Hoe bouw je een metrotunnel onder water?

Tunnelvisie Vaardigheid en vastberadenheid.
  • Joralemon Street Tunnel van een ansichtkaart uit 1913. Publiek domein.

    Begin 2019 zal de L-trein in New York City 15 maanden stilgelegd worden om schade veroorzaakt tijdens orkaan Sandy te herstellen. In de aanloop naar de sluiting zalMediaMenterelevante updates en beleidsvoorstellen verstrekken, evenals profielen van leden van de gemeenschap en bedrijven langs de getroffen route in een serie die we Tunnel Vision noemen. Lees meer over het project hier .

    Maandagochtend had het metrosysteem van New York City opnieuw een storing. Deze keer , het was een signaalprobleem in het Rockefeller Center en een onderzoek in Downtown Manhattan, dat een vlindereffect veroorzaakte waardoor een aantal lijnen ondergronds vastliepen. 'Fijne maandagochtend @NYCTSubway!' een renner schreef op Twitter , met een foto van een overvol metroplatform bijgevoegd. 'Repareer deze shit.'

    Vaak als we aan metro's denken, zijn dit de meest zichtbare drukpunten - de signaalstoringen, de overbevolking, de slopende treinen, enz. Maar zoveel van die problemen hebben te maken met de infrastructuur zelf. Als 's werelds grootste metrosysteem heeft New York: meer dan 800 mijl spoor er doorheen lopen, wat betekent dat de mogelijkheden voor mislukking veel groter zijn dan in een gemiddelde stad.

    En nergens is dat gebied kwetsbaarder dan onder water.

    Het metrosysteem van New York City heeft 16 metrotunnelverbindingen onder waterlichamen, als we kleinere gaten tellen, zoals de Newtown Creek en de Harlem River. Dat aantal groeit als we de tunnels voor de Long Island Rail Road, PATH Train, New Jersey Transit en Amtrak toevoegen. Toen orkaan Sandy in 2012 toesloeg, stond een groot aantal van die tunnels onder water, waardoor ze volledig onbruikbaar werden totdat arbeiders het water eruit konden pompen. De Montague Street Tunnel, die de N- en R-treinen tussen Manhattan en Brooklyn onder de East River doorbrengt, moest worden stilgelegd voor 13 maanden , voor volledige reconstructie. De Canarsie Tube, die de L vervoert, wacht nu een soortgelijk lot.

    Maar om te begrijpen waarom, of hoe, deze tunnels zo kwetsbaar werden, moet je een vraag begrijpen die metroreizigers (inclusief ikzelf absoluut) onszelf vaak niet stellen: hoe zijn ze überhaupt gebouwd?

    Toen ik Michael Horodniceanu deze vraag stelde, maakte hij meteen een verduidelijking: de metrotunnels in New York zijn niet per se 'onder water', maar eerder onder de rivierbedding. Behalve, voegt hij eraan toe, de 63rd Street Tunnel, die de F-trein naar Roosevelt Island vervoert. Die was geprefabriceerd in het zuiden, dreef naar New York, en vrij letterlijk gevallen in loopgraven gegraven in de East River, met aarde, steen en betonplaten die er in de loop van de tijd bovenop werden geplaatst. (Dus als je diep genoeg duikt, zou je de tunnel raken? 'Nee, want ze zijn allemaal bedekt', vertelde hij me. Ik weet het, stomme vraag.)

    Horodniceanu zou het weten - negen jaar lang was hij hoofd van Capital Construction voor de Metropolitan Transit Authority (MTA), waar hij toezicht hield op twee van de grootste uitbreidingen van het systeem in decennia: de verlenging van 7 treinen naar Hudson Yards en de eerste fase van de Second Avenue Subway (hij stopte dit jaar.) Maar die werden natuurlijk gebouwd in de 21e eeuw, met behulp van moderne technologie die niet beschikbaar was aan het begin van de 20e, toen het grootste deel van het metrosysteem zoals we dat kennen werd gebouwd.

    De Canarsie Tube, geopend in 1924, werd gebouwd op dezelfde manier als de meeste metrotunnels van de stad, zegt Horodniceanu. Werknemers groeven met de hand door de rivierbedding, terwijl ze gietijzeren ringen om hen heen legden. De zachte modder was gemakkelijk door te graven, maar zeer doorlatend; er moest een schild voor worden geplaatst om het water buiten te houden, zodat de arbeiders door konden gaan. Nadat de fysieke tunnel was gebouwd, werd een tweede laag beton toegevoegd om deze af te dichten.

    Maar toch houdt dat materiaal niet altijd stand. 'Er bestaat niet zoiets als een tunnel die niet lekt', verklaarde Horodniceanu. 'Het bestaat niet. Uiteindelijk vindt het water zijn weg.' Vooral in tunnels die meer dan honderd jaar geleden zijn gebouwd. En als er eenmaal water binnenkomt, heeft dat invloed op alles wat zich in de tunnel bevindt: de signalen, de lichten en alle andere elektrische voorzieningen die een woon-werkverkeer op maandagochtend in een hellevuur kunnen veranderen.

    'Het is niet zo ingewikkeld om de lekken te repareren. Het is ingewikkelder om alles wat erin staat te veranderen', voegt Horodniceanu toe. 'In de tunnels heb je aan de ene kant deze banken, de evacuatiebank. In deze bank zitten ontelbare buizen die allerlei soorten systemen dragen, en ten eerste, ze zijn oud. Dus soms brokkelt het beton af, omdat het oud is en bloot kwam te liggen, nu nog meer met vocht, maar dan kwam er water binnen.'

