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1、地铁是怎样建成的？ 19世纪中叶，英国伦敦街头交通堵塞严重。世纪中叶，英国伦敦街头交通堵塞严重。一位名叫查尔斯一位名叫查尔斯.皮尔逊的律师想到火车跑得很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！提出一个妙想：让火车在地下跑起来！1863年，年，这个这个“异想天开异想天开”得以实现得以实现世界上第一条地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
2、保又舒适的交通地铁。这种速度快不堵车、环保又舒适的交通工具，深受大家喜爱。工具，深受大家喜爱。地铁的诞生地铁的诞生1.1建设地铁不容易建设地铁不容易 那么，地那么，地铁铁是怎是怎样样建成的呢？建成的呢？建建设设地地铁铁可不是件可不是件简单简单的事情哦！地的事情哦！地铁铁是高密度、特是高密度、特大型、大型、综综合性合性轨轨道交通运道交通运输输系系统统，涉及，涉及40多多个技术专业，得花好几年的时间才能建成哦。个技术专业，得花好几年的时间才能建成哦。1.2地铁线网，蜘蛛网一般的地铁线路地铁线网，蜘蛛网一般的地铁线路 在地在地铁铁建造之前，工程建造之前，工程师师首先要首先要规规划列划列车车行行驶驶的
3、的线线路。路。图图中紫色的地中紫色的地铁线铁线路像蜘蛛网一路像蜘蛛网一样样四通八达，四通八达，称称为为地地铁线铁线网。网。地地铁线铁线网网规规划是在城市划是在城市发发展展战战略、略、总总体体规规划、土地利用划、土地利用规规划的基划的基础础上，根据客流上，根据客流预测预测分分析，充分考析，充分考虑虑交通与城市交通与城市发发展之展之间间的关系，的关系，选择选择方便方便市民出行、能适市民出行、能适应应城市可持城市可持续发续发展的布局。展的布局。1.3常州地铁1号线 常州市常州市共共规划规划设置设置了了6条条地铁地铁线路，总长约线路，总长约208公里，设车站公里，设车站85座。座。 常州市常州市地铁地
4、铁1号线全长号线全长33.8公里，其中地下线公里，其中地下线31.5公里，高架公里，高架线线2.1公里，过渡段公里，过渡段0.2公里；共设站公里；共设站29座，其中地下站座，其中地下站27座，高座，高架站架站2座，平均站间距座，平均站间距1.2公里。公里。2.2工程地质勘察，让我们有了透视眼工程地质勘察，让我们有了透视眼可是我可是我们们没有透没有透视视眼，怎眼，怎样样弄清楚地下弄清楚地下的情况呢？的情况呢？这时这时就要依靠工程地就要依靠工程地质质勘察了。勘察了。2工程工程地地质勘察勘察 钻孔钻孔取样取样勘探勘探 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
5、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。电法电法勘探勘探根据各类岩土电学性质的差异来分析地质情况。磁磁法法勘探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。声波声波法法勘探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。3地铁车站的确定地铁车站的确定 列列车车行行驶驶的路的路线线确定了，那地确定了，那地铁车铁车站又要建站又要建在哪里呢？在哪里呢？依据城市依据城市规规划，地划，地铁车铁车站一般会站一般会选择选择建在住宅区、商建在住宅区、商业业区等主要客流集散点，方便市区等主要客流集散点，方便市民出行。同民出行。同时时考考
