地下，地面，空中

杨天亮+林金鑫

当你看到文章标题的时候，也许会说，这个问题错了吧！地铁当然在地下跑啦，不然怎么叫地铁呢？但是你也许在乘地铁的时候忽视了，地铁并非都在地下，它有时从地下跑到地上，有时从地上跑到高架轨道上。这样看来，地铁竟然分外“活泼”呢！那么为什么地铁要从地下到空中都跑个遍呢？

地下隧道不简单

在很多城市的地铁系统中，地铁的轨道包括地下、地面、高架三个部分，根据各个城市具体情况的不同，这三部分所占的比例也不一样。与地面的轨道相比，地下隧道完全不用占据地面空间，这是它最大的优势。

但是在地下挖隧道修建地铁，对施工工艺的要求就比在地上建轨道高多了。早期修建地铁时采用爆破等手段，现在常采用隧道掘进机（盾构机），把土大块大块地挖出来，一边挖，一边用混凝土、钢筋等作为衬砌固定住隧道。建成后，地质环境的变化对地下隧道的影响也比地面轨道大。

地面空中有区别

正因为地铁在地下的修建需要更高的施工工艺、更多的监测保护工作，所以如果环境允许，有足够的空间，城市也会倾向于在合适的地区修建地上的地铁。但对于地上的轨道，哪部分在地面，哪部分在高架，里面也有学问。

比起高架，地面轨道显然会更多地挤占城市宝贵的地面空间；另一方面，修建高架桥会往地下较深处打桩，桩基往往支承于较硬的土层上，地质环境变化对它的影响就比对地面轨道要小些。所以，以上海为例，地铁的地上轨道中，地面部分较少，高架轨道较多。

需要注意的是，从地下到地面、从地面到高架，这些过渡段地铁的结构安全保障难度要比其他段的地铁大一些。

地质环境很重要

在上文中比较不同轨道的优缺点时，我们都要提到地质环境变化，这是影响地铁的非常重要的因素。其中必须要提到的一点，就是地面沉降。

世界上没有完全静止不动的事物，我们的城市也一样。城市的下沉与它所处的地质环境有着密切的关系。例如上海，它地处海边，土质松软，历史上产生过较为严重的地面沉降，虽然已经得到有效控制，但目前每年仍会有一定的沉降。

如果是均匀的沉降，那么我们需要面对的主要是防汛的压力，对地铁影响不大。想象一下，你在一片平整的土地上打下深深的桩基，你的建筑就建在这些桩基上，如果这些桩基保持着相对静止的状态，均匀地下沉，就像你平稳地托着一座积木房子轻轻地向下移动一样，积木不会倒下来，你的房子也不会受到多大的影响。但是如果沉降得不均匀——你托着积木房子的手掌稍微摇晃或者倾斜一下，哗啦！积木就倒下来了。当然，真实的建筑不会哗啦一下倒下来，它会因为沉降的不均匀，导致建筑各个部分发生错位、倾斜、开裂等，就像数只无形的大手捏住墙壁、梁柱拧动一样，建筑可能发生倾斜、门窗破裂、窗框从墙壁上脱落、到处出现裂缝等现象。所以，不均匀的沉降有点可怕。

对地铁来说，道理也是一样的。地下的地铁好像在一块大大的松散土体中挖了一个洞，松散土体本身会因为应力等原因慢慢地产生变形；地面上的地铁则会随着地面而缓慢沉降。这些沉降往往是不均匀的，这一块儿沉降多些，那一块儿沉降少些，这种差别肉眼一般察觉不出，需要通过仪器测量出来。

因此，地铁修建好之后，为了维护好地铁的安全，地铁部门需要进行长期的、持续的结构安全监测。

根据地铁所在地质环境的不同，监测的频度也不一样。例如，上海土质松软，地下水含量丰富，因此上海的地铁可以看作在松散土体中挖洞，需要较高频度的监测；如果是另一座地下水含量少、土质坚硬的城市，其地铁的监测频度就可以低一些。而且，上海很多经过繁华地区的隧道是穿过河流，修建在水下的。水下的隧道，就要更多考虑柔软的河泥，还有上方河水的影响，对地铁的监测保护就要更加频繁、周全。