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歡迎來到里約熱內盧！
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里約熱內盧的巴拉達蒂茹卡，運動員公園和奧運村的所在地。圖片來源：Barrazine Da Barra Flickr (CC BY 2.0)
當你看到它時，你就確切地知道為什麼它被稱為“奇妙之城” (Cidade Maravilhosa)：它絕對壯麗。當你想起里約時，你可能會想到波光粼粼的白色沙灘被藍寶石般的海水沖刷，綠色的山脈高聳入雲。每個人都能認出標誌性的科爾科瓦多山及其基督救世主雕像和麵包山。城市周圍高聳的圓錐形山丘（博恩哈特）看起來幾乎像喀斯特地貌，但它們實際上是片麻岩。眼球狀片麻岩，更準確地說，這種岩石至少有 5.7 億年的歷史。
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“從尼泰羅伊的城市公園看到的里約熱內盧。” 圖片來源：Leonardo Ferreira Mendes 維基百科 (CC BY-SA 3.0)
這些山脈帶來了一些獨特的工程挑戰。你可以看到，如果那些非常陡峭的山峰擋路，直線旅行將會很困難。因此，巴西人只是選擇了地下通道。社群之間透過隧道連線。當里約贏得奧運會申辦權時，他們知道他們需要增加一條新的地鐵線路。地鐵 4 號線面臨著一些艱難的地質條件：新隧道將穿過伊帕內瑪海灘和瀉湖之間，必須穿過三公里長的沙子和軟土，以及兩公里極其堅硬的片麻岩，其中還夾雜著一些具有挑戰性的斷層帶。這種岩石非常堅硬，以至於當路易斯·阿加西看到人們試圖開採它時，他說“挖掘者最重的敲擊也只產生了一點灰塵。”
幸運的是，巴西人民開鑿隧道已經有一個多世紀的歷史了，他們知道如何創新。他們開發了一種混合式 土壓平衡 (EPB) 掘進機，可以處理硬巖和軟土。他們用精確計算的炸藥和電子雷管引爆極其堅硬的片麻岩。為了避免損壞建築物，他們用地震儀仔細監測振動。在建築物離隧道口太近而無法使用炸藥的地方，他們用金剛石線鋸開。所有這些創新和技能使他們能夠在奧運會之前及時完成地鐵隧道，而沒有因爆破損壞任何建築物。
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一臺隧道掘進機正在紐約市完成一條隧道。圖片來源：Patrick Cashin 大都會運輸署 Flickr (CC BY 2.0)
挖掘隧道的獨特挑戰之一是處理蝕變岩石。里約的貧民窟地區沒有汙水系統。相反，廢水直接排放到地下，實際上在物理和化學上改變了岩石和土壤，使其強度降低。他們還面臨著充滿崩積層的區域，以及構造活動和物理風化作用使岩石嚴重斷裂的地方。他們的混合機器和隧道加固技術完全能夠應對這些挑戰。現在，隨著地鐵 4 號線的開通，里約地鐵系統每年能夠運送近一百萬乘客。
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這張地鐵 1 號線的照片展示了隧道壁。4 號線看起來也差不多。圖片來源：Rodrigo Soldon Flickr (CC BY 2.0)
地鐵 4 號線將乘客帶到運動員公園和奧運村，這兩個地方面臨著一些非常不同的設計挑戰。海灣和瀉湖沿岸的粘土和沙質土壤非常柔軟且含水量高。它們深達 28 米。還有一些區域覆蓋著厚達四米的泥炭，其中含有約 50-60% 的有機物。地下水位非常淺 - 僅在地表以下約半米處。所有這些柔軟、含水的土壤都非常不適合承重。你必須在建造之前對其進行排水和壓縮，但傳統技術大約需要八個月。里約的建設者需要在更短的時間內完成他們的專案。在某些地方，軟土層足夠薄，可以移除並替換為更堅固的材料，但這不適用於軟土層超過幾米深的地方。因此，他們轉向了一種相對較新的技術，稱為深層徑向固結。在所有這些軟土層之下，他們有一層堅固的沙礫層，足以支撐注入的砂漿柱。垂直排水管插入柱子之間。這使他們能夠在短短三到五個月內排水和穩定土壤，設施的建設可以按計劃進行。結果非常壯觀。
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巴拉達蒂茹卡的奧林匹克公園。圖片來源：Miriam Jeske Brasil2016.gov.br
每個奧運會建設專案都需要地質知識和大量的獨創性。因此，讓我們向克服挑戰併為我們一直歡呼的運動員提供閃耀舞臺的地質學家、建築師和工程師頒發一些獎牌。
參考文獻