據央視新聞報道，國慶前夕，作為我國土木工程領域科技創新的最高榮譽獎，第十八屆中國土木工程詹天佑獎頒發，杭州文一路地下通道（保俶北路—紫金港路）工程入選。

　　杭州文一路地下通道，同學們可能都去過吧，它為什麼這麼牛？大家是否知道，地鐵、公路隧道、鐵路隧道、水底隧道、過街地下人行道、地下停車場等地下交通工程，都是怎麼建設的？地下工程施工到底難在哪？隧道設計和建設中是否有初中課本上的力學知識應用呢？

　　浙江科技學院隧道與地下空間研究團隊，近年來一直致力於城市地下工程的研究與教學。本期科學匯，我們就邀請了浙江科技學院土木與建築工程學院副院長、中國礦業大學（北京）深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室博士後鄒寶平為同學們開講。

　　建一條地下通道，需主要完成三個步驟

　　國慶長假，同學們外出遊山玩水了嗎？通過自駕或搭乘動車等公共交通，我們可以快速到達目的地。這背後，少不了地下交通的出行保障。

　　在隧道中，同學們是否好奇：建一條地下通道，大概需要完成哪些主要工序？

　　答案是主要有三個步驟——

　　首先是工程地質勘察。地下通道一般是建在地下，地下一般是由很複雜的岩土構成，一片漆黑。我們要充分了解地下世界，那麼就需要有“透視眼”，弄清楚地下的情況。

　　其次是地下通道設計。包括地下通道建在哪？如何花最少的錢來保證地下通道的使用品質？如何保證地下通道內汽車的行駛安全？如何保證地下通道的美觀？

　　第三則是地下通道施工。主要用盾構機進行修建。盾構機是一種非常特殊的機器，像一條蚯蚓在地底下打洞，可以比喻為“鋼鐵蚯蚓”。這條“蚯蚓”穿了用特殊鋼材製作的“衣服”，所以它經過的地方，一條長長的地下通道就能同步建成了。

　　值得一提的是，在隧道前期整體受力計算時，有不少初中課本上的力學知識應用。比如，力的三要素（力的大小、方向、作用點），這是隧道整體受力計算的基礎，涉及的知識點還包括力的示意圖（隧道受力計算需要畫出計算簡圖）、物體平衡狀態（物體受到幾個力作用時能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，隧道受力計算就是對各種方向的作用力與反作用力進行平衡狀態計算）等。

　　跨十個路口穿五條河道，杭州這個工程很牛

　　再來説説杭州文一路地下通道。它途經城西最繁華的區域，一路下穿10個繁忙路口、5條河道，以及運作中的地鐵2號線等區間。建設中，有三個路段要明挖，其他路段則用盾構機暗挖，杭州廣泛分佈又深又厚的淤泥地質層，所以這個地下工程施工難度還是很大的。

　　另外，杭州地層地鐵建設時會遇到特大孤石。孤石是獨立存在於隧道前方地層中的岩石，也是盾構機這個“鋼鐵蚯蚓”的“攔路虎”。遇到像孤石這種又大又硬的石頭，盾構機的“牙齒”在啃它時，一般啃不動，這時就要把它炸碎。

　　為了保障施工的安全品質，建設者們會有很多辦法。比如“工程監測法”，它是地下工程的健康醫生，如同人需要定期體檢，以便及早發現疾病一樣，地下工程施工的每一個階段，也需要定期“體檢”，及時發現它有沒有疾病，如變形、沉降等現象。

　　光建好還不夠，後期養護很重要

　　建好了隧道，後期養護也很重要。城市特長隧道養護和防災救援設備配置包括通風設備、照明設備、消防設施、防護門、疏散設施等。

　　長距離的隧道風井通風孔的設置都是有科學考慮的，一般選擇既有效又經濟的通風方式，涉及的因素包括交通狀況、環境、地形、地質等，需要考慮的主要問題包括空氣中有害物質的容許濃度、需風量的計算、自然通風能力、機械通風方式、通風設備的選擇與經濟性等。

　　防水技術是城市隧道與地下工程中的關鍵技術，關係到工程的施工、運營狀況、使用功能與使用壽命等。

　　建成以後的隧道, 四週全部被地下水包圍, 地下水好比一個“病毒”，是無孔不入的, 如果水壓很大, 防水工程品質不好, 地下水就會流入隧道內部, 對隧道的穩定性和安全性造成很大威脅。

　　具體的防水方案，主要採用防排結合、迎水面設防的原則，並採取多道設防、複合防水、節點密封等措施，但是其核心技術就是在隧道內設置防水層。隧道建設主要涉及“防排堵截”這四個字，防水以自防水為主， 附加設防為輔, 組織多道防水體系，此外，隧道防水應防排結合, 還應盡可能採取排水和阻水措施。

來源： 錢江晚報    | 撰稿：辛文    | 責編：汪傑菲    審核：張淵

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