6、虑虑土地利用、与其它交通方式土地利用、与其它交通方式换换乘便捷、周乘便捷、周边环边环境条件等因素。境条件等因素。4明挖法施工明挖法施工4.1安全又经济的明挖法施工安全又经济的明挖法施工 正式开工前，要准正式开工前，要准备备一一块满块满足施工需求的足施工需求的场场地。地地。地铁车铁车站一站一般是从地面自上而下般是从地面自上而下进进行开挖，行开挖，这这就是安全又就是安全又经济经济的明挖法施工。的明挖法施工。开挖前，需要开挖前，需要处处理影响施工的建筑、理影响施工的建筑、绿绿化和管化和管线线等，等，还还要增加要增加临时临时道路，以减少建道路，以减少建设设地地铁时对铁时对交通出行的影响。交通出行的影响
7、。A绿化绿化迁移迁移C房屋房屋拆迁拆迁B交通交通疏散疏散D管线管线迁改迁改施工范施工范围内的内的绿色植物，需要色植物，需要进行迁移，在施工完成后行迁移，在施工完成后进行恢复。行恢复。为为保障交通保障交通顺畅顺畅，原道路，原道路进进行拓行拓宽宽或改道，形成新的道路，以保障或改道，形成新的道路，以保障车辆车辆和行人正常通行。施工完成后再和行人正常通行。施工完成后再进进行道路恢复。行道路恢复。为了保障施工和周了保障施工和周边安全，在工程施工影响范安全，在工程施工影响范围内的建筑，需要保内的建筑，需要保护或拆迁。或拆迁。城市地下埋藏了城市地下埋藏了错综错综复复杂杂的管的管线线，如，如电电力、通信、燃气
8、、自来水管道等，在力、通信、燃气、自来水管道等，在施工前需要施工前需要进进行保行保护护或迁改。或迁改。4.2开始建造地铁车站的开始建造地铁车站的“外壳外壳” 有了施工有了施工场场地后，我地后，我们们开来了很多机器，准开来了很多机器，准备备施工啦！首先，我施工啦！首先，我们们来建造地来建造地铁车铁车站的站的“外壳外壳”，例如地下连续墙，保护基坑与周边安全。，例如地下连续墙，保护基坑与周边安全。成成槽槽吊装吊装钢筋笼钢筋笼灌注灌注混凝土混凝土形成形成封闭封闭的的地下地下连续墙连续墙使用成槽使用成槽设备在基坑的周在基坑的周边形成一段段深槽。形成一段段深槽。把一根根把一根根钢钢筋筋绑绑扎成与深槽形状吻
9、合的扎成与深槽形状吻合的钢钢筋筋笼笼，再通，再通过过起重机将它吊起重机将它吊进进深深槽中。槽中。在吊装了在吊装了钢筋筋笼的槽内，灌注混凝土，筑成一段的槽内，灌注混凝土，筑成一段钢筋混凝土筋混凝土墙。将每一将每一块钢块钢筋混凝土筋混凝土墙连墙连接起来，形成一个将基坑接起来，形成一个将基坑围围住的保住的保护墙护墙，防止基坑，防止基坑坍塌，保坍塌，保护护周周边边安全。安全。4.3在深坑里面建造地铁车站在深坑里面建造地铁车站 在在连续墙连续墙完成后，便开始一完成后，便开始一边边开挖一开挖一边边支支撑，形成一个巨大的方形深坑。我撑，形成一个巨大的方形深坑。我们们就是在就是在这这个深坑里面建造地个深坑里面
10、建造地铁车铁车站。站。基坑基坑开挖开挖搭建搭建支撑梁支撑梁基坑基坑底部底部防水防水施工施工绑扎绑扎钢筋网钢筋网在保在保护墙围合的空合的空间内内进行土方开挖，基坑形状像一个大大的行土方开挖，基坑形状像一个大大的长方形盒子。方形盒子。每挖到一定深度，就要在地下每挖到一定深度，就要在地下连续墙两两侧之之间架架设支撑梁，保支撑梁，保护基坑安全。基坑安全。在基坑底部在基坑底部铺设防水卷材。防水卷材。绑扎扎车站主体站主体结构的构的钢筋网。筋网。4.44.4地铁车站雏形渐渐成型地铁车站雏形渐渐成型 在搭好的在搭好的钢钢筋网上灌注混凝土，筋网上灌注混凝土，依次建依次建造底板、造底板、侧墙侧墙、中板和、中板和顶
