我們一直都在享受著軌道交通帶來的便利,如果大家考取建造師的資格證,也是有機會參與修建地鐵的。那麼,趙老師來給大家講一下,地鐵是如何修建的?
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。
地鐵的修建
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的佈局。
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。
工程地質勘察,讓我們有了透視眼。依靠工程地質勘察,就可以弄清楚地下的情況了。
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
透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
透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。
地鐵車站的確定
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。
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、通訊、燃氣、自來水管道等,在施工前需要進行保護或遷改。
建造地鐵車站“外殼”
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
使用成槽裝置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,再透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線起來,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。
恢復管線和道路
車站主體建成後,就可以恢復管線和道路了。
鋪蓋法施工
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。
礦山法暗挖施工
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、區間就是透過礦山法暗挖施工來完成的。
“鋼鐵蚯蚓”鑽洞神器
修隧道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。
有時候,地鐵跑著跑著,就到地面高處了,這裡採用了高架法施工。由架橋機將預製好的一段段梁片依次進行拼接,形成高架橋。
地鐵建設的三個關鍵節點
隧道完工後,要鋪設軌道、電纜、通訊等設施。 隧道、軌通、電通是地鐵建設的三個關鍵節點。
基礎設施都建完了,我們還要裝修車站、安裝機電裝置、系統聯調、驗收和試執行。
機電裝置是各種機械和電氣裝置的總稱,為列車正常安全執行和乘客便利舒適搭乘地鐵提供綜合保障。
車輛段
車輛段是對地鐵車輛進行運營管理、停放、維修及保養的場所。
地鐵控制指揮中心
控制指揮中心是對全線列車執行、電力供應、車站裝置執行、防火報警、環境監控、票務管理及乘客服務等,全程進行排程、指揮和監控的“中樞”,使地鐵做到安全、準點、快捷、舒適地執行。
持續做好地鐵保護
從開始建造一直到開通之後,我們還要持續不斷地進行地鐵保護工作,防止其它工程建設影響地鐵。
保護區內施工不得影響地鐵各個系統安全正常運營,範圍包括:
1、地下車站與隧道結構外邊線外側50m內;
2、地面和高架車站以及線路軌道結構外邊線外側30m內;
3、出入口、風亭、變電站等附屬建、構築物結構外邊線外側10m內;
4、軌道交透過江隧道結構外邊線100m內。