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很多人坐過地鐵!切不知道地鐵是怎麼修建的,原理和公路隧道、火車隧道有什麼不同?
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  • 1 # 旅行中國

    地鐵隧道主要有以下兩種建造方法,其特點如下所示:  

    1、明挖回填 最簡單直接的方法是明挖隨填(明挖回填)。  

    這種方法一般是在街道上挖掘大坑,再在下面建造隧道結構,隧道有足夠的承託力後才把路面重新鋪上。除了道路被掘開,其他地下結構如電線、電話線、水管等都需要重新配置。 建這種隧道的物料一般是混凝土或鋼,但較舊的系統也有使用磚塊和鐵的。 

    2、鑽挖法:另一種方法是先在地面某處挖一個豎井,再在井底挖掘隧道。最常見的方法為使用鑽挖機(潛盾機,盾構機),一面挖掘一面把預先準備好的元件安裝在隧道壁上。  

    對於建築物高度密集的地方(如香港的香港島),鑽挖法甚至是唯一可行的建造方法。 這種方法的優點是對街道或其他地下設施的影響非常小,甚至可在水底建造(倫敦、首爾和香港的城市軌道系統都有很多越過河流或海港的隧道);隧道的設計也有較多的創作空間,例如車站會比站與站之間的隧道高一些,有助列車離站時加速以及進站時減速。 

     但這種挖法也不是沒有缺點的,其中之一是經常需要留意地下水的影響;另外在一些較硬的岩層開挖,可能需要炸藥。地下空氣供應問題甚至隧道坍塌亦有可能造成工人傷亡。  

    此外,對於建築高度密集的地方,挖掘時除了要留意避免對工地四周的建築結構造成影響以外,有時亦要統籌所在的公用事業,把地底的輸水、輸電管線遷移,以便騰出地方來興建列車通道。

  • 2 # 慕凌寒影

    1、明挖法 明挖法是指挖開地面,由上向下開挖土石方至設計標高後,自基底由下向上順作施工,完成隧道主體結構,最後回填基坑或恢復地面的施工方法。 明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法,在地面交通和環境允許的地方通常採用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區間隧道經常採用明挖法,明挖法施工屬於深基坑工程技術。由於地鐵工程一般位於建築物密集的城區,因此深基坑工程的主要技術難點在於對基坑周圍原狀十的保護,防止地表沉降,減少對既有建築物的影響。明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟,常被作為首選方案。但其缺點也是明顯的,如阻斷交通時間較長,噪聲與震動等對環境的影響。 明挖法施工程式一般可以分為4大步:維護結構施工→內部土方開挖→工程結構施工→管線恢復及覆土。

    2、蓋挖法 蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度後,將頂部封閉,其餘的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結構可以順作,也可以逆作。 在城市繁忙地帶修建地鐵車站時,往往佔用道路,影響交通當地鐵車站設在主幹道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時,可選用蓋挖法。

    2.1蓋挖順作法 蓋挖順作法是在地表作業完成擋土結構後,以定型的預製標準覆蕭結構(包括縱、橫樑和路面板)置於擋土結構上維持交通,往下反覆進行開挖和加設橫撐,直至設計標高。依序由下而上,施工主體結構和防水措施,回填土並恢復管線路或埋設新的管線路。最後,視需要拆除擋上結構外露部分並恢復道路。 在道路交通不能長期中斷的情況下修建車站主體時,可考慮採用蓋挖順作法。

    2.2 蓋挖逆作法 蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護結構和中間樁柱,和蓋挖順作法一樣,基坑維護結構多采用地下連續牆或帷幕樁,中間支撐多利用主體結構本身的中間立柱以降低工程造價。隨後即可開挖表層土體至主體結構頂板地面標高,利用未開挖的土體作為土模澆築頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐,以防止維護結構向基坑內變形,待回填土後將道路復原,恢復交通。以後的工作都是在頂板覆蓋下進行,即自上而下逐層開挖並建造主體結構直至底板。如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建築物過於靠近,為儘量防止因開挖基坑而引起臨近建築物的沉陷,或需及早恢復路面交通,但又缺乏定型覆蓋結構,常採用蓋挖逆作法施工。工程例項:南京地鐵南北線一期工程的區間隧道在地質條件和周圍環境允許的情況下,以造價、工期、安全為目標,經過分析、比較,選擇了全線區間施工方法。其中,三山街站,位於秦淮河古河道部位,位於粉土、粉細砂、淤泥質粘土土層中。因為是第1個車站,又位於十字路口,因此採用地下連續牆作圍護結構。除人口結構採用順作法外,其餘均為蓋挖逆作法。

