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　　19世紀(jì)中葉，英國(guó)倫敦街頭交通堵塞嚴(yán)重。一位名叫查爾斯.皮爾遜的律師想到火車跑得很快，怎樣讓火車跑進(jìn)城市呢？一次，查爾斯看到墻角的老鼠洞里，一只老鼠在跑來(lái)跑去，他提出一個(gè)妙想：讓火車在地下跑起來(lái)！1863年，這個(gè)“異想天開(kāi)”得以實(shí)現(xiàn)——世界上第一條地鐵在倫敦誕生了！隨后，世界大城市紛紛建造地鐵。這種速度快不堵車、環(huán)保又舒適的交通工具，深受大家喜愛(ài)。
　　那么，地鐵是怎樣建成的呢？
　　建設(shè)地鐵可不是件簡(jiǎn)單的事情哦！地鐵是高密度、特大型、綜合性軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，涉及40多個(gè)技術(shù)專業(yè)，得花好幾年的時(shí)間才能建成。


　　在地鐵建造之前，工程師首先要規(guī)劃列車行駛的線路。地鐵線路像蜘蛛網(wǎng)一樣四通八達(dá)，稱為地鐵線網(wǎng)。


　　地鐵線網(wǎng)規(guī)劃是在城市發(fā)展戰(zhàn)略、總體規(guī)劃、土地利用規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)客流預(yù)測(cè)分析，充分考慮交通與城市發(fā)展之間的關(guān)系，選擇方便市民出行、能適應(yīng)城市可持續(xù)發(fā)展的布局。
　　因?yàn)榈罔F一般是建在地下，所以我們還要充分了解地下世界。地下一般是由很復(fù)雜的巖土構(gòu)成的。


　　可是我們沒(méi)有透視眼，怎樣弄清楚地下的情況呢？這時(shí)就要依靠工程地質(zhì)勘察了。


　　鉆孔取樣勘探
　　使用地質(zhì)鉆機(jī)在地表下鉆出深深的孔，然后用空心鉆頭將巖土樣帶出地面進(jìn)行取樣分析。一般鉆孔間距為幾十米，遇到地下溶洞、孤石等復(fù)雜地質(zhì)，鉆孔間距縮減為幾米。
　　電法勘探
　　根據(jù)各類巖土電學(xué)性質(zhì)的差異來(lái)分析地質(zhì)情況。
　　磁法勘探
　　通過(guò)觀測(cè)和分析由巖土的磁性差異所引起的磁異常，進(jìn)行地質(zhì)研究。
　　聲波法勘探
　　通過(guò)在兩孔間發(fā)射聲波，然后根據(jù)不同巖土分界面上反射回來(lái)的聲波進(jìn)行地質(zhì)分析。
　　列車行駛的路線確定了，那地鐵車站又要建在哪里呢？
　　依據(jù)城市規(guī)劃，地鐵車站一般會(huì)選擇建在住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等主要客流集散點(diǎn)，方便市民出行。同時(shí)考慮土地利用、與其它交通方式換乘便捷、周邊環(huán)境條件等因素。


　　正式開(kāi)工前，要準(zhǔn)備一塊滿足施工需求的場(chǎng)地。地鐵車站一般是從地面自上而下進(jìn)行開(kāi)挖，這就是安全又經(jīng)濟(jì)的明挖法施工。
　　開(kāi)挖前，需要處理影響施工的建筑、綠化和管線等，還要增加臨時(shí)道路，以減少建設(shè)地鐵時(shí)對(duì)交通出行的影響。


　　A、綠化遷移
　　施工范圍內(nèi)的綠色植物，需要進(jìn)行遷移，在施工完成后進(jìn)行恢復(fù)。
　　B、交通疏解
　　為保障交通順暢，原道路進(jìn)行拓寬或改道，形成新的道路，以保障車輛和行人正常通行。施工完成后再進(jìn)行道路恢復(fù)。
　　C、房屋拆遷
　　為了保障施工和周邊安全，在工程施工影響范圍內(nèi)的建筑，需要保護(hù)或拆遷。
　　D、管線遷改
　　城市地下埋藏了錯(cuò)綜復(fù)雜的管線，如電力、通信、燃?xì)狻⒆詠?lái)水管道等，在施工前需要進(jìn)行保護(hù)或遷改。
　　有了施工場(chǎng)地后，我們開(kāi)來(lái)了很多機(jī)器，準(zhǔn)備施工啦！首先，我們來(lái)建造地鐵車站的“外殼”，例如地下連續(xù)墻，保護(hù)基坑與周邊安全。


