Proposal for Northern Extension of Northolt Tunnel sift report

`Code 

1 - 

Accepted

Uncontrolled when printed 

INTERNAL INFORMATION

 

Northern Extension of Northolt Tunnel SIFT Report 

 

 

Northern Extension of Northolt Tunnel SIFT 

Report C222-ATK-DS-REP-020-000034 

Revision – P06 

 

                      17 

Uncontrolled when printed 

 

 

6.2.8 

The design of the “gap” structure would require the inclusion of an access road from rail 

level to the surface rescue area. Given the depth of excavation, and the need to provide 

access  from  both  portal  structures,  it  would  be  anticipated  that  such  a  route  would 

emerge from it centrally and approximately normal to the mainlines.   

6.2.9 

The  form  of  the  excavation  would  require  either  a  retained  cutting,  an  open  cut  with 

engineered side slopes through the chalk and groundwater control, or a combination of 

the  two.  For  a  retained  cutting,  the  width  of  the  excavation  would  preclude 

conventional  propping  and  it  is  expected  that  ground  anchorages  would  need  to  be 

utilised.  It should be noted that the groundwater levels are currently assumed to be at a 

depth  of  about  5m  below  existing  ground  level,  so  the  influence  of  water  during 

construction and operation could be a significant constraint depending upon ground and 

flow characteristics. Permanent de-watering may be required. 

6.2.10 

Consideration  should  also  be  given  to  the  probable  negative  impact  of  a  major 

excavation on the principal chalk aquifer which is designated as Source Protection Zones 

(SPZ) 1 and 2 by the Environment Agency. 

6.3   Provision for Heathrow Spurs - General 

6.3.1 

In  respect  to  making  an  allowance  for  the  Heathrow  spurs  there  are  three  locations 

where the tunnel would need to include turnouts in order to access Heathrow Airport as 

shown on the plan in Figure 2.1, namely:- 

  Turnout 1 (a and b) - on the mainline immediately east of the existing 

Chiltern tunnel, 

  Turnout 2 (a and b) - on the mainline immediately west of the Northolt 

tunnel, and 

  Turnout 3 - where the foregoing lines meet in turnout and crossover to 

continue towards Heathrow Airport.  Note that Turnout T3 is not 

designed or costed for this report. 

6.3.2 

Section 6.2 identifies the connection details which are related to the requirements for a 

gap structure that would be located at Turnout T1.   

6.3.3 

The principal requirement for the turnouts is that they are included on straight sections 

of  track.  As  such  they  dictate  the  horizontal  and  vertical  alignment  of  the  spur  lines 

(from Birmingham at Turnout T1 and to London at Turnout T2) and whether they pass 

below or over the HS2 mainline. In both cases, the required vertical separation between 

the main and spur tunnels is assumed to be equivalent to one tunnel diameter. In the 

approach  to  the  Turnout  3  the  four  lines  are  required  to  merge  to  form  a  twin  track 

railway, by the inclusion of both turnouts and crossover. 

6.3.4 

It has to be recognised that high speed trains require matching high speed turnouts, and 

for these high speed turnouts the rate of divergent separation of the tracks is required 

to be at a ratio of 1:49, and the vertical alignment through the turnout is required to be 

flat.  Generally, to operate the very long and heavy switch blade there would need to be 

multi-point motors and these would probably need to be accommodated within niches 

in the tunnel / cavern, and heaters would be required.   

---

`Code 

1 - 

Accepted

Uncontrolled when printed 

INTERNAL INFORMATION

 

Northern Extension of Northolt Tunnel SIFT Report 

 

 

Northern Extension of Northolt Tunnel SIFT 

Report C222-ATK-DS-REP-020-000034 

Revision – P06 

 

                      18 

Uncontrolled when printed 

 

 

6.3.5 

When these requirements are combined with the need for the alignment of the spur to 

fall / rise and arc beneath / above the mainline, a large span space may be required to 

accommodate  the  overall  configuration.  This  space  would  be  provided  by  a  cavern 

excavated within the chalk, the dimensions of which may be significant with design and 

construction influenced significantly by the presence of groundwater. 

6.3.6 

For  a  fully  tunnelled  option  (Option  B)  Turnout  T2  would  be  located  in  a  cavern  at 

significant  depth  to  suit  the  mainline  rail  alignment.    It  is  expected  that  this  cavern 

would be mechanically excavated and lined with a sprayed concrete lining.  Two options 

are generally possible for the size and shape of this cavern:- 

  To have one very large cavern, which would accommodate: 

o

  Entry of the two 8.8m ID bored tunnels; 

o

  Turnouts which diverge to both directions; and 

o

  Exit  points  for  four  8.8m  ID  bored  tunnels  with  a  specified  minimum 

separation. 

  To  have  two  smaller  parallel  caverns  which,  noting  the  21m  separation  of  the 

mainline tracks, should be achievable with a chalk rib of some 10m width between 

them. The rib condition and size would need to be assessed in detail to ensure that 

conditions  of  stability  can  be  created,  noting  that  the  cavern  would  not  be 

excavated  by  the  tunnel  boring  machine  but  by  “normal”  excavators  in  a  staged 

sequence. 

6.3.7 

The  principal  construction  issue  would  probably  be  related  to  groundwater  which  is 

currently identified to be at a level of about +40mOD consistent with the surface level of 

the lakes.  Construction of this cavern would be significantly at risk of any poor ground 

conditions at this location. 

6.3.8 

A further key concern with the cavern construction is that although relatively deep (40-

50m  to  rail  level)  the  cavern  works  would  be  in  close  proximity  /  underneath  the 

pharmaceutical research facility with particular concerns over vibration impacts. 

6.3.9 

In  order  to  minimise  dimensions  for  the  single  cavern  option,  it  would  be  required  to 

optimise  alignments  by  bringing  the  mainline  tracks  closer  together.  Even  with  this 

adjustment,  such  an  option  is  unlikely  to  be  feasible  as  for  a  minimum  separation  of 

0.5xDiameter between tunnels, the cavern width would be in excess of 50m at the wider 

end.  

6.3.10 

For the twin parallel cavern option, T2 would require to include cavern structures of a 

height of 14m, a span of greater than 20m and a length of some 300m to accommodate 

the turnout. After this point the tunnels are separated by at least one tunnel diameter 

vertically  as  the  alignment  climbs  over  the  mainlines  as  illustrated  by  the  sections 

included as Drawing No. C222-ATK-RT-DSK-020-011305.   

6.3.11 

In the case of Turnout T1 the Option B issues are discussed in Section 6.2. 

---