11、顶板。板。这时这时地地铁车铁车站站的的雏雏形形渐渐渐渐成型了。成型了。4.5恢复管线和道路恢复管线和道路车车站主体建成后，就可以恢复管站主体建成后，就可以恢复管线线和道和道路了。路了。5“钢铁蚯蚓钢铁蚯蚓”盾构机盾构机5.1地铁隧道大部分用盾构法施工修建地铁隧道大部分用盾构法施工修建说说完完车车站后，我站后，我们们就开始就开始讲讲隧道啦！隧道啦！这这里要用到里要用到一种非常特殊的机器，它的名字叫盾构机。地一种非常特殊的机器，它的名字叫盾构机。地铁铁隧道隧道大部分都是用大部分都是用这样这样的盾构法施工来修建的。的盾构法施工来修建的。 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。工人在管
12、片厂将一片片盾构管片预制好，再运送到施工现场。通过龙门吊，将管片吊入盾构始发井。通过龙门吊，将管片吊入盾构始发井。盾构管片搬运车将管片运送进隧道。盾构管片搬运车将管片运送进隧道。盾构机对管片进行拼装，形成隧道。盾构机对管片进行拼装，形成隧道。5.2盾构机就像一条盾构机就像一条“钢铁蚯蚓钢铁蚯蚓” 它经过的地方，一条长长的隧道就建成了。它经过的地方，一条长长的隧道就建成了。它由它由控控制室、制室、螺旋螺旋排土器、排土器、管片管片组装机、组装机、盾构盾构千斤顶、千斤顶、液压液压驱驱动动马达、马达、刀盘刀盘和和刀具刀具组成。组成。控制室控制室螺旋螺旋排土器排土器管片管片组装组装机机盾构盾构千斤顶千斤
13、顶液压液压驱动驱动马达马达刀盘刀盘和和刀具刀具控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室。控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室。 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。运出隧道。 管片组装机将盾构管片依次进行拼装，一般管片组装机将盾构管片依次进行拼装，一般6 6片管片组成一圈隧道，管片的宽度片管片组成一圈隧道，管片的宽度常为常为1.51.5米。米。 盾构机盾构机向前向前推进推进的的动力动力装置。装置。千斤顶千斤顶伸足伸足一环一环管片管片宽度宽度时，时，便便依次依次向前向前缩回，
14、缩回，留出留出空隙空隙组装组装管片，管片，然后然后以以组装组装好好的的管片管片为为支撑点，支撑点，再再向向前前推进。推进。通过通过液压液压马达马达带动带动小齿轮小齿轮驱动驱动大齿轮大齿轮实现实现刀盘刀盘的的转动。转动。 刀盘刀盘在在液压液压马达马达和和盾构盾构千斤顶千斤顶的的同时同时驱动驱动下，下，一边一边向前向前推进，推进，一边一边利用利用前方前方刀刀具具切削切削泥土泥土和和石块。石块。5.3“钢铁蚯蚓钢铁蚯蚓”盾构机在漆黑的地下掘盾构机在漆黑的地下掘进进会迷路会迷路吗吗？当然不会，先当然不会，先进进的盾构机安装了高精度的的盾构机安装了高精度的测测量系量系统统，能能够动态显够动态显示当前位置
15、相示当前位置相对对于隧道于隧道设计轴线设计轴线的位置偏差，的位置偏差，操作人操作人员员可及可及时调时调整掘整掘进进状状态态，使盾构机沿着正确的方向，使盾构机沿着正确的方向掘掘进进。盾构机是只能前。盾构机是只能前进进不能后退的，它会挖到下一个地不能后退的，它会挖到下一个地铁铁站或站或竖竖井，完成任井，完成任务务后吊出地面。后吊出地面。6消灭消灭“拦路虎拦路虎”-孤石和溶洞孤石和溶洞6.1隧道一般是两边高中间低，这样有利于节能隧道一般是两边高中间低，这样有利于节能出站的列出站的列车车由于下坡而很快地提高速度，由于下坡而很快地提高速度，进进站的列站的列车车借助于上坡来降低速度，借助于上坡来降低速度，
