推 MiaoXin: 說到震動，中山地下街的椅子待個幾分鐘就能有感受了
推 lina7inverse: 絕不只是個推啊啊啊