上海土質那麼軟,為何還能建那麼多地鐵?

上海 交通 設計 技術 西安 濟南 寧波 力學 天袁地訪 2019-04-09

上海的地鐵之所以不能通宵運營,因為上海在地鐵運營結束之後,需要對地下軌道空間進行維護,檢查是否有沉降、滲水等方面的問題,排查隱患,均是出於工程和營運安全方面的考慮。

上海鬆軟的土質對地鐵的建設和運維要求其實是極高的,但是即便如此,上海地鐵的設計人員、施工的建設者和運維方都付出了巨大的努力,這背後有大家看不到的複雜和艱辛。

上海土質那麼軟,為何還能建那麼多地鐵?

上海軌道交通10號線

首先,上海的土質較軟,確實並非修建地鐵的理想土質。但修建地下軌道交通,是特大城市發展公共交通的必要選項,地鐵有運能大、速度大、不影響地面土地使用價值等多個優點,加之現代挖掘技術的進步,即便上海的土質挖地鐵被稱為“豆腐裡打洞”,即便在2003年時上海軌交四號線南浦大橋站曾經出現過江水倒灌隧道的情況,但軌道交通依然作為上海公共交通的優先選項。其他城市也都有著各種各樣的不適合的原因,但依然選擇了地鐵,如千年古都西安地鐵,文物局比施工隊還要忙,挖著挖著可能要避讓一片古墓區域,需要地鐵改線;泉城濟南,挖著挖著就有地下水了;寧波的軟土可能比起上海有過之而又不及。

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用於地鐵隧道施工的盾構

其次,上海挖了那麼多地鐵,但地底下並非空了。地鐵的“挖”其實是站體進行施工,而大部分軌道段落,實際採用的是盾構推進,如今的技術愈發成熟,站體施工和盾構推進之後都會對周邊進行加固。而現在的軌交站點其實地下都有樁基礎的。這些樁基礎打下去之後是加固了土體。地下林立著各種預應力管樁,灌注樁,很多樁直達地下基岩層。

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每一處上海地鐵站都是不小的樁基工程

第三,在修建地鐵之前,業主單位會召集專家來確定方案,選擇最合理經濟的地鐵路線,在地鐵設計之前會有專門的岩土公司對地鐵沿線的水文地質情況做調查,再降數據提交給設計單位,綜合這些數據,地鐵選擇的線路會盡量的避開建築物,這也就儘量的避免了應力場的耦合效應。車輛的動載和建築物的自重會隨著地層深度的增加產生應力擴散的效果,到達了一定深度之後,來自路面的應力對地層的影響會減弱,這一深度就是我們常說的路基工作區,地鐵盾構掘進的深度會超過這個深度。如果地鐵要從建築物下穿過,就要對建築物的基礎進行處理,改變基礎的受力狀態,避免對建築物產生過多的影響。

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地鐵站施工時的即景

第四,從地鐵自身的建造工藝來看,城市多采用噴錨暗挖或者盾構的方法進行施工,由於拱這一結構的力學特性,決定了地鐵隧道能夠承受更大的壓力。把整個地層看做一個半無限空間體的話,地鐵產生的影響是有限的,決定結構是否穩定的關鍵在於溫度場、水分場以及應力場的耦合照應,當然地層的土質以及其自身的回彈模量是一個關鍵性指標。而上海的地鐵施工也常採用注漿這些方法,就是改變土自身的性質,增強土體的穩定性,屬於一種加固措施。2003年,施工中的上海軌道交通4號線南浦大橋站鄰近隧道發生倒灌事故,設計方和施工方排除萬難,將南浦大橋站的原方案進行修改,使之成為上海唯一一座上下單層車站,最終讓4號線由C形運營變成了環形運營。

上海土質那麼軟,為何還能建那麼多地鐵?

上海軌道交通4號線南浦大橋站在施工時曾遇到巨大困難,最終修改了方案

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