16、这这种建造方法种建造方法在运在运营时营时更更加加节节能降耗。能降耗。风亭风亭防淹门防淹门排水泵排水泵风亭风亭防淹门防淹门地地铁车铁车站与隧道需要站与隧道需要进进行通行通风风，风风亭就是地亭就是地铁铁与地面的与地面的换风换风口，一直保口，一直保持通持通风风状状态态，风风亭排出的气体是无害的。亭排出的气体是无害的。当地当地铁铁隧道穿越隧道穿越河道河道或湖泊或湖泊时时，万一遇到了水倒灌，万一遇到了水倒灌进进隧道的隧道的险险情，情，这时这时防淹防淹门门将将紧紧急关急关闭闭，保，保护护地地铁铁安全。安全。收集隧道内的收集隧道内的积积水，排至市政管网。水，排至市政管网。6.2“拦路虎拦路虎”-孤石孤石盾构
17、机在地下挖掘盾构机在地下挖掘时时，经经常会冒出一些常会冒出一些“拦路拦路虎虎”。像孤石这种又大又硬的石头，盾构机的。像孤石这种又大又硬的石头，盾构机的“牙牙齿齿”啃不动它，这时就要把它挖掉或炸碎。啃不动它，这时就要把它挖掉或炸碎。施工人员从地面往下钻孔，一直钻到孤石施工人员从地面往下钻孔，一直钻到孤石处。处。填进炸药，将孤石炸碎。填进炸药，将孤石炸碎。6.3“怪兽大嘴怪兽大嘴”-地下溶洞地下溶洞还还有更危有更危险险的情况，就是遇到地下溶洞。溶的情况，就是遇到地下溶洞。溶洞就像洞就像“怪兽大嘴怪兽大嘴”，如果不妥善处理，盾构机会，如果不妥善处理，盾构机会跌入溶洞，造成严重的事故。跌入溶洞，造成严
18、重的事故。施工人员钻一条直达溶洞的孔。施工人员钻一条直达溶洞的孔。在孔中灌注水泥浆，将溶洞填满，盾构在孔中灌注水泥浆，将溶洞填满，盾构机才能通过。机才能通过。6.4其他障碍！其他障碍！除了孤石和溶洞，地下除了孤石和溶洞，地下还还有各种各有各种各样样的障碍。的障碍。上上软软下硬地下硬地层层：当遇到上面：当遇到上面软软弱、下面弱、下面坚坚硬的地硬的地层时层时，由于受，由于受力不均，易造成刀力不均，易造成刀盘损盘损坏及地面塌方，需要坏及地面塌方，需要谨谨慎推慎推进进或提前或提前处处理。理。花花岗岗岩残岩残积积土：土：这这种地种地层层遇水遇水则变则变泥泥浆浆，可能，可能带带来地表沉降，来地表沉降，甚至
19、塌方的甚至塌方的风险风险，需提前，需提前进进行降水行降水处处理。理。煤煤层层瓦斯：遇到地下煤瓦斯：遇到地下煤层层瓦斯，需小心瓦斯，需小心检测检测，有毒气的，有毒气的话话，须须排出后方可施工。排出后方可施工。7.1大运河大运河河底河底挖掘危挖掘危危险危险重重重重盾构机穿盾构机穿过过重重地重重地质质挑挑战战，来到了大，来到了大运运河河边边。在。在河河底底挖掘挖掘时风险时风险很大，盾构机需小心翼翼地挖掘前行。很大，盾构机需小心翼翼地挖掘前行。在在河河底，底，经经常会遇到上常会遇到上软软下硬地下硬地层层、砂、砂层层、淤泥、淤泥层层和和承承压压水等阻水等阻挠挠。盾构机掘。盾构机掘进时进时需要做好需要做好
20、监测监测，谨谨慎控制。慎控制。盾构机一旦在盾构机一旦在河河底出底出现现故障，故障，检检修异常困修异常困难难，风险风险巨大。巨大。7怎样怎样河河底挖掘和保护地面建筑底挖掘和保护地面建筑？7.27.2保护地面建筑同样重要保护地面建筑同样重要盾构施工盾构施工时时，除了要解决地下的，除了要解决地下的难题难题，也要保，也要保护护地面地面上的建筑，如房屋、高架上的建筑，如房屋、高架桥桥、铁铁路等。路等。盾构盾构下穿下穿高铁高铁盾构盾构通过通过高架高架桩基桩基盾构盾构通过通过房屋房屋桩基桩基盾构机在穿越高盾构机在穿越高铁时铁时要求很高，要求很高，为为防止地面沉降而影响防止地面沉降而影响线线路运路运输输，需，
