地鐵是怎樣建成的?一步一步解剖給你看

作者:CUP       2019-08-15 04:58:37


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《地鐵是怎樣建成的》手繪本,來自@羊角君的年終美圖盛宴!感謝廣州地鐵及各位專家,為廣大小孩大人及愛好者,用簡單通俗的圖文,揭開了地鐵的奧秘!!

越來越多的人選擇地鐵綠色出行

當我們享受著軌道交通帶來的便利的同時

想必不少小夥伴都想知道

它是如何建成的呢?

能在地底,甚至地上高架橋上飛馳

地鐵的修建必定是一項非常龐大的工程

一、地鐵的誕生

19世紀中葉,英國倫敦街頭交通堵塞嚴重。一位名叫查爾斯.皮爾遜的律師想到火車跑得很快,怎樣讓火車跑進城市呢?一次,查爾斯看到牆角的老鼠洞裡,一隻老鼠在跑來跑去,他提出一個妙想:讓火車在地下跑起來!1863年,這個「異想天開」得以實現——世界上第一條地鐵在倫敦誕生了!隨後,世界大城市紛紛建造地鐵。這種速度快不堵車、環保又舒適的交通工具,深受大家喜愛。

那麼,地鐵是怎樣建成的呢?

建設地鐵可不是件簡單的事情哦!地鐵是高密度、特大型、綜合性軌道交通運輸系統,涉及40多個技術專業,得花好幾年的時間才能建成。

在地鐵建造之前,工程師首先要規劃列車行駛的線路。地鐵線路像蜘蛛網一樣四通八達,稱為地鐵線網。

地鐵線網規劃是在城市發展戰略、總體規劃、土地利用規劃的基礎上,根據客流預測分析,充分考慮交通與城市發展之間的關係,選擇方便市民出行、能適應城市可持續發展的布局。

二、地質構造與勘察

因為地鐵一般是建在地下,所以我們還要充分了解地下世界。地下一般是由很複雜的岩土構成的。

可是我們沒有透視眼,怎樣弄清楚地下的情況呢?這時就要依靠工程地質勘察了。

鑽孔取樣勘探使用地質鑽機在地表下鑽出深深的孔,然後用空心鑽頭將岩土樣帶出地面進行取樣分析。一般鑽孔間距為幾十米,遇到地下溶洞、孤石等複雜地質,鑽孔間距縮減為幾米。電法勘探根據各類岩土電學性質的差異來分析地質情況。磁法勘探通過觀測和分析由岩土的磁性差異所引起的磁異常,進行地質研究。聲波法勘探通過在兩孔間發射聲波,然後根據不同岩土分介面上反射回來的聲波進行地質分析。

三、地鐵車站的確定

列車行駛的路線確定了,那地鐵車站又要建在哪裡呢?

依據城市規劃,地鐵車站一般會選擇建在住宅區、商業區等主要客流集散點,方便市民出行。同時考慮土地利用、與其它交通方式換乘便捷、周邊環境條件等因素。

四、明挖法施工

正式開工前,要準備一塊滿足施工需求的場地。地鐵車站一般是從地面自上而下進行開挖,這就是安全又經濟的明挖法施工。

開挖前,需要處理影響施工的建築、綠化和管線等,還要增加臨時道路,以減少建設地鐵時對交通出行的影響。

A、綠化遷移施工範圍內的綠色植物,需要進行遷移,在施工完成後進行恢復。B、交通疏解為保障交通順暢,原道路進行拓寬或改道,形成新的道路,以保障車輛和行人正常通行。施工完成後再進行道路恢復。C、房屋拆遷為了保障施工和周邊安全,在工程施工影響範圍內的建築,需要保護或拆遷。D、管線遷改城市地下埋藏了錯綜複雜的管線,如電力、通信、燃氣、自來水管道等,在施工前需要進行保護或遷改。

有了施工場地後,我們開來了很多機器,準備施工啦!首先,我們來建造地鐵車站的「外殼」,例如地下連續牆,保護基坑與周邊安全。

Step1、成槽使用成槽設備在基坑的周邊形成一段段深槽。Step2、吊裝鋼筋籠把一根根鋼筋綁紮成與深槽形狀吻合的鋼筋籠,再通過起重機將它吊進深槽中。Step3、灌注混凝土在吊裝了鋼筋籠的槽內,灌注混凝土,築成一段鋼筋混凝土牆。Step4、形成封閉的地下連續牆將每一塊鋼筋混凝土牆連接起來,形成一個將基坑圍住的保護牆,防止基坑坍塌,保護周邊安全。

