當(dāng)?shù)罔F建設(shè)的熱潮席卷中國大城市時，人們發(fā)現(xiàn)城市的地下千差萬別，有的地層修建地鐵相對容易，有的卻很難。廣州地鐵5 號線即將于2009年12月全線開通，回首建設(shè)歷程，驚嘆其穿越的極端復(fù)雜的地層，但是為了解決不堪重負(fù)的城市交通，地鐵建設(shè)必須克服無法避免的艱險。

圖：盾構(gòu)機(jī)挖掘出來的隧道需要由管片支撐。用混凝土制成的管片每6 片拼接成一環(huán)，一環(huán)向前走1.5 米，抗壓強(qiáng)度50 兆帕。圖為記者與黃鐘暉正在剛貫通的隧道中。

如果你習(xí)慣了北京、西安那樣嚴(yán)整的城市街道，遇到了廣州不規(guī)則的交叉路口，很可能會摸不著頭緒。但是少有人知道的是，埋在廣州城之下的地層，是一片更險峻的峰林迷宮。廣州剛剛貫通的地鐵5 號線隧道，就在這片看不見的地層叢林中穿行，它的修建難度遠(yuǎn)大于其它城市的地鐵。

圖：廣州5 號線地鐵，西村至火車站標(biāo)段的工地，正在為地鐵的開通繼續(xù)施工。

災(zāi)害有時無法避免

“隧道內(nèi)涌出高壓地下水， 盾構(gòu)機(jī)尾部擊穿！”2007 年10 月一天深夜，地鐵建設(shè)總部5 號線土建工程負(fù)責(zé)人黃鐘暉剛剛?cè)胨?，忽然接到了施工現(xiàn)場的電話。這是非常嚴(yán)重的險情，碗口粗的地下水正在涌入，盾構(gòu)機(jī)和里面的工人都可能被淹沒。5 號線的修建過程一直伴隨著各種困難，但這一次完全出乎黃鐘暉的預(yù)料。

這里本不該出現(xiàn)地下水。這段隧道屬于火車站至西村站區(qū)間，早在施工之前就已經(jīng)打了間隔25~30 米的地質(zhì)鉆孔，探明了這里的地下是“紅層”。紅層是一種廣泛分布于中國南方的巖層，形成于侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)之間，而廣州這一片紅層屬于白堊紀(jì)，那個年代的氣候炎熱干燥，使得沉積的巖層呈現(xiàn)氧化鐵的褐紅色，因此被稱為紅層。這種巖石經(jīng)過風(fēng)化后沒有發(fā)達(dá)的裂隙，很難儲存地下水。但是這一段隧道卻遇到了富含水的空洞，這種情況非常罕見。

“大自然的力量是很強(qiáng)的。有時候其實災(zāi)害不可避免?！秉S鐘暉回憶時這樣說道。密封盾構(gòu)機(jī)的機(jī)尾剎最多能承受3.5 巴（bar）的壓力，相當(dāng)于35 米的水深。但是事發(fā)處是在深達(dá)39 米的隧道，機(jī)尾無法承受壓力而被擊穿。涌水量很快達(dá)到了每小時200 立方米，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)1/3 已經(jīng)被淹沒。除了人員和機(jī)器受到威脅，地下水大量涌出還會造成地面沉降，上面的房屋橋梁也會跟著沉。遇到這樣的緊急意外，只能依靠經(jīng)驗當(dāng)機(jī)立斷。由于水勢過大，涌水點早已被淹沒。黃鐘暉安排人員一方面快速抽水，一方面用快凝水泥將其他被擊穿的位置一一堵住，唯獨留下涌水點，通過一個帶閥的導(dǎo)管導(dǎo)水，讓壓力得到釋放，以防止機(jī)器再次被擊穿。盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的水漸漸少了。

可是盾構(gòu)機(jī)外土層中的水怎么辦？唯一的方法是在地面鉆孔，向土層中注入水泥漿取代水的位置，把水排擠到盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)范圍之外?？墒嵌軜?gòu)機(jī)還在土層中，如果直接注漿，勢必把盾構(gòu)機(jī)卡死在土層中。緊急關(guān)頭，黃鐘暉想到了聚氨酯，這是一種經(jīng)常用來作填充的泡沫材料，質(zhì)地比較松軟。在注入泥漿之前，先用聚氨酯給盾構(gòu)機(jī)“穿一件衣服”，于是既保護(hù)了盾構(gòu)機(jī)，又充填了水道。經(jīng)過事后的勘測，認(rèn)為這次涌水的原因是地下的一個次生斷裂。斷裂附近破碎的巖層中填充著灰?guī)r塊，在其中形成了溶洞。所幸這個斷裂在數(shù)萬年間都沒有繼續(xù)活動的跡象，對地鐵隧道設(shè)計應(yīng)該不會造成影響。

