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地铁是怎样建成的? (图文完整版) -- 阅读量破 234,567

拖了三个月,终于整理好出炉了。。。

 

《地铁是怎样建成的》手绘本,来自@羊角君 的年终美图盛宴!感谢广州地铁及各位砖家,为广大小孩大人及爱好者,用简单通俗的图文,揭开了地铁的奥秘!

 

突然好多人关注这个轻单,再次感谢各位专家啊!!!

  1. 地铁的诞生

    19世纪中叶,英国伦敦街头交通堵塞严重。一位名叫查尔斯.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!1863年,这个“异想天开”得以实现——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。

  2. 建设地铁不容易

    那么,地铁是怎样建成的呢?

    建设地铁可不是件简单的事情哦!地铁是高密度、特大型、综合性轨道交通运输系统,涉及40多个技术专业,得花好几年的时间才能建成哦。

  3. 地铁线网,蜘蛛网一般的地铁线路

    在地铁建造之前,工程师首先要规划列车行驶的线路。图中紫色的地铁线路像蜘蛛网一样四通八达,称为地铁线网。

    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。

  4. 广州地质构造与勘察

  5. 广州——“地质博物馆”

    因为地铁一般是建在地下,所以我们还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。

    在3亿多年前的古生代,广州绝大部分地区为浅海,沉积了以碳酸盐岩为主的岩系,之后中生代沉积了以红色碎层岩为主的岩系,并伴随着岩浆岩的侵入,经过多年的地质运动、水网发育,至今已形成了非常复杂的地质——位于华南板块构造的断陷盆地内,不同岩土类交错组合,还有复杂的断裂带和地下河。广州被称为“地质博物馆”名副其实。

  6. 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

    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。

  7. 地铁车站的确定

  8. 地铁车站的确定

    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、与其它交通方式换乘便捷、周边环境条件等因素。

  9. 明挖法施工

  10. 安全又经济的明挖法施工

    正式开工前,要准备一块满足施工需求的场地。地铁车站一般是从地面自上而下进行开挖,这就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。

    A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。

    B交通疏解

    为保障交通顺畅,原道路进行拓宽或改道,形成新的道路,以保障车辆和行人正常通行。施工完成后再进行道路恢复。

    C房屋拆迁

    为了保障施工和周边安全,在工程施工影响范围内的建筑,需要保护或拆迁。

    D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。

  11. 开始建造地铁车站的“外壳”

    有了施工场地后,我们开来了很多机器,准备施工啦!首先,我们来建造地铁车站的“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。

  12. 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。我们就是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。

  13. 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。

  14. 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。

  15. 铺盖法与矿山法施工

  16. 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。

  17. 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。

  18. 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。

  19. “钢铁蚯蚓”盾构机

    个人感觉最有意思的一个部分。

  20. 地铁隧道大部分用盾构法施工修建

    说完车站后,我们就开始讲隧道啦!这里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。

     

    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。

  21. 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。

  22. “钢铁蚯蚓”在漆黑的地下前进不迷路

    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。

  23. 消灭“拦路虎” -- 孤石和溶洞

  24. 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。

  25. “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。

  26. “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。

  27. 怎样江底挖掘和保护地面建筑?

  28. 其他障碍!

    除了孤石和溶洞,地下还有各种各样的障碍。

     

    上软下硬地层:当遇到上面软弱、下面坚硬的地层时,由于受力不均,易造成刀盘损坏及地面塌方,需要谨慎推进或提前处理。

     

    花岗岩残积土:这种地层遇水则变泥浆,可能带来地表沉降,甚至塌方的风险,需提前进行降水处理。

     

    煤层瓦斯:遇到地下煤层瓦斯,需小心检测,有毒气的话,须排出后方可施工。

  29. 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。

  30. 保护地面建筑同样重要

    盾构施工时,除了要解决地下的难题,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,为防止地面沉降而影响线路运输,需对隧道上方地层进行加固。

     

    桩基托换:地铁隧道需要穿过房屋或高架的桩基时,要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。

     

    ①在铁路的两旁分别建造两个竖井。

    ②在计划建造的隧道上方,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。

  31. 沉管法与高架法施工

  32. 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。

  33. 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。

  34. 地铁建设的三个关键节点

  35. 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。

  36. 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?

