羞答答的地铁三号线运营 背后的故事你知道吗？最美手绘图揭晓答案

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羞答答的地铁三号线运营背后的故事你知道吗？最美手绘图揭晓答案

2016-11-09 极客君 土木极客

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以下是正文，敬请关注

2016年11月8日
一个终究会被西安人铭记的日子！
这一天，美国总统大选响彻世界；
这一天，无数的中国媒体人相聚，共庆第17个记者节；
这一天，期待已久的西安地铁三号线正式载客运营。

今天，小编将借助@羊角君的手绘图，为您讲述这条“经历最丰富”地铁诞生记。

一、西安地质情况
西安是什么样的地质情况？
地铁一般建在地下，我们要充分了解地下世界。图中的“大蛋糕”，就是浓缩版的地质构造示意图，可以看到地下是由很复杂的岩土构成的。西安地处湿陷性黄土地区，有着多达十几条地裂缝（三号线十五次，穿越八条地裂缝）。可以说，西安市我国地裂缝灾害最典型和最严重的城市之一。西安兼跨秦岭地槽褶皱带和华北地台两个大的地质构造单元，出露的沉积层与变质岩地层几乎包括远古至今大部分地质年代。
工程地质勘察，让我们有了透视眼
可是我们没有透视眼，怎样弄清楚地下的情况呢？这时就要依靠工程地质勘察了。
钻孔取样勘探：地质钻机在地表下钻出深孔，用空心钻头将岩土样带出地面取样分析。一般钻孔间距为几十米，遇复杂地质，钻孔间距缩减为几米。
电法勘探：根据各类岩土电学性质的差异来分析地质情况。
磁法勘探：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。
声波法勘探：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。

二、地铁车站的确定

确定了列车行驶路线，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、与其它交通方式换乘便捷、周边环境条件等因素。

三、明挖法施工
安全又经济的明挖法施工
一般从地面自上而下进行开挖，是安全又经济的明挖法施工。开挖前，需要处理影响施工的建筑、绿化和管线等，还要增加临时道路，以减少建设地铁时对交通出行的影响。
绿化迁移：施工范围内的绿色植物，需要进行迁移，在施工完成后进行恢复。
交通疏解：原道路进行拓宽或改道，形成新道路，施工完成后再进行道路恢复。
房屋拆迁：为保障施工和周边安全，工程施工影响范围内建筑，需保护或拆迁。
管线迁改：城市地下埋藏了错综复杂的管线，如电力、通信、燃气、自来水管道等，在施工前需要进行保护或迁改。
开始建造地铁车站的“外壳”
有了施工场地后，开来了很多机器，准备施工啦！首先，建造地铁车站的“外壳”，例如地下连续墙，保护基坑与周边安全。
①成槽：使用成槽设备在基坑的周边形成一段段深槽。
②吊装钢筋笼：把一根根钢筋绑扎成与深槽形状吻合的钢筋笼，再通过起重机将它吊进深槽中。
③灌注混凝土：在吊装了钢筋笼的槽内，灌注混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙。
④形成封闭的地下连续墙：将每一块钢筋混凝土墙连接起来，形成一个将基坑围住的保护墙，防止基坑坍塌，保护周边安全。
在深坑里面建造地铁车站
在连续墙完成后，便开始一边开挖一边支撑，形成一个巨大的方形深坑，就在这个深坑里面建造地铁车站。
⑤基坑开挖：在保护墙围合的空间内进行土方开挖，基坑形状像一个大大的长方形盒子。
⑥搭建支撑梁：每挖到一定深度，就要在地下连续墙两侧之间架设支撑梁，保护基坑安全。
⑦基坑底部防水施工：在基坑底部铺设防水卷材。
⑧绑扎钢筋网：绑扎车站主体结构的钢筋网。
地铁车站雏形渐渐成型
在搭好的钢筋网上灌注混凝土，这时地铁车站的雏形渐渐成型了。
⑨灌注混凝土：往安装好模板的钢筋网灌注混凝土，依次建造底板、侧墙、中板和顶板。
恢复管线和道路

车站主体建成后，就可以恢复管线和道路了。

四、铺盖法与矿山法施工
铺盖法施工
在交通疏解困难的道路上，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，这就是铺盖法施工。
先在道路底下建造中立柱及围护结构，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
如果施工的场地周围有很多密集的楼房和道路，那该怎么办呢？在地址条件允许的情况下，我们可以采取矿山法暗挖施工。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。
矿山法暗挖施工，按顺序一小块一小块地挖
矿山法暗挖施工时，要按顺序一小块一小块地挖，慢慢地挖出一个地下空间来。当遇到富含地下水的地层，无法保证支撑隧道壁的稳定时，可选择冷冻法施工。利用人工制冷技术使地层冻结，增加其强度和稳定性后，在进行施工。
一些地铁车站、通道、区间就是通过矿山法暗挖施工来完成的。