圖：地鐵火車站站的站臺，它是用礦山法挖掘的。這種挖掘方法就是通過豎井直接挖下去，適用于車站等不規(guī)則斷面。盾構(gòu)機(jī)也是從這里放下去的。

每個城市的地下都不一樣

給5 號線地鐵修建帶來巨大困難的，主要是廣州復(fù)雜的地下狀況。中國大城市都在競相投入地鐵建設(shè)，但是建地鐵的難易程度各不相同，因為它們的地下是不同的世界。上海的地層最簡單，這個城市建立在長三角沖積平原之上，地下基本上是淤泥和沙層，打到80 米都見不到巖石，對地鐵的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)來說是最容易的，只需要控制好沉降，其他都不用擔(dān)心。北京和西安的地下情況也類似，地下文物保護(hù)的問題也并不嚴(yán)重，因為人類生活在第四系的淺表地層，而地鐵隧道的挖掘是在幾十米深處，已經(jīng)遠(yuǎn)超出了人類活動層。山城重慶的地貌看起來非常復(fù)雜，但是大多是單一的巖石，而且重慶大量使用了高架輕軌，問題也不難解決。地層最復(fù)雜的還是要數(shù)廣州。

大約6000 年前，廣州市所在的地方還處于海岸附近。那時全新世的冰期已經(jīng)過去，冰川消融，海水上漲淹沒了曾經(jīng)的河谷，形成一個寬闊的海灣，地質(zhì)上稱為溺谷灣，今天在七星崗還能見到當(dāng)年海浪沖刷的海蝕遺跡。而珠江水深河寬，約有4 千米寬。到了秦漢之際，泥沙逐漸淤積，珠江兩岸才逐漸收窄。泥沙沉積慢慢掩埋了巖石，但是還有一些山丘聳立在泥沙之上，既有沉積巖形成的丘陵，也有火成巖形成的孤峰。而今天的廣州地鐵就要穿越這些迷宮一樣的巖層和泥沙。

紅層、花崗巖地層、灰?guī)r地層、混合巖地層、淤泥砂層、溶洞、斷裂帶。廣州的地質(zhì)層不僅復(fù)雜多樣，被稱為“地質(zhì)博物館”，而且變化很大，有時候相隔兩米，巖石的起伏方向就不一樣。地鐵技術(shù)人員對于單獨某一種地層的性質(zhì)，例如壓力、抗壓強(qiáng)度等都比較清楚，但是有時需要臨時應(yīng)變。

正在施工的地鐵3 號線北延段，遇到的困難是地下密集的孤石。它們的學(xué)名是花崗巖球狀風(fēng)化?；◢弾r在風(fēng)化成泥土的過程中，就像洋蔥一樣層層剝落，只剩下堅硬的巖芯成為了孤石，有的七八米高，有些兩三米。這些孤石成了盾構(gòu)機(jī)的噩夢，就像按不住的螺母，盾構(gòu)機(jī)無法發(fā)力，刀盤一直轉(zhuǎn)，就是掘進(jìn)不了。而且由于孤石群位于南方醫(yī)院住院部大樓旁，不能采取沖孔或者爆破這樣震動較大的方法，只能通過地面挖孔，再切割爆破，有時也能通過盾構(gòu)機(jī)開倉處理。這些孤石在確定地鐵線路時并未發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時進(jìn)行的初步勘測并沒有發(fā)現(xiàn)孤石，直到2007 年底在施工前的詳細(xì)勘測，才發(fā)現(xiàn)這一帶地下遍布的孤石群。

