盾构机挖地铁,地面为什么不会塌?不是不会沉,是把它锁在毫米级

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11:37

11月3日,新华社一篇关于长三角轨道交通的报道里,有一组数字:杭州地铁18号线一条3.5公里的盾构区间双线贯通,沿线布了120多个监测点,24小时采集地面沉降数据,随时调整土仓压力、掘进速度和出土量。新华网

地面没有塌,不是因为地铁挖得浅,也不只是因为盾构机的外壳硬。它靠的是一套持续进行的压力平衡和支护接力。

先看最前面。土压平衡盾构的刀盘旋转切土,刀盘后面是一个封闭的土仓;泥水盾构则换成泥水仓。仓里的土或泥浆被加压,压力大致顶住前方的土压力和水压力。

压力小了,前方土体往仓里涌,地面就沉;压力大了,地面会被顶得隆起。司机在操控室里盯的,就是推进速度、出土量和仓压这三者的配合。

刀盘过去之后,真正容易出问题的地方才出现。盾构机的外径比管片大,机器往前一走,管片和土层之间会留下一圈空隙,业内叫盾尾空隙。这圈空隙如果不填,上方的土就会往下补,地面跟着沉降。

所以盾构机在推进的同时,会用盾尾后面的管路把砂浆压进去,把空隙填死。央视网在济南黄河隧道的报道里写过这个过程:砂浆由盾构机上的泵送到盾尾后面,最终流向管片外面。央视网

管片本身也在盾尾里拼装。拼装机把预制混凝土管片一环一环拼成圆筒。管片不是临时支撑,它会留在那里,成为隧道的永久衬砌。

这套动作不是万无一失。2024年10月,深圳滨海大道一处路面塌陷约50平方米、深约2米,官方通报说,那片区域是填海区,地层上软下硬含砂层,盾构施工中发现地质隐患,在应急处置过程中,局部注浆地段出现塌陷。中国新闻网

2015年,武汉地铁3号线盾构推进时涌水涌砂,路面出现V字形下陷,面积百余平方米、深约6米。盾构法把“挖开再撑”变成了“边挖边撑”,但它面对的是水、砂、淤泥和溶洞,不是一块均匀的橡皮泥。央视网

所以,“地面为什么不会塌”更准确的问法是:为什么大多数时候只沉几毫米。青岛地铁5号线一个区间下穿胶济铁路、大型立交桥和密集居民区,双线贯通,实现了“零沉降”。新华社的定义是,把地表及周边建筑、管线的沉降量控制在±5毫米以内。新华网

贵阳地铁3号线的盾构试验段下穿贵广高铁,累计最大沉降0.62毫米,控制值是3.5毫米。所谓“不会塌”,是这些毫米级的数字堆出来的。中国新闻网

下次坐地铁,列车钻进地下那一刻,头顶的马路并没有被什么巨大的柱子托着。它被三样东西稳住了:掌子面上那股看不见的压力,身后一环环拼起来的混凝土管片,以及从盾尾泵出去、在空隙出现的同时填进去的浆液。地面没有塌,是因为有人在它沉下去之前,先把该填的地方填上了。

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