地下，地面，空中

楊天亮+林金鑫

當你看到文章標題的時候，也許會說，這個問題錯了吧！地鐵當然在地下跑啦，不然怎么叫地鐵呢？但是你也許在乘地鐵的時候忽視了，地鐵并非都在地下，它有時從地下跑到地上，有時從地上跑到高架軌道上。這樣看來，地鐵竟然分外“活潑”呢！那么為什么地鐵要從地下到空中都跑個遍呢？

地下隧道不簡單

在很多城市的地鐵系統(tǒng)中，地鐵的軌道包括地下、地面、高架三個部分，根據(jù)各個城市具體情況的不同，這三部分所占的比例也不一樣。與地面的軌道相比，地下隧道完全不用占據(jù)地面空間，這是它最大的優(yōu)勢。

但是在地下挖隧道修建地鐵，對施工工藝的要求就比在地上建軌道高多了。早期修建地鐵時采用爆破等手段，現(xiàn)在常采用隧道掘進機（盾構機），把土大塊大塊地挖出來，一邊挖，一邊用混凝土、鋼筋等作為襯砌固定住隧道。建成后，地質環(huán)境的變化對地下隧道的影響也比地面軌道大。

地面空中有區(qū)別

正因為地鐵在地下的修建需要更高的施工工藝、更多的監(jiān)測保護工作，所以如果環(huán)境允許，有足夠的空間，城市也會傾向于在合適的地區(qū)修建地上的地鐵。但對于地上的軌道，哪部分在地面，哪部分在高架，里面也有學問。

比起高架，地面軌道顯然會更多地擠占城市寶貴的地面空間；另一方面，修建高架橋會往地下較深處打樁，樁基往往支承于較硬的土層上，地質環(huán)境變化對它的影響就比對地面軌道要小些。所以，以上海為例，地鐵的地上軌道中，地面部分較少，高架軌道較多。

需要注意的是，從地下到地面、從地面到高架，這些過渡段地鐵的結構安全保障難度要比其他段的地鐵大一些。

地質環(huán)境很重要

在上文中比較不同軌道的優(yōu)缺點時，我們都要提到地質環(huán)境變化，這是影響地鐵的非常重要的因素。其中必須要提到的一點，就是地面沉降。

世界上沒有完全靜止不動的事物，我們的城市也一樣。城市的下沉與它所處的地質環(huán)境有著密切的關系。例如上海，它地處海邊，土質松軟，歷史上產(chǎn)生過較為嚴重的地面沉降，雖然已經(jīng)得到有效控制，但目前每年仍會有一定的沉降。

如果是均勻的沉降，那么我們需要面對的主要是防汛的壓力，對地鐵影響不大。想象一下，你在一片平整的土地上打下深深的樁基，你的建筑就建在這些樁基上，如果這些樁基保持著相對靜止的狀態(tài)，均勻地下沉，就像你平穩(wěn)地托著一座積木房子輕輕地向下移動一樣，積木不會倒下來，你的房子也不會受到多大的影響。但是如果沉降得不均勻——你托著積木房子的手掌稍微搖晃或者傾斜一下，嘩啦！積木就倒下來了。當然，真實的建筑不會嘩啦一下倒下來，它會因為沉降的不均勻，導致建筑各個部分發(fā)生錯位、傾斜、開裂等，就像數(shù)只無形的大手捏住墻壁、梁柱擰動一樣，建筑可能發(fā)生傾斜、門窗破裂、窗框從墻壁上脫落、到處出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。所以，不均勻的沉降有點可怕。

對地鐵來說，道理也是一樣的。地下的地鐵好像在一塊大大的松散土體中挖了一個洞，松散土體本身會因為應力等原因慢慢地產(chǎn)生變形；地面上的地鐵則會隨著地面而緩慢沉降。這些沉降往往是不均勻的，這一塊兒沉降多些，那一塊兒沉降少些，這種差別肉眼一般察覺不出，需要通過儀器測量出來。

因此，地鐵修建好之后，為了維護好地鐵的安全，地鐵部門需要進行長期的、持續(xù)的結構安全監(jiān)測。

根據(jù)地鐵所在地質環(huán)境的不同，監(jiān)測的頻度也不一樣。例如，上海土質松軟，地下水含量豐富，因此上海的地鐵可以看作在松散土體中挖洞，需要較高頻度的監(jiān)測；如果是另一座地下水含量少、土質堅硬的城市，其地鐵的監(jiān)測頻度就可以低一些。而且，上海很多經(jīng)過繁華地區(qū)的隧道是穿過河流，修建在水下的。水下的隧道，就要更多考慮柔軟的河泥，還有上方河水的影響，對地鐵的監(jiān)測保護就要更加頻繁、周全。