圖：勘測可以了解地下大致情況，但對地層更詳細(xì)的細(xì)節(jié)，它是無能為力。

勘測不是萬能的

為什么地質(zhì)災(zāi)害無法在施工之前就勘測出來？地下施工屢屢遇到意外，有人認(rèn)為是廣東地質(zhì)調(diào)查的不足，導(dǎo)致如廣州地鐵、新白云機(jī)場等大型項目開工前根本無地質(zhì)數(shù)據(jù)可依，結(jié)果往往選在地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，開工后麻煩不斷。但是黃鐘暉認(rèn)為，勘探只能以點蓋面，總是會遇到意外的，例如前文所述的紅層涌水事件就是如此。

按照地鐵施工規(guī)定，施工前必須進(jìn)行每25~30米1 孔的地質(zhì)鉆孔勘測，每往下打1 米需要花費300 元。在勘測中沒有發(fā)現(xiàn)含水層，但是要想高密度地打孔摸清楚地下情況，又是不現(xiàn)實的。一個隧道的直徑是6 米，影響的范圍可達(dá)18 米，而廣州地鐵五號線全長32 千米，如果每隔1 米鉆1 個勘測孔，要耗費60 多億元巨資。而且很多地面條件不允許打孔，比如居民區(qū)、道路、管線、橋梁。雖然廣州在2006 年就啟動了針對全市的地質(zhì)調(diào)查工作，并且將于2009 年底制作成廣州地下三維圖，但那也只能是對地層的普遍特性、分布、形成年代、成因等作一個大致描述，而對一些斷裂，尤其是比較細(xì)小的次生斷裂，還無法作出細(xì)致入微的調(diào)查。只有在將來地質(zhì)鉆孔越來越密的時候，它才能接近真實的變化中的地質(zhì)狀況。

地質(zhì)勘測詳盡與否，更大程度上取決于工程師主觀的經(jīng)驗判斷，如果事先感覺到地層復(fù)雜，就會有意地加密勘測。5 號線經(jīng)過草暖公園時，在預(yù)先的勘探中知道了那一片是石灰?guī)r地層，有十幾米高的溶洞，于是黃鐘暉帶領(lǐng)施工人員針對性地增加了勘測鉆孔，做到每1.5 米一個孔，并且就像醫(yī)院的CT 掃描那樣，用反射波探測溶洞的分布情況。雖然這是國內(nèi)陸鐵首次遇到大規(guī)模溶洞群，盾構(gòu)機(jī)還是順利地通過了。

地質(zhì)勘探并不是萬能的，地鐵建設(shè)正是在這個前提下為城市交通承擔(dān)風(fēng)險。地鐵線路是規(guī)劃局在詳細(xì)勘探工作之前就定下來的，除非會遇到重大地質(zhì)災(zāi)害，例如穿越活動斷層，地層錯動可能讓建好的隧道遭受毀壞，否則線路不會更改。而地鐵工程屬于市政項目，社會效益是其主要目標(biāo)。廣州地鐵5 號線大部分是穿越廣州老城區(qū)，能緩解老城區(qū)地面交通負(fù)擔(dān)，在每千米約5 億元的造價下，盈利的可能性不大?！耙磺袨橐?guī)劃服務(wù)，再難我們也得上?！秉S鐘暉這樣描述他們的工作。(本文來源：新知客 作者：趙妍)

引文來源  廣州地鐵建設(shè)遭遇奇難地層_網(wǎng)易新聞中心

　　經(jīng)過房屋千棟 6次下穿鐵路
　　與數(shù)百高架橋橋墩擦肩而過

　　據(jù)介紹，地鐵五號線全線隧道穿越的房屋超過1000棟，而且以老房子居多，部分甚至是上世紀(jì)60年代的磚木結(jié)構(gòu)房屋，任何輕微的沉降均可導(dǎo)致房屋沉降開裂，嚴(yán)重的甚至可能危及房屋及居民安全；地鐵車站的深基坑與地面房屋距離最近的僅有1.5米；在環(huán)市路下，有超過5公里的線路與內(nèi)環(huán)路并行，涉及數(shù)百個內(nèi)環(huán)路橋墩，高架橋上車輛川流不息，任何突遇的地質(zhì)災(zāi)害，如控制不當(dāng)，極易造成橋墩下沉橋體開裂，危及行車安全；盾構(gòu)機(jī)6次下穿繁忙的廣茂鐵路大動脈，地下在挖地鐵隧道，地面每天有100多趟火車飛馳而過，沉降要求極高，必須控制在4毫米以內(nèi)，如掘進(jìn)控制不當(dāng)而造成路基坍塌，將可能導(dǎo)致列車脫軌、翻車的災(zāi)難性事故。
　　記者了解到，地鐵五號線還是拆遷最為艱難的一條線路：2003年下半年啟動拆遷工作，最早動工的點珠江新城站2004年5月開始施工，拆遷最難的一個點楊箕站2008年10月才進(jìn)場施工，比原動工時間整整晚了5年。

