地铁作为现代城市重要的交通工具，其便捷性和高效性深受人们喜爱。但世界上第一条地铁的修建却历经了诸多波折与发展阶段，这一过程凝聚了无数工程师的智慧与努力。
早期原始的地铁修建方式及困境世界上第一条地铁的修建最初采用了极为原始的方法。施工队首先要封闭地面交通，这一步骤便给人们的日常出行带来了极大不便。随后，他们会用木架仔细支撑好两边的房屋，以确保在施工过程中周边建筑的安全。接着，在马路中央挖出一道深沟，并用砖头精心铺好，以此来建造两个拱形隧道。最后，再重新填埋并恢复路面交通。
这种修建方式存在诸多弊端。一方面，它极其耗时耗力，整个工程进度缓慢，需要耗费大量的人力、物力和时间成本。另一方面，其安全性也难以保障，在施工过程中稍有不慎，就很容易发生坍塌事故，这不仅会威胁到施工人员的生命安全，还可能对周边环境及建筑造成严重破坏。所以，这种原始的修建方式在实际应用中面临着巨大的挑战，急需改进。
盾构机出现带来的变革与新问题（一）盾构机带来的施工方式革新
直到早期的盾构机被发明出来，地铁修建的危险情况才得到了一定程度的缓解。盾构机的应用改变了传统的施工模式，施工队只需站在机器前挖走泥土即可。每前进一段距离，盾构机就会利用液压支撑臂将金属圆筒推到最前端，为后续施工提供稳固的支撑。接着，后面的工人会将挖好的区域铺设一圈铁板，并浇筑水泥进行加固。
这种施工方式相较于之前的原始方法，具有明显的优势。它不仅提高了施工的安全性，大大降低了坍塌事故发生的可能性，而且还不会对地面交通造成扰乱，使得地铁修建过程能够在尽量不影响城市正常运转的情况下进行。
（二）人工挖掘速度慢及盾构机的初步改进
早期盾构机施工也并非完美无缺。由于依靠人工挖掘泥土，速度十分缓慢，即便施工人员没日没夜地倒班工作，每天也只能前进3米左右。这样的进度对于大规模的地铁修建工程来说，仍然显得有些迟缓。
为了提高挖掘速度，随着科技的不断发展，盾构机也在持续更新换代。聪明的工程师们在盾构机的前端安装了带有多个钢刀的旋转轮，以此来取代低效率的人工挖掘方式。当泥土和岩石被旋转轮完全绞碎后，会通过传送带将它们及时运走，同时，液压支撑臂也会在隧道顶部铺上一层层的钢筋网，最后全部灌注上水泥，让隧道结构更加坚固。经过这一系列改进，盾构机的挖掘效率得到了显著提升，每天能前进50米左右。这一进步为地铁修建工程的推进带来了极大的便利，使得地铁建设能够以更快的速度开展。
（三）不同土质及地下障碍物带来的挑战
尽管盾构机在挖掘速度上有了很大提升，但在实际施工过程中，又面临着新的难题。由于地底土质情况复杂多样，很多土壤不仅十分松散，而且还会遇到各种阻碍，比如地下停车场以及错综复杂的管道等。一旦盾构机想要从中穿过，就很容易造成地面下沉的情况，严重时甚至会导致高楼倒塌，这无疑给地铁修建带来了巨大的安全隐患。
为了解决这一问题，工程师们采取了一系列措施。他们在地面立了很多根混凝土桩，然后在地底横向铺满了细小管道，接着全部浇灌上混凝土，让周围形成坚固的混凝土层。通过这种方式，能够有效增强地底的稳固性，从而可以安全地挖掘隧道，确保地铁修建工程能够继续顺利进行。
地铁站修建及地铁动力、安全方面的完善（一）地铁站的修建难题与解决办法
在解决了隧道挖掘的基本问题后，地铁站的修建却又成为了一大麻烦事。不过，这并没有难倒工程师们。他们想出了一个巧妙的办法，直接在地面上用钢筋组装好站台轮廓，然后让施工队在底部预留空间中挖出泥土，使地铁站一点点地下沉，直到与隧道完全平齐后，再用混凝土浇灌成一体。
但在某些河流附近修建地铁站时，又出现了新的问题。由于河水的浮力作用，巨大的升力会让站台上浮，甚至还可能破坏整个隧道。针对这一情况，工人们将长长的混凝土桩直接打到了地底深处，以此将站台固定在适当位置，确保其再也不会出现上浮的情况，从而保证了地铁站的稳固性和安全性。
（二）地铁动力的改进
随着地铁设施的不断完善，乘坐地铁的人也越来越多。早期地铁使用的是蒸汽机作为动力来源，这逐渐暴露出了诸多弊端。蒸汽机的动力严重不足，不仅会在隧道内产生大量废气，影响隧道内的空气质量，而且还严重影响乘坐舒适性，使得乘客的出行体验大打折扣。
为了改善这一状况，工程师们从电梯中获得灵感，将蒸汽机换成了强力的马达。他们把这些马达全部串联到一起，司机只需要控制车头的开关，就能操纵整个火车。经过这一改进，地铁的动力得到了极大提升，运行更加平稳顺畅，乘坐舒适性也有了明显提高，地铁也真正成为了一种舒适便捷的交通工具。
（三）地铁安全方面的保障措施
尽管地铁在动力和舒适性方面得到了改进，但依然存在较大的安全隐患。如果不小心发生火灾，高温和浓烟会瞬间吞没整个隧道，在这种情况下，营救工作将会相当困难，乘客的生命安全难以得到有效保障。
为了解决这一安全问题，工程师们在隧道上方每隔一段距离就安装一个强力风扇系统。这样一来，在正常情况下，能够让地面的新鲜空气灌入隧道，保持隧道内空气的流通和清新；而一旦发生火灾，这些风扇系统也能够将浓烟直接吹出隧道，极大地保证了乘客们的安全，使得地铁的安全性得到了进一步提升。
世界第一条地铁的修建历程可谓是充满了挑战与突破。从最初原始且危险的修建方式，到盾构机带来的变革以及后续不断针对各种问题的改进和完善，每一个阶段都凝聚着工程师们的智慧和努力。正是通过这一系列的发展演变，地铁才逐渐成为了我们如今所熟知的安全、便捷、舒适的城市交通工具，为现代城市的交通发展奠定了坚实的基础。
【文本来源 @科学旅行号的视频内容】
