小编语：在城市地区的地铁建设中，业主往往会希望在将隧道和车站修建在较浅的埋深下。本期小编为大家带来了M.Abrieu和N.BartonM.A博士两位外国专家对这个问题的观点：他们认为在一些情况下，浅埋地铁隧道和车站会显著增加风险和成本；选择更深的隧道和更长的车站会增加额外成本，有时却是必要的——
乐观主义，还是心存侥幸？
众所周知，在一些特定的环境下（例如热带气候）施工浅埋隧道可能会造成严重事故，或导致施工过程困难重重，但很多业主、承包商和咨询方却似乎更愿意抱持一种乐观的态度，认为自己建设的项目不会遭受类似的命运：他们认为浅埋地铁隧道可以节约大量成本和时间，并且浅埋车站站厅与站台层的自动扶梯可以更短，方方面面都能节约成本。
虽然，由于埋深太浅而导致发生施工事故的地铁建设案例屡见不鲜，例如葡萄牙波尔图（2006 年）和新加坡（2006年）发生的事故，但是类似的情况却依旧不断发生，2021年末完工的圣保罗地铁4号线（黄线）又是一个典型的例子。
和许多业主及运营商一样，圣保罗地铁 4 号线的业主希望在热带气候与复杂的地层环境中建造埋深较浅的地铁隧道和车站。尽管承包商经验丰富，但是依旧没能避免项目施工过程中发生事故和缓慢的施工进度。
圣保罗地铁4号线
圣保罗地铁4号线（黄线）是巴西圣保罗这座拥有1700万人口的城市东南区的第一个大型地下建设项目，计划在较浅的埋深下建造4.5km的地铁隧道和五个车站。最初计划的隧道轴线上，存在包括混合地层，腐泥土、深度差异风化的黑云母片麻岩、深度风化的花岗岩等情况。项目承包商CVA预计到了腐泥土和复杂的地质条件会造成施工困难，于是打设了约30个偏斜钻孔，进行垂直现场勘探，并意识到业主 São Paulo Metrorô最初计划采用土压TBM掘进的计划根本不可行，于是设法说服了业主采用新奥法施工，但深度保持不变。
隧道和车站位置，以及地质情况的剖面图
考虑到工程中的实际情况和频繁变化的混合地质，这次工法转换对于整个项目来说可以说是非常及时和幸运的；但项目施工过程中依旧困难重重，并且还发生了一次严重的塌陷事故。
地面塌陷事故
这次事故是由一块非常长、几百吨重的片麻岩板击穿了锚杆和喷射混凝衬砌造成的。这块垂直节理与隧道接近平行，也受到了较严重的风化，Jn/Jr 和 Jr/Ja 比例不佳。击穿位置上方的覆土层为大约20m厚的腐殖土。由于当地气候原因，在事故发生前已经连下了数天暴雨，这些腐殖土已经被完全浸透了。这个巨大的、重达几百吨的“垂直板”很可能是在被浸透的腐泥土造成的高地下水压力的“帮助”下突破了支护层。
所幸没有人员死亡
此时由于长期降雨而具有流动性的腐泥土和泥土流入击穿处，造成地面塌陷，周围的房屋受到了严重破坏。事故后，大量的膨润土从地面泵入，以恢复坑道和隧道的稳定性。值得一提的是，位于天坑和通道竖井之间的工地办公室没有被破坏，可能是因为该建筑受到了由竖井开挖引起的地面附加切向应力的“保护”。
和很多其他事故一样，多个不利因素在某时某地齐聚，导致了典型的事故场景。虽然这类情况可以用高压预注浆等方法预防，但此处的问题在于腐泥土位于风化岩石的上方。另一方面，圣保罗的热带气候和腐泥土地层都是已知的，在设计隧道埋深时，就应该将此类事故发生的可能性考虑进去。
缓慢的施工过程
圣保罗地铁4号线近地表隧道施工的困难程度可以从4号线隧道沿线多个地点记录的照片中推断出来，另外，缓慢的进度也能说明问题，最佳的月度掘进距离只有10m-20m。
含水量高的不稳定地层，实际情况甚至更糟糕
一个车站洞室，岩石覆盖面积只有6m。由于不利的地质，超挖接近3至5m，只能通过锚杆防止坍塌
处理土壤、腐泥土、混合面和风化岩石条件需要多种技术，包括临时弯曲仰拱顶进、系统格构梁和喷射混凝土施工、排水、预注入、打桩和岩石锚固等等。在圣保罗地铁4 号线的路线上全断面结构很少见。
在个别位置的车站施工中，由于施工过程中遇到了上面覆盖着腐殖土的湿滑土壤，承包商经过五个月的艰苦的预处理、挖掘和支护才完成这一个车站洞室的开挖。建设这条浅埋隧道和车站过程中，经常发生的情况是隧道顶拱是腐土，隧道下部则是需要爆破的岩石。
关于利弊的思考
“通过更长的自动扶梯进入车站的成本相对于大大降低的隧道和车站成本来说是一个很小的代价。” 这是两位专家的看法。假设我们已经通过广泛的钻探和地质调查揭示了地下地形，显示出该路线上存在深度渗透的风化情况。那么业主、承包商和顾问应该考虑一下。浅层的城市地铁计划是否依旧合乎逻辑？在这种环境下-浅层隧道将会带来的额外成本和时间是否依旧值得？短自动扶梯是否真的如此重要？
沿线29-30m的勘探结果，这种情况就应考虑采用40m深隧道设计
有许多城市的地表附近没有有利的地质条件，但它们依旧建成了广泛的地下铁路网络。三个比较好的例子是莫斯科、布拉格和伦敦，这些城市的地铁站有200m、100m和75m长度的自动扶梯。从业主和运营者的角度来说，100m长的自动扶梯确实可能会给用户留下负面印象。但换一个角度思考，这也增加了地铁站内可以投放广告的空间，并且加上广告可以使乘客感觉旅程过的比较快。
结 语：两位专家以圣保罗地铁4号线为案例阐述了浅埋地铁隧道和车站的设计在特定情况下可能会造成严重的施工困难，进而造成这种设计的收益远小于付出。但小编认为地铁隧道和车站的设计，涉及的因素众多，很多时候确实不能简单的因为施工难度增大而进行改变。有时面对设计带来的问题时，思考如何解决可能才是唯一的方法。
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