    还不行,我们还要装修车站、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。

  37. 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”。

  38. 持续做好地铁保护

  39. 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,防止其它工程建设影响地铁。

     

    地铁保护范围:

    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:

    1.地下车站与隧道结构外边线外侧50m内;

    2.地面和高架车站以及线路轨道结构外边线外侧30m内;

    3.出入口、风亭、变电站等附属建、构筑物结构外边线外侧10m内;

    4.轨道交通过江隧道结构外边线100m内。

  40. (完)

    漫长而艰辛的施工过程结束了,第一辆地铁列车呼啸出发。与朋友们一起坐地铁时,可别忘了向他们介绍地铁是怎样建成的哦!(完)

  41. 附录

  42. 《地铁是怎样建成的》手绘本

    手绘本购买渠道:新华书店、地铁文化馆(公园前站中庭)、当当网、亚马逊、漫友文化图书专营店(天猫)等有售。

     

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    官方购买地址见以下链接:

  43. Discovery探索频道-建筑奇观:北京地铁系统

    来看看这个“全世界最大的地铁系统”

  44. 《我们来数一数国内20多个城市地铁Logo》

    各位注意注意,这里的苏州地铁Logo是错的,正确的请参照链接轻单内容!

  45. 本轻单里程碑

  46. 轻单发布 -- 2015.03.21 深夜

  47. 阅读量突然飙升至数万 -- 2015.03.25 18:57PM

  48. 恭喜阅读量破二十二万 -- 2015.04.14 01:26AM

  49. 恭喜阅读量破二十二万二千二百二十二 -- 2015.04.18 15:18PM

  50. 恭喜阅读量破二十三万 -- 2015.05.04

  51. 恭喜阅读量破二十三万四千五百六十七 -- 2015.05.13

评论(44

好赞的科普文
作者
谢谢支持!
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画风好赞
作者
我在地铁站认真地看完。拍了一堆照片打算发,还好找到质量高些的原图
辛苦啦,负责任的作者。。
作者
写轻单的目的是:要知道的事,一个轻单足矣。
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太赞了!本科是地下相关专业,认真看完了。
作者
谢谢支持!
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人工赞
作者
谢谢支持
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谢谢作者,太赞了。
作者
嗯。真心谢谢原作者!
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这个轻单好赞
作者
谢谢支持
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苏州地铁的标志好像不对哦
作者
嗯。附录的配图有点问题,看超级链接的轻单详情,就是对的了。
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成都地铁logo确实给力。当年自叹弗如,想不通一般logo不是都坑爹吗。。。
作者
其实成都地铁的logo除了有列车飞驰的感觉之外,还有什么和“成都”相关的设计呢?
logo里面有c和d。。
作者
没看出来欸
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楼主有心。坐地铁时会看到一些关于地铁的绘图,心想几时可以完整的看看。在这里就可以看到了。
作者
广州?=,=
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还是上海地铁logo耐看
作者
还不错😄
嗯,这个灯泡不错
作者
哦哦
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古流月同学如何看待这个轻单突然火起来呢?
作者
原绘本作者们创作质量真心高!轻单表现力真心强!微信这个社交&媒体传播力足够强!
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广州最近一直在科普这个,哈哈,有爱~
作者
是的。就是看到了决定要发上来才行
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经典的科普读物。
作者
是的。
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学到了很多,谢谢作者。。。
作者
谢谢
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我的流量笨蛋 >_< 总之多谢科普
作者
哈哈。下次记得用wifi
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买了之后发现,哥们你把书里内容已经整理完了啊。啊。啊。
作者
你不是先看再买的么
是先看再买的啊。看了你整理的,觉得书不错,买一本吧。结果发现内容也就是你整理的这些了。
作者
买了好哈哈
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涨知识了 谢谢~
作者
嗯嗯
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