　　Step1、成槽
　　使用成槽設(shè)備在基坑的周邊形成一段段深槽。
　　Step2、吊裝鋼筋籠
　　把一根根鋼筋綁扎成與深槽形狀吻合的鋼筋籠，再通過(guò)起重機(jī)將它吊進(jìn)深槽中。
　　Step3、灌注混凝土
　　在吊裝了鋼筋籠的槽內(nèi)，灌注混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻。
　　Step4、形成封閉的地下連續(xù)墻
　　將每一塊鋼筋混凝土墻連接起來(lái)，形成一個(gè)將基坑圍住的保護(hù)墻，防止基坑坍塌，保護(hù)周邊安全。
　　在連續(xù)墻完成后，便開(kāi)始一邊開(kāi)挖一邊支撐，形成一個(gè)巨大的方形深坑。我們就是在這個(gè)深坑里面建造地鐵車站。


　　Step5、基坑開(kāi)挖
　　在保護(hù)墻圍合的空間內(nèi)進(jìn)行土方開(kāi)挖，基坑形狀像一個(gè)大大的長(zhǎng)方形盒子。
　　Step6、搭建支撐梁
　　每挖到一定深度，就要在地下連續(xù)墻兩側(cè)之間架設(shè)支撐梁，保護(hù)基坑安全。
　　Step7、基坑底部防水施工
　　在基坑底部鋪設(shè)防水卷材。
　　Step8、綁扎鋼筋網(wǎng)
　　綁扎車站主體結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)。
　　在搭好的鋼筋網(wǎng)上灌注混凝土，這時(shí)地鐵車站的雛形漸漸成型了。


　　Step9、灌注混凝土
　　往安裝好模板的鋼筋網(wǎng)灌注混凝土，依次建造底板、側(cè)墻、中板和頂板。
　　車站主體建成后，就可以恢復(fù)管線和道路了。


　　在交通疏解困難的道路上，為減少對(duì)交通的影響，有時(shí)會(huì)在地面上鋪一個(gè)大蓋板，作為臨時(shí)路面供車輛通行，底下進(jìn)行施工，這就是鋪蓋法施工。


　　先在道路底下建造中立柱及圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在其上方搭建支撐梁，然后在支撐梁上鋪上蓋板，供車輛通行，在蓋板下方進(jìn)行施工。鋪蓋法一定程度兼顧了行車與施工，但會(huì)增加施工的難度。
　　如果施工的場(chǎng)地周圍有很多密集的樓房和道路，那該怎么辦呢？在地址條件允許的情況下，我們可以采取礦山法暗挖施工。建一個(gè)小小的施工豎井，施工人員從豎井下去，像“土拔鼠”一樣在地下建造車站或隧道。


　　礦山法暗挖施工時(shí)，要按順序一小塊一小塊地挖，慢慢地挖出一個(gè)地下空間來(lái)。


　　當(dāng)遇到富含地下水的地層，無(wú)法保證支撐隧道壁的穩(wěn)定時(shí)，可選擇冷凍法施工。利用人工制冷技術(shù)使地層凍結(jié)，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性后，再進(jìn)行施工。一些地鐵車站、通道、區(qū)間就是通過(guò)礦山法暗挖施工來(lái)完成的。
　　地鐵的鉆洞神器稱之為“盾構(gòu)機(jī)”，它就像蚯蚓一般在地底下暢通無(wú)阻！
　　說(shuō)完車站后，我們就開(kāi)始講隧道啦！這里要用到一種非常特殊的機(jī)器，它的名字叫盾構(gòu)機(jī)。地鐵隧道大部分都是用這樣的盾構(gòu)法施工來(lái)修建的。


　　Step1
　　工人在管片廠將一片片盾構(gòu)管片預(yù)制好，再運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)
　　Step2
　　通過(guò)龍門吊，將管片吊入盾構(gòu)始發(fā)井
　　Step3
　　盾構(gòu)管片搬運(yùn)車將管片運(yùn)送進(jìn)隧道
　　Step4
　　盾構(gòu)機(jī)對(duì)管片進(jìn)行拼裝，形成隧道
　　盾構(gòu)機(jī)就像一條“鋼鐵蚯蚓”，它經(jīng)過(guò)的地方，一條長(zhǎng)長(zhǎng)的隧道就建成了。


