地铁隧道和车站是否应该建得更深？浅谈巴西圣保罗地铁4号线项目的失败

小编语

     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（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 S?o Paulo Metror?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。

     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。

结 语