地铁的修建是一项非常庞大的工程,无论是工程技术难度还是耗费的人力、财力都极为巨大!然而,修好之后所带来的交通便利性也是极佳的,下面跟随e-works视角来看我们日常乘坐的地铁是如何建造的?
作者:e-works综合整理
来源:互联网资料
从地质勘探到后期维护的地铁修建全过程介绍,非常棒的资料,速度分享学习!
一、地铁的诞生
19世纪中叶,英国伦敦街头交通堵塞严重。一位名叫查尔斯.皮尔逊的律师想到火车跑得很快,怎样让火车跑进城市呢?一次,查尔斯看到墙角的老鼠洞里,一只老鼠在跑来跑去,他提出一个妙想:让火车在地下跑起来!1863年,这个“异想天开”得以实现——世界上第一条地铁在伦敦诞生了!随后,世界大城市纷纷建造地铁。这种速度快不堵车、环保又舒适的交通工具,深受大家喜爱。
1、建设地铁不容易

建设地铁可不是件简单的事情哦!地铁是高密度、特大型、综合性轨道交通运输系统,涉及40多个技术专业,得花好几年的时间才能建成哦。
2、地铁线网,蜘蛛网一般的地铁线路

地铁线网规划是在城市发展战略、总体规划、土地利用规划的基础上,根据客流预测分析,充分考虑交通与城市发展之间的关系,选择方便市民出行、能适应城市可持续发展的布局。
二、地质构造与勘察
1、广州——“地质博物馆”

在3亿多年前的古生代,广州绝大部分地区为浅海,沉积了以碳酸盐岩为主的岩系,之后中生代沉积了以红色碎层岩为主的岩系,并伴随着岩浆岩的侵入,经过多年的地质运动、水网发育,至今已形成了非常复杂的地质——位于华南板块构造的断陷盆地内,不同岩土类交错组合,还有复杂的断裂带和地下河。广州被称为“地质博物馆”名副其实。
2、工程地质勘察,让我们有了透视眼

钻孔取样勘探
使用地质钻机在地表下钻出深深的孔,然后用空心钻头将岩土样带出地面进行取样分析。一般钻孔间距为几十米,遇到地下溶洞、孤石等复杂地质,钻孔间距缩减为几米。
电法勘探
根据各类岩土电学性质的差异来分析地质情况。
磁法勘探
通过观测和分析由岩土的磁性差异所引起的磁异常,进行地质研究。
声波法勘探
通过在两孔间发射声波,然后根据不同岩土分界面上反射回来的声波进行地质分析。
三、地铁车站的确定
1、地铁车站的确定

依据城市规划,地铁车站一般会选择建在住宅区、商业区等主要客流集散点,方便市民出行。同时考虑土地利用、与其它交通方式换乘便捷、周边环境条件等因素。
四、明挖法施工
1、安全又经济的明挖法施工

开挖前,需要处理影响施工的建筑、绿化和管线等,还要增加临时道路,以减少建设地铁时对交通出行的影响。
A、绿化迁移
施工范围内的绿色植物,需要进行迁移,在施工完成后进行恢复。
B、交通疏解
为保障交通顺畅,原道路进行拓宽或改道,形成新的道路,以保障车辆和行人正常通行。施工完成后再进行道路恢复。
C、房屋拆迁
为了保障施工和周边安全,在工程施工影响范围内的建筑,需要保护或拆迁。
D、管线迁改
城市地下埋藏了错综复杂的管线,如电力、通信、燃气、自来水管道等,在施工前需要进行保护或迁改。
2、开始建造地铁车站的“外壳”

①成槽
使用成槽设备在基坑的周边形成一段段深槽。
②吊装钢筋笼
把一根根钢筋绑扎成与深槽形状吻合的钢筋笼,再通过起重机将它吊进深槽中。
③灌注混凝土
在吊装了钢筋笼的槽内,灌注混凝土,筑成一段钢筋混凝土墙。
④形成封闭的地下连续墙
将每一块钢筋混凝土墙连接起来,形成一个将基坑围住的保护墙,防止基坑坍塌,保护周边安全。
3、在深坑里面建造地铁车站

⑤基坑开挖
在保护墙围合的空间内进行土方开挖,基坑形状像一个大大的长方形盒子。
⑥搭建支撑梁
每挖到一定深度,就要在地下连续墙两侧之间架设支撑梁,保护基坑安全。
⑦基坑底部防水施工
在基坑底部铺设防水卷材。
⑧绑扎钢筋网
绑扎车站主体结构的钢筋网。
4、地铁车站雏形渐渐成型

⑨灌注混凝土
往安装好模板的钢筋网灌注混凝土,依次建造底板、侧墙、中板和顶板。
5、恢复管线和道路

五、铺盖法与矿山法施工
1、铺盖法施工

先在道路底下建造中立柱及围护结构,在其上方搭建支撑梁,然后在支撑梁上铺上盖板,供车辆通行,在盖板下方进行施工。铺盖法一定程度兼顾了行车与施工,但会增加施工的难度。
2、矿山法暗挖施工