　　為廣州地鐵史上最難建線路

　　創(chuàng)造多個全國第一
　　第一個盾構(gòu)機(jī)成功穿越溶洞的線路；
　　第一次用盾構(gòu)機(jī)挖出最小曲線半徑只有206米的隧道；
　　第一次采用先隧道后車站的創(chuàng)新工法施工，施工點五羊邨站；
　　第一次在珠江新城站至獵德站地下富水砂層進(jìn)行暗挖施工；
　　第一次采用礦山法洞內(nèi)樁基托換；
　　第一次采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行信息化施工。

　　創(chuàng)造多個廣州之最
　　地質(zhì)最復(fù)雜：7次穿斷裂帶，2次穿珠江，還首次碰到巨大溶洞群；
　　風(fēng)險最大：6次穿廣茂鐵路，與200多根高架橋橋墩“擦肩而過”；
　　需保護(hù)的建筑物最多： 穿越上千棟房屋，以老房子居多；
　　采用盾構(gòu)法施工最多的線路：長達(dá)22.2公里，占全線的69%；
　　暗挖車站最多：暗挖車站的施工難度非常大，多達(dá)7個；
　　跨度最大的車站：區(qū)莊站，長達(dá)24米；
　　地鐵線路中隧道最高：動物園站，隧道高達(dá)21米，是一般隧道高度的2倍。

　　行全線如逛廣州地質(zhì)博物館
　　地鐵五號線被稱為廣州有地鐵建設(shè)以來最難的一條線路。

　　記者采訪了解到，地鐵五號線所穿越的地質(zhì)最為復(fù)雜，32公里長的線路所到之處，一個不落地把廣州的“地質(zhì)博物館”“逛”了一遍：紅層、花崗巖地層、灰?guī)r地層、混合巖地層、淤泥砂層，穿越了斷裂帶、富水破碎地層、溶洞，目前廣州已建成的地鐵一、二、三、四號線，也遇到過許多復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)，但沒有一條像五號線一樣，一個不少地全部穿過。5年的建設(shè)過程，不斷遇到地質(zhì)災(zāi)害，有時甚至是險象環(huán)生，驚心動魄，每前進(jìn)一米，都如履薄冰。

　　拐了一個急彎 考驗列車運行
　　據(jù)介紹，五號線所穿越的環(huán)市路及大坦沙島灰?guī)r區(qū)的溶洞，大的高達(dá)幾十米，分布極其不規(guī)律，盾構(gòu)穿越溶洞，隨時可能發(fā)生盾構(gòu)陷入溶洞，“機(jī)毀人亡”的災(zāi)難事故。
　　另據(jù)介紹，越秀山腳花崗巖地層，巖石抗壓強(qiáng)度高達(dá)120兆帕以上，而普遍的水泥柱強(qiáng)度約為25兆帕左右，而且都是非常完整的花崗巖，以盾構(gòu)機(jī)的刀具去挖這種超硬的石頭，磨損嚴(yán)重，掘進(jìn)非常困難。環(huán)市西路廣州汽車站前后地段存在富水的空洞和破碎帶，每小時突發(fā)涌水量高達(dá)200立方米以上，突發(fā)的涌水隨時可以導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)及隧道淹沒，2007年曾遇到隧道內(nèi)涌出高壓地下水，而且涌水量每小時達(dá)400立方米，巨大的壓力能將盾構(gòu)機(jī)的尾部擊穿。多處富水砂層中進(jìn)行淺埋礦山法和深基坑施工，時刻存在涌水涌砂導(dǎo)致隧道及基坑坍塌，繼而造成周邊路面塌陷，建筑物沉降的事故。施工方負(fù)責(zé)人趙合全告訴記者，“這是我們碰到最難的地鐵施工項目，不過都一一克服了?！?br>　　由于增加了動物園站，地鐵線路在此處拐了最小半徑206米的急彎，對地鐵隧道施工以及今后列車的運行也是個新考驗。
廣州地鐵五號線詳細(xì)地圖 [點擊圖片可見難得的精彩大圖]