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地铁是怎样建成的?

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2016-9-8 00:08
  • 签到天数: 16 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式 简体中文繁體中文

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    能在地底,甚至地上高架桥上飞驰
    地铁的修建必定是一项非常庞大的工程

    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。
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    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。

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    地铁线网,蜘蛛网一般的地铁线路
    在地铁建造之前,工程师首先要规划列车行驶的线路。地铁线路像蜘蛛网一样四通八达,称为地铁线网。

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    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的布局。
    地质构造与勘察

    因为地铁一般是建在地下,所以我们还要充分了解地下世界。地下一般是由很复杂的岩土构成的。

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    工程地质勘察,让我们有了透视眼
    怎样弄清楚地下的情况呢?这时就要依靠工程地质勘察了。

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    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。

    地铁车站的确定

    列车行驶的路线确定了,那地铁车站又要建在哪里呢?


    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、与其他交通方式换乘便捷、周边环境条件等因素。

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    明挖法施工
    安全又经济的明挖法施工
    正式开工前,要准备一块满足施工需求的场地。地铁车站一般是从地面自上而下进行开挖,这就是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。

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    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。

    开始建造地铁车站的“外壳”
    我们开来了很多机器,准备施工啦!首先,我们来建造地铁车站的“外壳”,例如地下连续墙,保护基坑与周边安全。


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    Step1、成槽
    使用成槽设备在基坑的周边形成一段段深槽。
    Step2、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。
    Step3、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。
    Step4、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。

    在深坑里面建造地铁车站
    在连续墙完成后,便开始一边开挖一边支撑,形成一个巨大的方形深坑。我们就是在这个深坑里面建造地铁车站。

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    Step5、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。
    Step6、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。
    Step7、基坑底部防水施工
    在基坑底部铺设防水卷材。
    Step8、绑扎钢筋网
    绑扎车站主体结构的钢筋网。

    地铁车站雏形渐渐成型

    在搭好的钢筋网上灌注混凝土,这时地铁车站的雏形渐渐成型了。


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    Step9、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。
    恢复管线和道路
    车站主体建成后,就可以恢复管线和道路了。
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    铺盖法与矿山法施工
    铺盖法施工

    在交通疏解困难的道路上,为减少对交通的影响,有时会在地面上铺一个大盖板,作为临时路面供车辆通行,底下进行施工,这就是铺盖法施工。

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    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。

    矿山法暗挖施工

    如果施工的场地周围有很多密集的楼房和道路,那该怎么办呢?在地址条件允许的情况下,我们可以采取矿山法暗挖施工。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。

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    矿山法暗挖施工时,要按顺序一小块一小块地挖,慢慢地挖出一个地下空间来。

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    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,再进行施工。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。

    “钢铁蚯蚓”钻洞神器

    地铁的钻洞神器称之为“盾构机”,它就像蚯蚓一般在地底下畅通无阻!

    地铁隧道大部分用盾构法施工修建

    说完车站后,我们就开始讲隧道啦!这里要用到一种非常特殊的机器,它的名字叫盾构机。地铁隧道大部分都是用这样的盾构法施工来修建的。

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    Step1
    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
    Step2
    通过龙门吊,将管片吊入盾构始发井
    Step3
    盾构管片搬运车将管片运送进隧道
    Step4
    盾构机对管片进行拼装,形成隧道

    盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”
    盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”,它经过的地方,一条长长的隧道就建成了。


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    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。

    “钢铁蚯蚓”在漆黑的地下前进不迷路
    盾构机在漆黑的地下掘进会迷路吗?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。


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    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。

    消灭“拦路虎”--孤石和溶洞

    当盾构机在前进的过程中,常会出现两大“拦路虎”——孤石和地下溶洞,让我们来看看轨道交通建筑者是如何消灭它们的吧~

    隧道一般是两边高中间低
    这样有利于节能

    出站的列车由于下坡而很快地提高速度,进站的列车借助于上坡来降低速度,这种建造方法在运营时更加节能降耗。


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    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。

    “拦路虎” —— 孤石
    盾构机在地下挖掘时,经常会冒出一些“拦路虎”。像孤石这种又大又硬的石头,盾构机的“牙齿”啃不动它,这时就要把它挖掉或炸碎。


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    Step1
    施工人员从地面往下钻孔,一直钻到孤石处。
    Step2
    填进炸药,将孤石炸碎。
    “怪兽大嘴”—— 地下溶洞
    还有更危险的情况,就是遇到地下溶洞。溶洞就像“怪兽大嘴”,如果不妥善处理,盾构机会跌入溶洞,造成严重的事故。

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    Step1
    施工人员钻一条直达溶洞的孔。
    Step2
    在孔中灌注水泥浆,将溶洞填满,盾构机才能通过。


    怎样江底挖掘和保护地面建筑?
    还有其他障碍!
    除了孤石和溶洞,地下还有各种各样的障碍。

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    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。

    盾构机穿过重重地质挑战,来到了大江边。在江底挖掘时风险很大,盾构机需小心翼翼地挖掘前行。 640?wx_fmt=jpeg 在江底,经常会遇到上软下硬底层、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。
    保护地面建筑同样重要
    盾构施工时,除了要解决地下的难题,也要保护地面上的建筑,如房屋、高架桥、铁路等。

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    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。

    • 在铁路的两旁分别建造两个竖井。
    • 在计划建造的隧道上方,利用竖井对土体进行预加固。
    • 盾构机穿过竖井和土体,完成下穿高铁的施工。


    沉管法与高架法施工
    地铁隧道与市政道路合建过江
    用“沉管法”
    当地铁隧道与市政道路合建过江时,聪明的工程师想出了另外一种工法——“沉管法”。将岸上预制好的一节节隧道管段沉到江底进行拼装,形成隧道。

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    Step1
    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。
    Step2
    将隧道管段拖运到隧道设计位置——基槽上方。
    Step3
    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。

    地铁跑着跑着,
    咦,突然就到地面高处了!
    有时候,地铁跑着跑着,咦,突然就到地面高处了!这里采用了高架法施工。

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    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。
    地铁建设的三个关键节点
    隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点
    隧道完工后,要铺设轨道、电缆、通信等设施。 隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点。

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    基础设施都建完啦
    大家是不是就可以去坐地铁了呢?
    基础设施都建完啦,大家是不是就可以去坐地铁了呢?
    还不行哦!我们还要装修车站、安装机电设备、系统联调、验收和试运行。

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    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。

    列车的家 —— 车辆段
    列车不能一直跑。它也是需要休息和养护的。我们要给它们建一个“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。

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    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”。
    持续做好地铁保护
    从开始建造一直到开通之后,我们还要持续不断地进行地铁保护工作,防止其他工程建设影响地铁。

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    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。

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    漫长而艰辛的施工过程结束了,当一辆辆地铁列车呼啸出发时,多座年轻城市的交通才脉动起来,而这一切都是默默无闻的轨道交通建设者们,用梦想与坚持制造出来的,为他们点赞!





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