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地铁是怎样建成的

发布时间:2017-03-21 14:25:06    访问次数:320

 广州市在建地铁线路共11条(段)、260公里,计划于2016、2017年左右陆续建成。在数十米深的地下,地铁列车呼啸而过,这条每天运载630万人的地下钢铁巨龙到底是怎样建成的?隧道如何挖,如何防止地下水倒灌?挖掘过程中,沿路地面上的房屋该如何保护?挖掘后泥土随机涌来,这些沙土怎样处理?工人们在围挡里究竟在干什么?


  17号上午,地铁公司发布了一本以手绘插图的形式完整系统地介绍地铁建设方方面面的通俗科普读物《地铁是怎样建成的》。


  翻开这本《地铁是怎样建成的》才发现原来地铁诞生的灵感来源于老鼠洞,原来修建地铁的挖掘机竟然是只进不退的"铁蚯蚓",原来地底下真的有可以吞下庞大机器的"大嘴怪兽",原来地铁列车也有个温馨的家可以"洗澡休息"……《地铁是怎样建成的》手绘本为读者披露了很多有趣的故事。全书用30余幅手绘插图形象生动地介绍了地铁工程的建造方法和流程,展示了地铁诞生,地铁线路与站点规划,车站、隧道施工方法等方方面面。同时还介绍了在素有"地质博物馆"之称的广州,地铁建设过程中常遇到的地质难题和解决办法。让读者对自己每天乘坐的地下交通工具有一个全面、深入、专业的了解。


以下内容是节选自书中简介
明修栈道 暗度陈仓

  建地铁可不是件简单的事情,地铁是高密度、特大型、综合性轨道交通运输系统,涉及线路、轨道、桥梁、车辆、供电、消防、环保等40多个技术专业,得花好几年的时间才能建成。


  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。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、与其他交通方式便捷、周边环境条件等因素。


  在充分考虑人民大街的交通承载能力后,地铁往往会采用三种不同的施工方法:明挖法、铺盖法施工、矿山法暗挖施工。


  明挖法,就是直接从地面挖开,施工完之后再回填;明挖法的特点是施工技术相对简单、成本较低。开挖前,需要处理影响施工的建筑、绿化何管线等,还要增加临时道路,以减少建设地铁时对交通出行的影响。


  铺盖法施工,就是先在路面下方挖出一定的空间,然后将顶部封闭,实现"还路于民"。在交通疏散困难的道路上,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。先在道路底下建造立柱及围护结构,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,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。采用矿山法暗挖施工一般是因为施工的场地周围有很密集的楼房和道路。这种方法将最大限度减小施工期间对中心城区交通的影响,但会增加工程风险,加大工程投资、延长工期。


地铁隧道如何挖?"钢铁蚯蚓"乾坤大挪移

    不少市民很好奇:"地铁隧道那么长挖掘机是怎么挖的?挖出来的土又如何处理的呢?"


  地铁隧道的开挖需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。盾构机就像一条,它经过的地方,一条条长长的隧道就建成了,所以地铁人士也称它为"钢铁蚯蚓"。这条"钢铁蚯蚓"的刀盘和刀具在液压马达和盾构千斤顶的同时驱动下,一边向前推进,一边利用前方道具切削泥土和石块,即使是很硬的石头,它也可以将其绞碎,吞进肚子里,再通过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。


  那"钢铁蚯蚓"在漆黑的地下会迷路吗?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,操作人员在操作室通过控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数,可及时调整掘进状态,使盾构机沿着正确的方向掘进。"钢铁蚯蚓"不仅可以吞掉挖出来的土,它边前进还能边将盾构管片进行拼装,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"的盾构千斤顶,盾构机向前推进的动力装置。千斤顶伸足一环管片宽度时,便依次向前缩回,流出空隙组装管片,然后以组装好的管片为支撑点,再向前推进。


  但"钢铁蚯蚓"也有致命弱点,它只能前进不能后退,它必须要挖到下一个地铁或竖井,完成任务后才能吊出地面。所以事先必须通过地质勘察弄清楚地质情况,一旦"钢铁蚯蚓"遇到溶洞而陷在里面,那它可能就要永远留在里面了。


地铁穿房而过,房屋安全如何保障?

  盾构机在挖掘过程遇到一些"拦路虎"如又大又硬的大石头、"怪兽大嘴"溶洞要如何处理?如何从珠江底横穿而过?穿过居民房屋的时候会不会对房屋安全产生影响?


 "钢铁蚯蚓"在地下挖掘时,经常会冒出一些"拦路虎"。孤石这种又大又硬的石头,"钢铁蚯蚓"的"牙齿"啃不动它,这时就要把它挖掉或炸碎。首先施工人员从地面往下钻孔,一直钻到孤石处,填进炸药,将孤石炸碎。


  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。这时施工人员就要设法将溶洞填满。施工人员首先也是钻一个直达溶洞的孔,然后在孔中灌注水泥浆,将溶洞填满,"钢铁蚯蚓"才能通过。


  "钢铁蚯蚓"穿过重重地质挑战,来到了大江边,在江底挖掘时风险很大,"钢铁蚯蚓"需要小心翼翼地挖掘前行。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,"钢铁蚯蚓"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,搞不好就可能永眠江底了,风险巨大。


  有的市民提出,地铁在城市地底下横穿而过,通过一些楼房的时候如何保障楼房的安全呢?通常地铁施工方会选择在房屋桩基的空隙间穿过,对房屋安全不会影响。但遇到必须穿过房屋桩基的时候该怎么办呢?这时地铁施工方往往会进行桩基托换处理,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。


  完成上述重重困难后,工人开始给隧道铺设轨道、电缆、通信等设施,对车站进行装修、安装机电设备、系统联调,经过验收和试运行后,列车就可以正式上轨了。


消息来源:天工网
原文链接: http://wd.tgnet.com/DiscussDetail/201412182526249273/1/