五、“钢铁蚯蚓”盾构机
地铁隧道大部分用盾构法施工修建
①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；
②通过龙门吊，将管片吊入盾构始发井；
③盾构管片搬运车将管片运送进隧道；
④盾构机对管片进行拼装，形成隧道。
盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”
盾构机就像一条“钢铁蚯蚓”，它经过的地方，一条长长的隧道就建成了。
A 控制室：控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室。
B 螺旋排土器：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。
C 管片组装机：管片组装机将盾构管片依次进行拼装，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”，在漆黑的地下前进不迷路
图14
盾构机在漆黑的地下掘进会迷路吗？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，操作人员可及时调整掘进状态，使盾构机沿着正确的方向掘进。盾构机是只能前进不能后退的，它会挖到下一个地铁站或竖井，完成任务后吊出地面。

六、消灭“拦路虎”
隧道一般是两边高中间低，这样有利于节能
出站的列车由于下坡而很快地提高速度，进站的列车借助于上坡来降低速度，这种建造方法在运营时更加节能降耗。
风亭：地铁车站与隧道需要进行通风，风亭就是地铁与地面的换风口，一直保持通风状态，风亭排出的气体是无害的。
防淹门：当地铁隧道穿越江河或湖泊时，万一遇到了水倒灌进隧道的险情，这时防淹门将紧急关闭，保护地铁安全。
排水泵：收集隧道内的积水，排至市政管网。
“拦路虎”——孤石
盾构机在地下挖掘时，经常会冒出一些“拦路虎”。像孤石这种又大又硬的石头，盾构机的“牙齿”啃不动它，这时就要把它挖掉或炸碎。
①施工人员从地面往下钻孔，一直钻到孤石处。
②填进炸药，将孤石炸碎。
“怪兽大嘴” -- 地下溶洞
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。
①施工人员钻一条直达溶洞的孔。
②在孔中灌注水泥浆，将溶洞填满，盾构机才能通过。
大江边江底挖掘危及重重
盾构机穿过重重地质挑战，来到了大江边。在江底挖掘时风险很大，盾构机需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。盾构机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，风险巨大。
保护地面建筑同样重要
盾构施工时，除解决地下难题，也要保护地面上的建筑，如房屋、高架桥、铁路等。
盾构下穿高铁：盾构机在穿越高铁时要求很高，为防止地面沉降影响线路运输，需加固隧道上方地层。
桩基托换：地铁隧道穿过房屋或高架的桩基时，要为建筑物建造新桩基。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。
①在铁路的两旁分别建造两个竖井。
②在计划建造隧道上方，利用竖井对土体进行预加固。
③盾构机穿过竖井和土体，完成下穿高铁的施工。

八、沉管法与高架法施工
地铁隧道与市政道路合建过江，用“沉管法”
当地铁隧道与市政道路合建过江时，聪明的工程师想出了另外一种工法——“沉管法”。将岸上预制好的一节节隧道管段沉到江底进行拼装，形成隧道。
①先在船台上或干坞中制作隧道管段，管段两端用临时封堵门密封。
②将隧道管段拖运到隧道设计位置——基槽上方。
③往管段中加载，使其沉到基槽内，并用水力压接法将相邻管段连接，然后拆除封堵门，使各节管段连通成为整体的隧道。
地铁跑着跑着，咦，突然就到地面高处了
有时候，地铁跑着跑着，咦，突然就到地面高处了！这里采用了高架法施工。由架桥机将预制好的一段段梁片依次进行拼接，形成高架桥。

九、地铁建设的三个关键点
隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点
隧道完工后，要铺设轨道、电缆、通信等设施。隧道、轨通、电通是地铁建设的三个关键节点。
基础设施建完，是否可以去坐地铁了？
还不行，还要装修车站、安装机电设备、系统联调、验收和试运行。机电设备是各种机械和电气设备的总称，为列车正常安全运行和乘客便利舒适搭乘地铁提供综合保障。
列车的家——车辆段
列车不能一直跑。它也是需要休息和养护的。我们要给它们建一个“家”——车辆段。车辆段是对地铁车辆进行运营管理、停放、维修及保养的场所。
那地铁是如何做到安全、准点、快捷、舒适地运行呢？因为它有一个聪明的“大脑”——地铁控制指挥中心。控制指挥中心是对全线列车运行、电力供应、车站设备运行、防火报警、环境监控、票务管理及乘客服务等，全程进行调度、指挥和监控的“中枢”。

十、持续做好地铁保护
地铁保护范围
从开始建造一直到开通之后，我们还要持续不断地进行地铁保护工作，防止其他工程建设影响地铁。保护区内施工不得影响地铁各个系统安全正常运营，范围包括：
地下车站与隧道结构外边线外侧50 m内；
地面和高架车站及线路轨道结构外边线外侧30m内；
出入口、风亭、变电站等附属建构筑物结构外边线外侧10m内；
轨道交通过江隧道结构外边线100m内。