前言
根据费尔法克斯媒体今天的报道，工党政府将宣布为墨尔本地铁隧道提供90亿澳元的资金，此外，工党政府已经出资4000万澳元，使该项目“准备就绪”。在铁锹挖地之前，铁路隧道正面临着一系列的工程挑战。据报道，这些措施包括决定是否在现有的城市环线之下或之上运行新的隧道，维多利亚综合癌症中心的建设工作的开始，以及雅拉河(Yarra River)下面和旁边的含水层的存在，拟议的隧道将在那里运行。前维多利亚州政府在2009年宣布了这一项目，包括一条连接南肯辛顿和南亚拉的9公里长的隧道，以及5个新的地铁站，最终每小时将运送6万名乘客。之前在墨尔本地区的隧道工程告诉我们，建造隧道的所有选择都不是一件容易的事。但值得欣慰的是，有许多全球性的例子证明，这种类型的建设可以安全地进行。虽然不希望参与提议一种隧道技术而不是另一种，但有必要研究一些技术问题，以及墨尔本等城市地下隧道的最佳实践状态。
掘地工程
任何深基坑的研究都要从对必须“突破”的地质和与场地相连的水位有一个清晰的认识开始。邻近的水源，如河流或含水层，可能是由几十公里外的井提供水源，则需要加以说明。根据未来隧道沿线和附近的土壤样本，详细的土壤剖面对最终设计至关重要。在这些项目建立之前，该地区以前项目的地质图和报告极为宝贵。对于墨尔本地铁隧道项目，最初的信息来源是维多利亚州第一产业部出版的墨尔本SJ 55-5地质图。不出所料，这幅地图与1996年至2000年间参与建设伯恩利隧道的工程师的观测结果相符。他们报告说，一层风化的玄武岩层位于一层厚厚的淤泥和粘土之上。通往隧道的竖井必须挖穿20米厚的砂砾含水层，即马里街砾石砾石层。在含水层的底部，基岩像一个扁平的碗状，由深色的海洋沉积物构成，称为墨尔本泥岩(由淤泥和沙子构成)。由于泥岩是多孔的，含水层的水能够泄漏得更深，吞没了伯恩利隧道的管道，因此必须使其防水。此外，隧道壁需要设计得足够坚固，以承受来自四面八方的静水压力(静止液体施加的压力)。当然，这些不同的土壤类型并没有很好地排列起来:它们被折叠起来，像一块挤压过的桌布一样缠绕在一起，与小到大的石头混合在一起。最后，表层通常由表层土构成，表层土可能来自以前的人工填充物。根据这两个合作来源的信息，我们可以得出结论，拟议的墨尔本地铁隧道必须挖到地下水位以下，通过不同数量的冲积、海洋和一些被认为是“软”地面的风化火山物质。
软化工程
隧道掘进机(TBMs)的出现是由美国工程师詹姆斯·罗宾斯(James Robbins)在20世纪50年代建造的，其设计目的是钻透由花岗岩构成的坚硬岩石，其速度是采用钻爆法的10倍。这一记录已经被打破多次，而事故的数量也有所下降。例如，这条穿越瑞士阿尔卑斯山的新隧道长57公里，是世界上最长的隧道。由于软地面隧道不能利用“软”墙推动自己前进，所以需要一个不同的“基础”。一个简单的解决方案是在隧道的后面安装由坚固的预制混凝土构件构成的隧道墙。世界上大多数大城市都建在松软的土壤上，因为它们是从湖泊或主要河流附近的古代贸易村庄演变而来的。随着人口规模的扩大，人们需要更大的下水道和排水管道，最近还需要在地下修建地铁和高速公路。土壤的柔软性产生了一种特殊的TBM，称为土压力平衡(EPB)盾或机器。50%的EPB隧道都建在地下水位以下，对此我们不应感到惊讶。使用EPB盾牌的主要城市包括上海、曼谷、罗马、那不勒斯、巴塞罗那、马德里、里约热内卢、洛杉矶和伦敦。松软地下工程的关键风险是隧道上方的土壤沉降，这是由于隧道施工引起的土壤重新布置所造成的。毫不奇怪，一个岩土工程师的主要目标是确保保持平衡，这样就不会对地表结构造成破坏。最近的进展使这项工作变得更加容易:事实上，在过去的10-15年里，EPB屏蔽技术增加了重要的功能。有助于这些非常重要的增强的是更好的计算机模型预测建筑物下的土壤行为;pre-tunnelling原位测试;高难度次表层灌浆预处理或注浆;新材料;当然，还有从世界各地的成功项目中获得的大量知识。
完美的应运而生
多伦多、纽约和波士顿的老地铁通常建在主干道的人行道下面，采用的是所谓的“挖路”方法。正如这个术语所暗示的，建筑从切割一个初始空间开始，可能用梁和钢板覆盖大开口。挖掘向下推进，同时交通被引导到必要的开口周围，以降低或提高材料。当然，与施工相关的卡车、起重机和混凝土搅拌机会扰乱隧道沿线的行人和车辆交通。社会和企业的压力导致了通常更便宜的切割和覆盖方式被淘汰，取而代之的是使用钻孔机的“深孔”。如前所述，作为墨尔本地铁项目的一部分，将新建5个车站，这些挑战与隧道无关。空间站不仅需要额外的空间，还需要与地面相连。地下通道到邻近的购物中心或办公楼也是一个非常吸引人的附加设施。圆形镗床不是用来建造车站的。在采用挖盖法的同时，也可以采用新奥地利隧道法(NATM)自下而上建造车站。新奥法的基本前提是在使用大型设备挖掘外壳下面之前，要创建一个坚实的屋顶和侧壁。新奥法不仅适用于车站和两条隧道之间的交叉隧道，还可以与挖盖法的“表亲”相结合，创造一种上下贯通的施工方式，即承重墙和柱子先从顶部钻孔。接下来是向上建造车站的可见部分，同时在地下挖掘(使用新奥法从隧道向上，或向下)，通过之前由epb -shield钻探的现有隧道部分移除大量挖掘材料。这不仅将消除对地面大型自卸卡车的需求，而且还将加快建设速度。
光明在隧道的尽头
墨尔本地铁隧道的最佳解决方案需要所有利益相关者的密切合作，隧道工程师和承包商在最先进的隧道技术方面提供专业意见。无论最终选择哪条路线，EPB盾技术似乎是最安全、最高效、最经济的替代方案，可以通过墨尔本柔软、“充满水”的地下建造管道。为了尽量减少城市中大型卡车对车站挖掘的影响，似乎将“上下”施工与新奥法结合起来，通过先进的灌浆保护，并通过隧道清除淤泥，将提供最理想的解决方案。该项目的政策(目前在澳大利亚基础设施的国家优先名单中已接近榜首)将继续引人入胜;但技术上的挑战，以及应对这些挑战的解决方案，也将继续向前推进。在不久的将来，你还会指望登上新开通的墨尔本地铁的列车吗?可能不会。在很多情况下，当涉及到在地下建造这样的大型项目时，我们不得不预计主要由地质因素造成的延误。
https://theconversation.com/dig-this-how-to-construct-melbournes-metro-tunnel-safely-12588