　　A、控制室
　　控制盾構(gòu)機(jī)推力、速度、方向等掘進(jìn)參數(shù)的操作室。
　　B、螺旋排土器
　　螺旋排土器將刀盤切削下來(lái)的泥土和石塊運(yùn)送到皮帶傳送機(jī)，最后再由渣土車運(yùn)出隧道。
　　C、管片組裝機(jī)
　　管片組裝機(jī)將盾構(gòu)管片依次進(jìn)行拼裝，一般6片管片組成一圈隧道，管片的寬度常為1.5米。
　　盾構(gòu)機(jī)在漆黑的地下掘進(jìn)會(huì)迷路嗎？
　　當(dāng)然不會(huì)，先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)安裝了高精度的測(cè)量系統(tǒng)，能夠動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前位置相對(duì)于隧道設(shè)計(jì)軸線的位置偏差，操作人員可及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)狀態(tài)，使盾構(gòu)機(jī)沿著正確的方向掘進(jìn)。


　　盾構(gòu)機(jī)是只能前進(jìn)不能后退的，它會(huì)挖到下一個(gè)地鐵站或豎井，完成任務(wù)后吊出地面。
　　當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在前進(jìn)的過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)兩大“攔路虎”——孤石和地下溶洞，讓我們來(lái)看看軌道交通建筑者是如何消滅它們的吧~
　　出站的列車由于下坡而很快地提高速度，進(jìn)站的列車借助于上坡來(lái)降低速度，這種建造方法在運(yùn)營(yíng)時(shí)更加節(jié)能降耗。


　　風(fēng)亭
　　地鐵車站與隧道需要進(jìn)行通風(fēng)，風(fēng)亭就是地鐵與地面的換風(fēng)口，一直保持通風(fēng)狀態(tài)，風(fēng)亭排出的氣體是無(wú)害的。
　　防淹門
　　當(dāng)?shù)罔F隧道穿越江河或湖泊時(shí)，萬(wàn)一遇到了水倒灌進(jìn)隧道的險(xiǎn)情，這時(shí)防淹門將緊急關(guān)閉，保護(hù)地鐵安全。
　　排水泵
　　收集隧道內(nèi)的積水，排至市政管網(wǎng)。
　　盾構(gòu)機(jī)在地下挖掘時(shí)，經(jīng)常會(huì)冒出一些“攔路虎”。像孤石這種又大又硬的石頭，盾構(gòu)機(jī)的“牙齒”啃不動(dòng)它，這時(shí)就要把它挖掉或炸碎。


　　Step1
　　施工人員從地面往下鉆孔，一直鉆到孤石處。
　　Step2
　　填進(jìn)炸藥，將孤石炸碎。
　　還有更危險(xiǎn)的情況，就是遇到地下溶洞。溶洞就像“怪獸大嘴”，如果不妥善處理，盾構(gòu)機(jī)會(huì)跌入溶洞，造成嚴(yán)重的事故。


　　Step1
　　施工人員鉆一條直達(dá)溶洞的孔。
　　Step2
　　在孔中灌注水泥漿，將溶洞填滿，盾構(gòu)機(jī)才能通過(guò)。
　　除了孤石和溶洞，地下還有各種各樣的障礙。


　　上軟下硬地層
　　當(dāng)遇到上面軟弱、下面堅(jiān)硬的地層時(shí)，由于受力不均，易造成刀盤損壞及地面塌方，需要謹(jǐn)慎推進(jìn)或提前處理。
　　花崗巖殘積土
　　這種地層遇水則變泥漿，可能帶來(lái)地表沉降，甚至塌方的風(fēng)險(xiǎn)，需提前進(jìn)行降水處理。
　　煤層瓦斯
　　遇到地下煤層瓦斯，需小心檢測(cè)，有毒氣的話，須排出后方可施工。
　　盾構(gòu)機(jī)穿過(guò)重重地質(zhì)挑戰(zhàn)，來(lái)到了大江邊。在江底挖掘時(shí)風(fēng)險(xiǎn)很大，盾構(gòu)機(jī)需小心翼翼地挖掘前行。