    2.3 蓋挖半逆作法 蓋挖半逆作法與逆作法的區別僅在於頂板完成及恢復路面後,向下挖土至設計標高後先澆築底板,再依次向上逐層澆築側牆、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設定橫撐並施加預應力。

    3、暗挖法暗挖法是在特定條件下,不挖開地面,全部在地下進行開挖和修築襯砌結構的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:鑽爆法、盾構法、掘進機法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛。

    3.1淺埋暗挖法(淺埋礦山法) 淺埋暗挖法即鬆散地層的新奧法施工,新奧法是充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用,採用錨杆和噴射混凝土為主要支護手段,對圍巖進行加固,約束圍巖的鬆弛和變形,並透過對圍巖和支護的量測、監控,指導地下工程的設計施工。淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、鬆散不穩定的上層和軟弱破碎岩層施工而提出來的,如深圳地鐵區間隧道大部分採用了淺埋暗挖法施工。 淺埋暗挖法的施工技術特點:圍巖變形波及地表;要求剛性支護或地層改良;透過試驗段來指導設計和施工。 淺埋暗挖法施工隧道時,應根據工程特點、圍巖情況、環境要求以及施工單位的自身條件等,選擇適宜的開挖方法及掘進方式。施工中區間隧道常用的開挖方法是臺階法、CRD工法、眼鏡工法等;城市地鐵車站、地下停車場等多跨隧道多采用柱洞法測洞法或中洞法等工法施工。 地下鐵道是在城市區域內施工,對地表沉降的控制要求比較嚴格,所以更要強調地層的預支護和預加固,所採用的施工方法有超前小導管預注漿、開挖面深孔注漿、管棚超前支護。淺埋暗挖法的施工工藝可以概括為“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”18個字。

    3.2盾構法 修建地鐵隨道盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(shield )是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設定有支撐和開挖土體的裝置,鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預製或現澆隧道襯砌環。盾構每推進一環距離,就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌,並向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿,以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井,在豎井內安裝盾構,盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好,襯砌拼裝簡便,可採用通用構件,易於更換,因而應用較為廣泛;按開挖方式不同可將盾構分為:手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式,區域性氣壓盾構,全氣壓盾構等。 盾構法的主要優點:除豎井施工外,施工作業均在地下進行,既不影響地面交通,又可減少對附近居民的噪聲和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序迴圈進行,施T易於管理,施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道,盾構法有較高的技術經濟優越性。

  • 3 # 爆料長沙

    盾構機,全名叫盾構隧道掘進機,是一種隧道掘進的專用工程機械,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能。

    盾構掘進機已廣泛用於地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

    盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼元件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體元件的殼體即護盾,它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用,承受周圍土層的壓力,有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業在護盾的掩護下進行。

    用盾構機進行隧洞施工具有自動化程度高、節省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降、減少對地面建築物的影響和在水下開挖時不影響地面交通等特點。

    2015年11月14日,由中國鐵建重工集團和中鐵十六局集團合作研發的中國中國產首臺鐵路大直徑盾構機在長沙下線,擁有完全自主智慧財產權,打破了國外近一個世紀的技術壟斷,將加速中國快速城市化和大鐵路網建設的步伐。下線的大直徑盾構機開挖直徑8.8米,總長100米,每臺售價比進口同類產品便宜2000萬元以上,價效比高,可靠性好,能夠適用於多種複雜地層,下線後將服務於廣珠城際軌道交通線。

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