建一个小小的施工竖井,施工人员从竖井下去,像“土拔鼠”一样在地下建造车站或隧道。
3、矿山法暗挖施工,按顺序一小块一小块地挖

当遇到富含地下水的地层,无法保证支撑隧道壁的稳定时,可选择冷冻法施工。利用人工制冷技术使地层冻结,增加其强度和稳定性后,在进行施工。
一些地铁车站、通道、区间就是通过矿山法暗挖施工来完成的。
六、“钢铁蚯蚓”盾构机
个人感觉最有意思的一个部分。
1、地铁隧道大部分用盾构法施工修建

①工人在管片厂将一片片盾构管片预制好,再运送到施工现场。
②通过龙门吊,将管片吊入盾构始发井。
③盾构管片搬运车将管片运送进隧道。
④盾构机对管片进行拼装,形成隧道。
2、盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”

A、控制室
控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室。
B、螺旋排土器
螺旋排土器将刀盘切削下来的泥土和石块运送到皮带传送机,最后再由渣土车运出隧道。
C、管片组装机
管片组装机将盾构管片依次进行拼装,一般6片管片组成一圈隧道,管片的宽度常为1.5米。
3、“钢铁蚯蚓”在漆黑的地下前进不迷路

当然不会,先进的盾构机安装了高精度的测量系统,能够动态显示当前位置相对于隧道设计轴线的位置偏差,操作人员可及时调整掘进状态,使盾构机沿着正确的方向掘进。
盾构机是只能前进不能后退的,它会挖到下一个地铁站或竖井,完成任务后吊出地面。
七、消灭“拦路虎”--孤石和溶洞
1、隧道一般是两边高中间低,这样有利于节能

风亭:地铁车站与隧道需要进行通风,风亭就是地铁与地面的换风口,一直保持通风状态,风亭排出的气体是无害的。
防淹门:当地铁隧道穿越江河或湖泊时,万一遇到了水倒灌进隧道的险情,这时防淹门将紧急关闭,保护地铁安全。
排水泵:收集隧道内的积水,排至市政管网。
2、“拦路虎” -- 孤石

①施工人员从地面往下钻孔,一直钻到孤石处。
②填进炸药,将孤石炸碎。
3、“怪兽大嘴” -- 地下溶洞

①施工人员钻一条直达溶洞的孔。
②在孔中灌注水泥浆,将溶洞填满,盾构机才能通过。
八、怎样江底挖掘和保护地面建筑?
1、其他障碍!

上软下硬地层:当遇到上面软弱、下面坚硬的地层时,由于受力不均,易造成刀盘损坏及地面塌方,需要谨慎推进或提前处理。
花岗岩残积土:这种地层遇水则变泥浆,可能带来地表沉降,甚至塌方的风险,需提前进行降水处理。
煤层瓦斯:遇到地下煤层瓦斯,需小心检测,有毒气的话,须排出后方可施工。
2、大江边江底挖掘危及重重

在江底,经常会遇到上软下硬地层、砂层、淤泥层和承压水等阻挠。盾构机掘进时需要做好监测,谨慎控制。盾构机一旦在江底出现故障,检修异常困难,风险巨大。
3、保护地面建筑同样重要

盾构下穿高铁:盾构机在穿越高铁时要求很高,为防止地面沉降而影响线路运输,需对隧道上方地层进行加固。
桩基托换:地铁隧道需要穿过房屋或高架的桩基时,要为建筑物建造新的桩基。然后处理挡住盾构路线的桩基,新的桩基形成新的受力体系,不影响建筑物的安全。
①在铁路的两旁分别建造两个竖井。
②在计划建造的隧道上方,利用竖井对土体进行预加固。
③盾构机穿过竖井和土体,完成下穿高铁的施工。
九、沉管法与高架法施工
1、地铁隧道与市政道路合建过江,用“沉管法”

①先在船台上或干坞中制作隧道管段,管段两端用临时封堵门密封。
②将隧道管段拖运到隧道设计位置——基槽上方。
③往管段中加载,使其沉到基槽内,并用水力压接法将相邻管段连接,然后拆除封堵门,使各节管段连通成为整体的隧道。
2、地铁跑着跑着,咦,突然就到地面高处了!

由架桥机将预制好的一段段梁片依次进行拼接,形成高架桥。
十、地铁建设的三个关键节点
1、隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点

2、基础设施都建完啦,大家是不是就可以去坐地铁了呢?

还不行,我们还要装修车站、安装机电设备、系统联调、验收和试运行。
机电设备是各种机械和电气设备的总称,为列车正常安全运行和乘客便利舒适搭乘地铁提供综合保障。
3、列车的家 -- 车辆段

车辆段是对地铁车辆进行运营管理、停放、维修及保养的场所。
那地铁是如何做到安全、准点、快捷、舒适地运行呢?因为它有一个聪明的“大脑”——地铁控制指挥中心。
控制指挥中心是对全线列车运行、电力供应、车站设备运行、防火报警、环境监控、票务管理及乘客服务等,全程进行调度、指挥和监控的“中枢”。
十一、持续做好地铁保护
1、地铁保护范围

保护区内施工不得影响地铁各个系统安全正常运营,范围包括:
1.地下车站与隧道结构外边线外侧50m内;
2.地面和高架车站以及线路轨道结构外边线外侧30m内;
3.出入口、风亭、变电站等附属建、构筑物结构外边线外侧10m内;
4.轨道交通过江隧道结构外边线100m内。
2、完

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原标题:《地铁是怎么建成的?》