　　在江底，經(jīng)常會(huì)遇到上軟下硬底層、砂層、淤泥層和承壓水等阻撓。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)需要做好監(jiān)測(cè)，謹(jǐn)慎控制。盾構(gòu)機(jī)一旦在江底出現(xiàn)故障，檢修異常困難，風(fēng)險(xiǎn)巨大。
　　盾構(gòu)施工時(shí)，除了要解決地下的難題，也要保護(hù)地面上的建筑，如房屋、高架橋、鐵路等。


　　盾構(gòu)下穿高鐵
　　盾構(gòu)機(jī)在穿越高鐵時(shí)要求很高，為防止地面沉降而影響線路運(yùn)輸，需對(duì)隧道上方地層進(jìn)行加固。
　　樁基托換
　　地鐵隧道需要穿過(guò)房屋或高架的樁基時(shí)，要為建筑物建造新的樁基。然后處理?yè)踝《軜?gòu)路線的樁基，新的樁基形成新的受力體系，不影響建筑物的安全。
　　在鐵路的兩旁分別建造兩個(gè)豎井。
　　在計(jì)劃建造的隧道上方，利用豎井對(duì)土體進(jìn)行預(yù)加固。
　　盾構(gòu)機(jī)穿過(guò)豎井和土體，完成下穿高鐵的施工。
　　當(dāng)?shù)罔F隧道與市政道路合建過(guò)江時(shí)，聰明的工程師想出了另外一種工法——“沉管法”。將岸上預(yù)制好的一節(jié)節(jié)隧道管段沉到江底進(jìn)行拼裝，形成隧道。


　　Step1
　　先在船臺(tái)上或干塢中制作隧道管段，管段兩端用臨時(shí)封堵門密封。
　　Step2
　　將隧道管段拖運(yùn)到隧道設(shè)計(jì)位置——基槽上方。
　　Step3
　　往管段中加載，使其沉到基槽內(nèi)，并用水力壓接法將相鄰管段連接，然后拆除封堵門，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。
　　有時(shí)候，地鐵跑著跑著，咦，突然就到地面高處了！這里采用了高架法施工。


　　由架橋機(jī)將預(yù)制好的一段段梁片依次進(jìn)行拼接，形成高架橋。
　　隧道完工后，要鋪設(shè)軌道、電纜、通信等設(shè)施。 隧道、軌通、電通是地鐵建設(shè)的三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。


　　基礎(chǔ)設(shè)施都建完啦，大家是不是就可以去坐地鐵了呢？
　　還不行哦！我們還要裝修車站、安裝機(jī)電設(shè)備、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、驗(yàn)收和試運(yùn)行。


　　機(jī)電設(shè)備是各種機(jī)械和電氣設(shè)備的總稱，為列車正常安全運(yùn)行和乘客便利舒適搭乘地鐵提供綜合保障。
　　列車不能一直跑。它也是需要休息和養(yǎng)護(hù)的。我們要給它們建一個(gè)“家”——車輛段。車輛段是對(duì)地鐵車輛進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理、停放、維修及保養(yǎng)的場(chǎng)所。


　　那地鐵是如何做到安全、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷、舒適地運(yùn)行呢？因?yàn)樗幸粋€(gè)聰明的“大腦”——地鐵控制指揮中心。
控制指揮中心是對(duì)全線列車運(yùn)行、電力供應(yīng)、車站設(shè)備運(yùn)行、防火報(bào)警、環(huán)境監(jiān)控、票務(wù)管理及乘客服務(wù)等，全程進(jìn)行調(diào)度、指揮和監(jiān)控的“中樞”。
　　從開(kāi)始建造一直到開(kāi)通之后，我們還要持續(xù)不斷地進(jìn)行地鐵保護(hù)工作，防止其它工程建設(shè)影響地鐵。


　　保護(hù)區(qū)內(nèi)施工不得影響地鐵各個(gè)系統(tǒng)安全正常運(yùn)營(yíng)，范圍包括：
　　1、地下車站與隧道結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)50m內(nèi)；
　　2、地面和高架車站以及線路軌道結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)30m內(nèi)；
　　3、出入口、風(fēng)亭、變電站等附屬建、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)10m內(nèi)；
　　4、軌道交通過(guò)江隧道結(jié)構(gòu)外邊線100m內(nèi)。


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