21、需对对隧道隧道上方地上方地层进层进行加固。行加固。在铁路的两旁分别建造两个竖井。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。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。盾构机穿过竖井和土体，完成下穿高铁的施工。地地铁铁隧道需要穿隧道需要穿过过房屋或高架的房屋或高架的桩桩基基时时，要，要为为建筑物建造新的建筑物建造新的桩桩基。然后基。然后处处理理挡挡住盾构路住盾构路线线的的桩桩基，新的基，新的桩桩基形成新的受力体系，不影响建筑物的安全。基形成新的受力体系，不影响建筑物的安全。有有时时候，地候，地铁铁跑着跑着，咦，突然
22、就到地跑着跑着，咦，突然就到地面高面高处处了！了！这这里采用了高架法施工。里采用了高架法施工。由架由架桥桥机机将将预预制好的一段段梁片依次制好的一段段梁片依次进进行拼接，形成高行拼接，形成高架架桥桥。8高架法施工高架法施工9地铁建设的三个关键节点地铁建设的三个关键节点 9.1隧道、轨通、电通是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，要隧道完工后，要铺设轨铺设轨道、道、电缆电缆、通信等、通信等设设施。施。隧道、隧道、轨轨通、通、电电通是地通是地铁铁建建设设的三个关的三个关键节键节点。点。还还不行，我不行，我们还们还要装修要装修车车站、安装机站、安装机电设备电
23、设备、系、系统统联调联调、验验收和收和试试运行。运行。通风通风空调空调防灾防灾与与报警报警车站车站控制室控制室自动自动售票售票机机检票检票闸机闸机自动自动扶梯扶梯垂直电梯垂直电梯楼梯楼梯机电机电设备设备房房乘客信息乘客信息显示屏显示屏视频视频监控监控9.2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？9.3列车的家列车的家 -车辆段车辆段 列列车车不能一直跑。它也是需要休息和养不能一直跑。它也是需要休息和养护护的。我的。我们们要要给给它它们们建建一个一个“家家”车辆段。车辆段。车辆车辆段是段是对对地地铁车辆进铁车辆进行运行运营营管理、停放、管理、
24、停放、维维修及保养的修及保养的场场所。所。那地那地铁铁是如何做到安全、准点、快捷、舒适地运行呢？因是如何做到安全、准点、快捷、舒适地运行呢？因为为它它有一个有一个聪聪明的明的“大脑大脑”地铁控制指挥中心。地铁控制指挥中心。控制指控制指挥挥中心是中心是对对全全线线列列车车运行、运行、电电力供力供应应、车车站站设备设备运行、运行、防火防火报报警、警、环环境境监监控、票控、票务务管理及乘客服管理及乘客服务务等，全程等，全程进进行行调调度、指度、指挥挥和和监监控的控的“中枢中枢”。10持续做好地铁保护持续做好地铁保护 10.1地铁保护范围地铁保护范围从开始建造一直到开通之后，我从开始建造一直到开通之后
25、，我们还们还要持要持续续不断地不断地进进行地行地铁铁保保护护工作，防止其它工程建工作，防止其它工程建设设影响地影响地铁铁。地地铁铁保保护护范范围围：保保护护区内施工不得影响地区内施工不得影响地铁铁各个系各个系统统安全安全正常运正常运营营，范，范围围包括：包括：1.地下车站与隧道结构外边线外侧地下车站与隧道结构外边线外侧50m内；内；2.地面和高架车站以及线路轨道结构外边线外侧地面和高架车站以及线路轨道结构外边线外侧30m内；内；3.出入口、风亭、变电站等附属建、构筑物结构外边线外侧出入口、风亭、变电站等附属建、构筑物结构外边线外侧10m内；内；4.轨道交通过江隧道结构外边线轨道交通过江隧道结构外边线100m内。内。 漫漫长长而而艰艰辛的施工辛的施工过过程程结结束了，第一束了，第一辆辆地地铁铁列列车车呼呼啸啸出出发发。与朋友与朋友们们一起坐地一起坐地铁时铁时，可，可别别忘了向他忘了向他们们介介绍绍地地铁铁是怎是怎样样建成的哦！建成的哦！
