地铁是怎样建成的？从设计到通车的全流程解析

地铁是怎样建成的？从设计到通车的全流程解析

地铁作为现代城市交通的重要组成部分，其施工过程既复杂又精密。从前期准备到具体施工，再到最终的调试运行，每个环节都凝聚着工程师们的智慧和汗水。本文将带你深入了解地铁施工的全过程，通过图文并茂的方式，展现这一庞大工程的每一个细节。

地铁施工是一个复杂而庞大的工程，涉及多个阶段和方面。以下是地铁施工的主要内容和步骤。

一、前期准备阶段

1. 方案设计：包括地铁线路的走向、站点设置、环境影响评价等，是施工的基础。
   
2. 报批阶段：将设计方案交由相关部门审批，内容涵盖土地使用、环保等多个方面。
3. 土地征用：地铁建设需要征用大量土地，进行补偿等工作。
4. 规划调整：根据地铁建设需求调整原先的地区规划。
5. 安全评估：分析潜在的安全风险并采取措施防范事故。
6. 招标阶段：将工程招标，规定工程概况、技术要求、投标要求等内容。
7. 选定承包商：根据投标情况选定合适的承包商。
8. 签订合同：与承包商签订合同，确认工程内容和相关条款。

二、施工阶段

1. 场地准备：开挖、平整施工场地，布置设备等。
2. 建立施工基地：在施工现场建立施工基地，包括设备、办公室、休息室等设施。
3. 地下挖掘：进行地下隧道的挖掘工作，需严格控制地表下沉情况。
4. 隧道支护：确保隧道结构稳定，避免倒塌事故。
5. 站点建设：包括站厅、站台、出入口等的建设工作。
6. 轨道铺设：对轨道进行铺设和调试工作。
7. 设备安装：安装车站设备、通风设备、电梯等设施。
8. 联调联试：地铁建设完成后进行联调联试工作，确保车辆与轨道的合作运行、设备的正常运转等。
9. 调试运行：进行调试运行工作，保证地铁正常运行和安全。

青岛地铁一号线安子东站站内漫游：视频全长2分52秒，动画漫游展示车站内部结构。

三、地铁施工涉及的技术

地铁施工涉及的技术非常多样和复杂，这些技术确保了地铁隧道、车站和轨道能够安全、高效地建设。

1. 隧道施工技术
   1）盾构法：盾构法是一种全断面掘进的方法，适用于软土、黏土和砂土等不稳定土层。盾构机通常由泥水平衡掘进机和岩土平衡掘进机两种类型组成，利用盾构机头推进，同时在后端进行土壤排出。盾构法可保护周围环境免受振动和噪音的影响。
   2）新奥法（NATM）：新奥法基于岩体力学理论，以围岩的自承能力为基点。主要采用锚杆、喷射混凝土和复合式内外两层衬砌进行支护。通过毫秒爆破和光面爆破技术，快速建立和维护隧道结构。
   3）掘进机法（TBM法）：利用特制的大型切削设备，将岩石剪切挤压破碎，然后通过配套的运输设备将碎石运出。掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备，开挖直径范围广泛。掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低。
   4）沉管法：预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。先在船台上或干坞中制作隧道管段，然后沉放到预定位置进行连接。
   5）爆破法：在岩石地层或部分土层较硬的地区，可以采用爆破法进行隧道开挖。需要严格控制振动和噪音对周围建筑物的影响。

2. 车站施工技术
   1）洞口开挖：根据地质情况，采用开挖井壁和钢支撑等方法来确保洞口的稳定和安全。需要注意与周边地下管线的冲突。
   2）结构施工：常用的结构施工方法包括钢筋混凝土浇筑、桩基施工和顶管法等。需要确保施工质量和进度，以满足车站的安全性和功能性要求。
   3）装修：包括墙面涂装、地面铺设、天花板安装和设备安装等。需要考虑到车站的功能需求、安全要求和乘客体验。