在連續牆完成後,便開始一邊開挖一邊支撐,形成一個巨大的方形深坑。我們就是在這個深坑裡面建造地鐵車站。

Step5、基坑開挖在保護牆圍合的空間內進行土方開挖,基坑形狀像一個大大的長方形盒子。Step6、搭建支撐梁每挖到一定深度,就要在地下連續牆兩側之間架設支撐梁,保護基坑安全。Step7、基坑底部防水施工在基坑底部鋪設防水卷材。Step8、綁紮鋼筋網綁紮車站主體結構的鋼筋網。

在搭好的鋼筋網上灌注混凝土,這時地鐵車站的雛形漸漸成型了。

Step9、灌注混凝土

往安裝好模板的鋼筋網灌注混凝土,依次建造底板、側牆、中板和頂板。

車站主體建成後,就可以恢復管線和道路了。

五、鋪蓋法與礦山法施工

在交通疏解困難的道路上,為減少對交通的影響,有時會在地面上鋪一個大蓋板,作為臨時路面供車輛通行,底下進行施工,這就是鋪蓋法施工。

先在道路底下建造中立柱及圍護結構,在其上方搭建支撐梁,然後在支撐樑上鋪上蓋板,供車輛通行,在蓋板下方進行施工。鋪蓋法一定程度兼顧了行車與施工,但會增加施工的難度。

如果施工的場地周圍有很多密集的樓房和道路,那該怎麼辦呢?在地址條件允許的情況下,我們可以採取礦山法暗挖施工。建一個小小的施工豎井,施工人員從豎井下去,像「土拔鼠」一樣在地下建造車站或隧道。

礦山法暗挖施工時,要按順序一小塊一小塊地挖,慢慢地挖出一個地下空間來。

當遇到富含地下水的地層,無法保證支撐隧道壁的穩定時,可選擇冷凍法施工。利用人工製冷技術使地層凍結,增加其強度和穩定性後,再進行施工。一些地鐵車站、通道、區間就是通過礦山法暗挖施工來完成的。

六、「鋼鐵蚯蚓」鑽洞神器

地鐵的鑽洞神器稱之為「盾構機」,它就像蚯蚓一般在地底下暢通無阻!

說完車站後,我們就開始講隧道啦!這裡要用到一種非常特殊的機器,它的名字叫盾構機。地鐵隧道大部分都是用這樣的盾構法施工來修建的。

Step1工人在管片廠將一片片盾構管片預製好,再運送到施工現場Step2通過龍門吊,將管片吊入盾構始發井Step3盾構管片搬運車將管片運送進隧道Step4盾構機對管片進行拼裝,形成隧道

盾構機就像一條「鋼鐵蚯蚓」,它經過的地方,一條長長的隧道就建成了。

A、控制室控制盾構機推力、速度、方向等掘進參數的操作室。B、螺旋排土器螺旋排土器將刀盤切削下來的泥土和石塊運送到皮帶傳送機,最後再由渣土車運出隧道。C、管片組裝機管片組裝機將盾構管片依次進行拼裝,一般6片管片組成一圈隧道,管片的寬度常為1.5米。

盾構機在漆黑的地下掘進會迷路嗎?

當然不會,先進的盾構機安裝了高精度的測量系統,能夠動態顯示當前位置相對於隧道設計軸線的位置偏差,操作人員可及時調整掘進狀態,使盾構機沿著正確的方向掘進。

盾構機是只能前進不能後退的,它會挖到下一個地鐵站或豎井,完成任務後吊出地面。

七、消滅「攔路虎」--孤石和溶洞

當盾構機在前進的過程中,常會出現兩大「攔路虎」——孤石和地下溶洞,讓我們來看看軌道交通建築者是如何消滅它們的吧~

出站的列車由於下坡而很快地提高速度,進站的列車藉助於上坡來降低速度,這種建造方法在運營時更加節能降耗。

風亭地鐵車站與隧道需要進行通風,風亭就是地鐵與地面的換風口,一直保持通風狀態,風亭排出的氣體是無害的。防淹門當地鐵隧道穿越江河或湖泊時,萬一遇到了水倒灌進隧道的險情,這時防淹門將緊急關閉,保護地鐵安全。排水泵收集隧道內的積水,排至市政管網。

盾構機在地下挖掘時,經常會冒出一些「攔路虎」。像孤石這種又大又硬的石頭,盾構機的「牙齒」啃不動它,這時就要把它挖掉或炸碎。

Step1施工人員從地面往下鑽孔,一直鑽到孤石處。Step2填進炸藥,將孤石炸碎。

還有更危險的情況,就是遇到地下溶洞。溶洞就像「怪獸大嘴」,如果不妥善處理,盾構機會跌入溶洞,造成嚴重的事故。




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