    Horodniceanu zegt dat het geplande werk tijdens de stopzetting van de L-trein deze twee probleemgebieden zal aanpakken, met modern materiaal dat de waterpenetratie aan de buitenkant afsluit, en een totale herbedrading van de nutsvoorzieningen die door de tunnel lopen. Dit laatste is tijdrovend, zegt hij, en vereist meerdere transacties die moeten samenwerken om alles snel op gang te krijgen. Binnen 15 maanden klaar zijn - de tijdlijn die de MTA heeft gegeven voor het werk van de tunnel - 'is ​​haalbaar, maar ambitieus', voegde hij eraan toe.

    Een van de grootste problemen in die tijd was ook de luchtdruk. Beroemd, bij het bouwen van de tunnel naar de Brooklyn Bridge, minstens vijf arbeiders stierven aan 'de bochten', of decompressieziekte. Bij een andere gelegenheid 'blies' een schild 'uit' door de opgekropte druk, het sturen van een man genaamd Richard Creedon die zweeft uit de 4 en 5 treintunnel, de East River in en de lucht in. Hij overleefde, en werd een lokale legende.

    Tunnels in 2017 zijn natuurlijk een beetje anders gebouwd. Een goed voorbeeld is de Hudson Tunnel-project , een plan om twee nieuwe tunnels onder de Hudson te bouwen om de bestaande eeuwenoude structuur, die Amtrak en New Jersey Transit bedient, te vervangen. Veel mensen kennen misschien de voorganger van het grotere Gateway-programma, het ARC-project (Access to Region's Core), dat de gouverneur van New Jersey, Chris Christie, tot zinken heeft gebracht. een meerderheid van zijn staat kwaad maken in het proces. (Gemopper over de vertrekkende gouverneur is achtergrondgeluid op elke vertraagde NJ Transit-trein.)

    'De Hudson River-tunnel die nu bestaat, wordt steeds onbetrouwbaarder en een 'single point of failure' voor 10 procent van het BBP van het land', vertelde Craig Schulz, de woordvoerder van het Gateway Program, me. 'Vierhonderdvijftig treinen per dag, 200.000 reizen voor woon-werkverkeer en reizigers per dag, vertrouwen op deze 106 jaar oude aanwinst. Dit ding is gebouwd voordat de Titanic vertrok, toen de gebroeders Wright overstapten van de Model A naar de Model B-flyer.'

    Schulz noemde het, net als vele anderen, het 'meest urgente infrastructuurprogramma in Amerika'. 'Het moet worden vervangen', voegde hij eraan toe. 'Het moet van binnenuit worden herbouwd, en er is geen alternatief.'

    Om dat te doen, het ontwerp voor de Hudson River Tunnel bevat vier tunnelboormachines (TBM's), die, als u dat nog niet hebt gedaan, de video's gezien , zijn in feite deze enorme oefeningen die eruitzien als iets waar je iemand in zou zien rijden Gekke Max. Aan de TBM's zijn transportbanden bevestigd, die het riviervuil en het gesteente afvoeren. Terwijl de machine dieper in de aarde boort, volgen de arbeiders en voegen ze het decor toe, zoals de verlichting, sporen en betonafwerkingen.

    De twee tunnels zijn drie mijl lang en vereisen elk twee TBM's, die op maat zijn gebouwd voor hun respectieve terrein. De Palisades, waar de ene tunnel doorheen gaat, heeft een hard rotsoppervlak, waardoor een andere snijkop nodig is dan de andere tunnel onder de rivierbedding. De bouw en de exploitatie van de TBM's vormen een aanzienlijk deel van de geschatte kosten van het project Prijskaartje van $ 12,9 miljard . (Het project rondt momenteel zijn milieueffectrapport af en wacht op financiering.)

    Gezien die technologie, zou je je kunnen afvragen hoe metrotunnels die bijna honderd jaar geleden met de hand zijn gebouwd, miljarden passagiers zo lang hebben ondersteund. Maar het is niet het originele ontwerp dat de problemen veroorzaakt. 'Het is gewoon dat het oud is, en zoals je goed weet, sluit New York hun metro's niet', Michael Wyetzner, een architect bij Michielli+Wyetzner, die heeft geschreven over het onderwerp , heeft me verteld. Het is continu in bedrijf, wat het nog uitdagender maakt en meer slijtage veroorzaakt.'

    In feite stelt hij dat de constructieve techniek die in die tunnels ging, 'echt een beetje briljant' was, een wonder van de bouw uit het industriële tijdperk. Hij noemde toen de cut-and-cover-methode gebruikt onder stadsstraten, niet verder ondergronds dan een kelder; ingenieurs groeven greppels aan de kant van de weg, tilden het cement op, legden sporen aan en legden de weg er weer bovenop. 'Het is heel Amerikaans. Het is heel New York,' vervolgde hij. 'Het is pragmatisch en heel, 'Gewoon doen!' En dan zouden ze het versieren met een paar mooie tegels, waar ik een beetje een kick van krijg.'

    Maar zoals bij elke technische constructie, voegde Wyetzner eraan toe, hebben de hulpprogramma's onderhoud nodig - iets dat volgens critici het bureau in decennia niet goed heeft gefinancierd. En het resultaat daarvan werd maandagochtend door miljoenen passagiers gezien. 'Het is als een auto: als je je auto onderhoudt, gaat hij veel langer mee dan wanneer je niets doet', vertelde Wyetzner me. 'Dat is de echte oorzaak van de vertragingen en storingen. Zonder onderhoud gaat alles in één keer kapot.' Volg John Surico op Twitter .

    Een eerdere versie van dit artikel gaf een verkeerde voorstelling van het jaar waarin orkaan Sandy New York trof. Het was 2012, niet 2013.