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04地铁全知道POPULARIZATIONOFSCIENCE

地铁建设中的“拦路虎”是如何被攻克的?

地铁是如何穿越江河的?

以湘江为例,湘江这么宽,地铁要怎么才能穿过去呢?是从水里穿过去还是走水下的地层?

地铁隧道从河流中经过是不可能的,河流对隧道的干扰太大,地铁当然只能走河床之下,但河床下面的施工比起平常城市地下的施工来说,更加复杂。

以长沙地铁3号线为例,过湘江段1.4千米。其中米岩溶区宛如蜂巢,见洞率高达80.6%,平均每一米就有一个溶洞,竖向呈串珠状,尤如一个巨大的溶洞博物馆,是国内地铁施工中遇到的最长最复杂的水下溶洞区。

这次河床之下的施工,采取了水上平台搭建、水下溶洞处理等技术方案,并有效解决了浅溶洞区钢管桩打设的技术难题,通过搭建近平方米的水上钢平台,将溶洞处理由水上施工化为“陆地”施工,确保隧道基础地层的稳固密实。隧道施工采用泥水平衡盾构机,盾构掘进时,通过管道将刀盘开挖下来的渣土由泥水携带出来,同时利用泥水保压系统保持开挖面的水土平衡,最终保证了盾构机成功穿越湘江。

盾构线路上如遇上高架桥了怎么办?

以长沙地铁1号线涂家冲站至铁道学院站区间为例。该区间全长1.7千米,需要在不良地质中,同时下穿“大动脉”京广铁路和地处南北交通“咽喉”位置的新中路立交桥。

盾构机穿越立交桥时,盾构隧道顶部距离立交桥下方的京广铁路铁轨轨面仅8.7米,盾构区间距离立交桥桩基水平距离最近6.7米,盾构下穿区域为地质断裂带,交错分布有富水砂卵石层、粉质粘土层等不良地质。为确保铁路和立交桥安全,盾构机下穿隧道时,铁路上的火车减速至45千米/小时,通过“横挑纵抬”的方法,以消除盾构穿越时地层沉降,确保京广铁路的安全。同时,对新中路立交桥进行了加固,在盾构区间两侧的桥墩与桥墩之间进行注浆隔离加固,特别还在桥墩位置增加筏板基础,加支顶钢柱的措施,确保每天上万辆车能够安全通过上方的新中路立交桥。

地铁建设是如何避开地下管线的?

很简单,埋得比地下管线更深就可以了。地铁隧道一般埋深在2倍洞径以上,不超过50米,多数为12~30米之间。但也有极少数情况会小于1倍洞径的,比如4~6米。地下管线埋深一般不超过10米,因此很少有地铁隧道与地下管线冲突的情况。

隧道施工时,为何孤石是很危险的“拦路虎”?

因为孤石又大又硬,危害很大,就连“神器”盾构机都常常啃不动。所以在有孤石的地层中掘进,刀盘刀具磨损严重,易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨、线路偏移等情况,处理起来速度比较慢,严重影响施工进度。有时候甚至会导致施工停止而不得不变更设计,花费成本较高。

那么怎么对付孤石呢?要根据不同的情况来确定不同的处理方法。RQD值(反映岩石硬度和岩体破碎程度的指标)小于25%的孤石,或者孤石周围地层能保证孤石在盾构机刀盘转动时不随之发生转动,盾构机可直接破碎通过;RQD值大于25%的孤石,不能通过盾构机直接破除,就要爆掉,如静态爆破、火药爆破、钻孔爆破、冲孔爆破等。还可以采取地面挖竖井破除的办法,就是施工工人从地面往下钻井,一直钻到孤石处,再将其清除。

施工遇到地下溶洞和地下水怎么办,是静静欣赏完离开还是继续前进?

有人将溶洞比喻成“怪嘴大兽”,一不小心,盾构机就会跌入溶洞,十分可怕。岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法,有“引、堵、越、绕”四种,这说明如果溶洞情况不妙,找不到解决办法就真要绕开了。

地下溶洞和地下水一直就是施工中的重大问题。隧道通过岩溶区,应查明溶洞分布范围和类型、岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况,以确定施工方法。隧道穿过岩溶区,如岩层比较完整、稳定,溶洞已停止发育,有比较坚实的填充,且地下水量小,可采用探孔或物探等方法,探明地质情况。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时,则必须探明地下水量大小、水流方向等,先要解决施工中的排水问题,一般可采用平行导坑的施工方案。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况时,平导可作为泄水通道,正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面,不致正洞停工。对溶洞也可采取用注浆机将溶洞填满的方法。施工人员从地面往下钻孔,一直钻到溶洞处,接着在孔中灌注水泥浆,将溶洞填满,然后盾构机通过。

地铁建设遇到地下文物怎么办?如何安全通过这些文物?

作为有着悠久文明史的国家,我们的地下文物十分丰富,那么问题来了,挖地铁的过程中会不会挖到文物?如何避免地铁挖掘到古墓里去?

在大多数地方,这个基本可以放心,挖地铁时,基本不会挖到文物,因为地下文物埋深一般都在地面下7米以内,而地铁大多在这个深度以下地铁线路埋深较深,一般不会碰到文物,地铁施工前也会通过文物调查及物探的方式确认有没有文物。

同时,为了避免地铁运行破坏上面可能存在的文物,地铁采用了液体阻尼钢弹簧浮置板道床来降低列车的振动,有效保证了文物本体的安全。

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