四、地铁建设周期

地铁建设的完工时间受多种因素影响，包括地铁线路的规模、地质条件、施工复杂性、城市环境等。

1. 地铁线路规模和地质条件：地铁线路的长度直接决定了施工所需的时间。在一些大城市，如北京地铁，从规划到最后的建成往往需要5-10年的时间。
   地质条件也是影响施工时间的重要因素。如果地铁线路经过的地质环境复杂，包括高山、湖泊、河流等，施工难度会增加，所需时间也会相应延长。
   
   深圳地铁14号线地质模型
2. 施工复杂性：地铁施工需要考虑许多因素，如地下管道、地下铁路、地下电力线等多种设施的共存，这些都会对施工产生影响，增加施工难度和时间。
   在一些城市，由于历史原因或城市规划问题，施工可能面临征地拆迁、交通导改等复杂问题，这些都会对施工时间产生影响。
3. 具体施工阶段和时间：
   1）施工前期准备阶段：包括通水、通电、通路及场地平整等工作，一般需要4～6个月。
   2）车站、区间施工阶段：根据工程规模、地面环境、地质条件和施工方法综合确定，一般需要16～30个月不等（对于地下车站）。
   3）车辆基地工程：工期一般为24～30个月/座。
   4）设备安装和装饰装修阶段：包括铺轨、车站装修、设备安装、联调联试等，一般需要8～10个月（轨道铺设）和7～10个月（车站装修）。
   5）全线系统联调和试运营阶段：联调一般为4～6个月，试运营时间一般为3个月。
4. 总体施工时间：综合上述各个阶段，国内城市轨道交通地下线路从土建全面开工到开通试运营合理工期一般为4～5年。其中，土建施工一般需要30到40个月，机电安装与调试需要12～18个月，系统联调及试运行需要6～7个月。
5. 特殊情况：在某些特殊情况下，如地质条件极为复杂、施工难度极大或遇到不可预见的问题时，地铁建设所需时间可能会超过预期。

深圳地铁14号线地质模型

五、地铁动画

面对如此复杂的地铁施工过程，我们该如何用简单明了的方式向业主、建设单位等讲述具体施工流程呢？

近年来，随着计算机技术的蓬勃发展，施工动画已成为施工单位对外展示工程进展和细节的关键手段。这种生动形象的动画不仅能为业主带来耳目一新的体验，还能作为施工过程中的重要指导工具，帮助施工人员更深入地了解施工工艺和流程，从而提高施工效率和质量。

下面，以哈平地铁站总体施工动画为例，向大家展示如何用直观的方式呈现地铁施工过程。

哈平路站总体施工动画：视频全长10分20秒，动画主要通过八大施工工序讲述整个地铁站的施工工艺。

施工动画哈平路站总体施工动画

项目详情

哈平路站位于哈平路与保健路交叉路口下方，是三号线、四号线两条地铁线路的换乘站。车站位于下图<5-1>粉质粘土层中，地下水位位于车站底板以下5m。

车站有13个结构，分别是：地道桥改造，2个明挖主体结构，1个盖挖主体结构，2个暗挖主体结构，2个暗挖通道，1个风亭明挖基坑，4个出入口。

施工总体安排

车站分三期施工：

一期临时钢便桥：保健路地道临时封闭，在敞开段依次架设贝雷梁、铺设工字钢、钢板、浇筑混凝土路面板及沥青面层，形成一座钢便桥，为二期车站主体结构施工提供围挡条件。

二期车站主体结构：一期交通导改完成后，进行车站2个明挖主体、风亭、2个暗挖通道、1个盖挖主体、及3号出入口结构施工。

三期出入口：施工剩余3个出入口。

施工顺序

1.首先进行地道桥改造：临时封闭地道桥北侧交通，施工车站盖挖主体结构的围护桩、临时立柱；开挖至车站顶板底以下300mm处，施工钢筋砼板撑(300mm)、顶板；回填素混凝土；施工新增地道桥的底板及侧墙，并与既有地道桥顶板连接；回填路面，恢复北侧交通。按以上流程进行南侧地道桥改造，为车站主体盖挖换乘通道提供施工条件。

