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地铁是怎样建成的?最通俗易懂的科普
01-17 来源: 】 浏览:次 评论:0

 地铁的修建是一项非常庞大的工程,但地铁修好之后所带来的交通便利性极佳,下面就来看看地铁是如何建造的吧!
一、建设地铁不容易
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,需要花好几年的时间才能建成一条完整的线路。
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。
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
地质情况复杂而隐蔽,我们人类没有透视眼,怎样弄清楚地下的情况呢?这时就要依靠工程地质勘察。地质勘察主要有以下4种方式:
(1)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。
(2)电法勘探
根据各类岩土电学性质的差异来分析地质情况。
(3)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。
(4)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。同时还会考虑土地利用、与其它交通方式换乘便捷、周边环境条件等因素。
四、地铁车站的施工
1、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。明挖法施工前要完成以下几个步骤:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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”首先,要建造地铁车站的“外壳”,例如地下连续墙,保护基坑与周边安全,有以下几个步骤:
(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。这个深坑就是地铁车站的“前身”。
(1)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。
(2)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。
(3)基坑底部防水施工
在基坑底部铺设防水卷材。
(4)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,这时地铁车站的雏形逐渐成型。车站主体建成后,就可以恢复管线和道路了。
五、几种特殊的施工方法
1、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。
2、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,不便施工,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。
六、地铁隧道的修建
1、地铁隧道用盾构法施工修建地铁隧道的修建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。
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、盾构机的结构盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”,它经过的地方,一条长长的隧道就建成了,盾构机由以下几个部分组成:
(1)控制室
控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室。
(2)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。
(3)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、盾构机在漆黑的地下前进不迷路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。
小知识: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。
七、地铁建设困难与解决方法
1、“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,盾构机无法处理,需要施工人员从地面往下钻孔,一直钻到孤石处,然后填进炸药,将孤石炸碎。
2、“怪兽大嘴” ——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。需要施工人员先用工具钻一条直达溶洞的孔,然后在孔中灌注水泥浆,将溶洞填满,盾构机才能通过。
3、江边、江底挖掘在江底挖掘时风险很大,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。
4、保护地面建筑盾构施工时,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。
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。
5、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。
八、特殊情况
1、地铁隧道与市政道路合建过江当地铁隧道需要与市政道路合建过江时,该怎么办呢?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。
2、地面上的地铁
有时,因为地形原因,地铁需要在地面高处运行,工程师采用高架法施工: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。
九、收尾工作
隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点。地铁隧道铺设完工后,还要铺设轨道、电缆、通信等设施。
此外还要装修车站、安装机电设备、系统联调、验收和试运行。
小知识: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。
九、地铁运营维护工作
1、列车的家——车辆段
列车也是需要休息和养护的。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。
2、地铁控制指挥中心
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”。
3、地铁保护范围
从开始建造一直到开通之后,还要持续不断地进行地铁保护工作,防止其它工程建设影响地铁。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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