2.车站主体及风亭开挖：风亭及两个车站主体基坑采用明挖顺筑法施工，风亭及车站主体分为8层开挖，主体结构分为4段，共28个混凝土结构浇筑工序。

3.暗挖通道 1：风亭结构完成，由风亭向暗挖通道1进行掘进。掘进前，沿通道1拱部打入超前小导管，风亭与暗挖通道1结合部位采取密排拱架加强支护。暗挖通道1采用CRD法施工，分为4个洞室，6个开挖支护、衬砌工序。

4.暗挖通道 2：车站主体明挖结构完成，由北侧车站向暗挖通道2进行掘进。掘进方法同暗挖通道1。

5.暗挖主体：暗挖主体宽14.25m，高9.49m。西北侧暗挖主体分别与风亭与车站明挖主体连接，西南侧暗挖主体分别与暗挖通道1与车站明挖主体连接。经比选，暗挖主体均从车站明挖主体进行掘进，采用中洞法施工，分为7个工序：
1）明挖主体端头井结构完成后，在明挖主体端头墙，沿暗挖主体拱部，施工大管棚及小导管。
2）分上下台阶进行中导洞开挖、支护。
3）在中导洞内浇筑底板、底纵梁。
4）在中导洞内浇筑中柱、顶纵梁。
5）两侧边洞按台阶法对称开挖、支护。
6）分段拆除（按6m）中洞的临时支护，施工两侧边洞的底板。
7）设置临时斜撑，拆除边洞范围内的中洞临时支护，浇筑边洞侧墙、拱顶。

6.换乘通道：换乘通道施工需具备两个施工条件：一是地道桥改造为框构桥完成，盖挖段顶板结构完成；二是车站明挖主体结构完成。换乘通道施工主要有3个步骤：
1）以盖挖段内的三道钢支撑为标高，分四次破除原保健路隧道结构桩。在地道桥改造的顶板下安装电动葫芦，解决盖挖段内的钢支撑安装，钢筋、模板等材料运输。
2）以北侧明挖主体出土口为通道，以盖挖段内的三道钢支撑为分层面，采用挖机分四层开挖。
3）土方开挖至基底后，采用地泵分别浇筑底板、侧墙、中板、侧墙结构混凝土，侧墙与地道桥改造的顶板结合部位采用微膨胀混凝土。

7.盾构接收：哈平路站共进行4次盾构接收，3次在车站盾构接收井内接收，征仪路至哈平路站区间右线在暗挖隧道内接收，需在暗挖主体空推，至车站盾构井内吊出。

8.出入口：3号出入口优先施工，并作为机电专业单位施工通道，其他出入口在三期围挡后施工。

施工风险

哈平路车站为一级风险源，施工过程中的主要风险有：

1.车站超宽、超深，深为32m，宽为47.3m，基坑开挖、支护及结构施工均为超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。

2.车站主体施工期间，2个基坑间的土体已进行了扰动，2个基坑间的换乘通道采用盖挖施工，须保证盖挖通道周边土体、上方改造后的地道桥的安全稳定。

3.地道桥由刚构桥向框构桥的转换，风亭明挖法向暗挖通道1三台阶法的转换，2次车站主体明挖法向西侧暗挖主体中洞法的转换，车站主体明挖法向换乘通道盖挖法的转换，车站主体明挖法向暗挖通道2-CRD法的转换，以上工法转换过程，均是重大安全事故风险。

4.暗挖隧道内进行盾构接收，接收加固段无地面施工条件，须保证洞内粘土层土体注浆加固体的质量，避免盾构接收对已完隧道结构的破坏。

5.南侧深基坑临近风车小镇建筑，水平净距为10.8m；主体暗挖段处下穿1.4m的高压城市主供水钢板管，垂直净距3.65m；南侧暗挖段下穿一处直径1m的排水砼管，垂直净距5.5m。以上均为环境一级风险源。

项目总结

哈平路站周边环境的多重制约因素，产生大量的技术风险、质量风险，安全风险，需要哈尔滨地铁项目的建设者们，不忘初心，牢记使命，凭借高度的责任感和先进的技术，高屋建瓴每个结构，精雕细琢每道工序，用自己的青春和汗水，筑起一座饱含智慧和奉献的丰碑。

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