地鐵與輕軌工程

1、地鐵輕軌工程設(shè)計與施工 軌道交通的路網(wǎng)規(guī)劃軌道交通是城市建設(shè)中最大的公益性基礎(chǔ)設(shè)施對城市的形成及發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響城市規(guī)劃、CBD、房地產(chǎn)充分的可行性研究投資大不可恢復(fù)性可持續(xù)發(fā)展立項報批手續(xù)BOTBuilding,Operation,Transfer軌道交通的路網(wǎng)規(guī)劃 路網(wǎng)規(guī)劃必須符合城市的總體規(guī)劃 交通引道城市發(fā)展是一條普遍規(guī)律 帶動沿線房地產(chǎn)和商業(yè)區(qū)的開發(fā)和升值 促使城市發(fā)展走向良性循環(huán)2.1 選線及車站分布 地下鐵道設(shè)計規(guī)范（GB50157-92）地下鐵道線路應(yīng)為右側(cè)行車的雙線線路，并應(yīng)采用1435mm標(biāo)準(zhǔn)軌距。地下鐵道線路按其在運營中的作用，應(yīng)分為正線、輔助線和車場線。地下鐵道的線路

2、在城市中心地區(qū)宜設(shè)在地下，在其它地區(qū)，條件許可時可設(shè)在高架橋或地面上。地下線路的平面位置和埋設(shè)深度，應(yīng)根據(jù)地下構(gòu)筑物的現(xiàn)狀與規(guī)劃、地質(zhì)與水文條件、結(jié)構(gòu)類型與施工方法以及運營要求等因素經(jīng)濟綜合確定。（5）地下鐵道的每條線路應(yīng)按獨立運行進行設(shè)計，線路之間應(yīng)為立交。線間設(shè)聯(lián)絡(luò)線。（6）地下鐵道車站應(yīng)設(shè)置在客流量大的集散點和地下鐵道線路交會的地方。車站間距在市區(qū)宜為1km左右，在郊區(qū)不宜大于2km。（7）軌道設(shè)計應(yīng)保證列車安全、平穩(wěn)、快速運行，其構(gòu)造應(yīng)具有足夠的強度、穩(wěn)定性、彈性和耐久性，并應(yīng)滿足絕緣、減振和防銹等要求。線路走向選擇按照路網(wǎng)規(guī)劃和城市發(fā)展總體規(guī)劃要求，線路基本走向應(yīng)選擇沿主要客流方向，

3、并且要通過大客流集散點（如工業(yè)區(qū)、大型住宅區(qū)、商業(yè)文化中心、公交樞紐、火車站、碼頭、長途汽車站等），以便于乘客直達(dá)目的地，減少換乘。 選擇線路走向要綜合考慮地質(zhì)條件、歷史文物保護、地面建筑和地下建筑物等情況，在老城區(qū)線路宜選擇地下線路。 線路走向選擇功能、經(jīng)濟、技術(shù)線路走向選擇功能、經(jīng)濟、技術(shù)地下線路基本走向應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)及道路寬窄等條件，盡量選擇在施工條件好的城市主干道上。同時進行施工方法的比選，合理選擇線路基本位置，埋置方式及深度，減少施工過程中對現(xiàn)有房屋等建筑物的拆遷以及對城市交通的干擾。在郊區(qū)及次中心區(qū)有條件地段，可選擇地面線路或高架線路，以節(jié)省投資，降低運營費用。地下線路通過建筑群

4、區(qū)域的范圍應(yīng)限制在最低限度。 線路走向選擇對于淺埋隧道線路、地面線路或高架線路，其位置通常是沿著較寬的城市干道布設(shè)，或是通過建筑物稀少的地區(qū)。為施工創(chuàng)造明挖條件，還為車站位置的選擇增加了自由度。對于深埋隧道，其線路位置由車站位置決定，一般在兩車站之間取短直方向。當(dāng)線路預(yù)定與遠(yuǎn)期規(guī)劃線聯(lián)絡(luò)時，先期與遠(yuǎn)期規(guī)劃線路的銜接雖然暫時費用支出有所增加，但為未來路網(wǎng)中乘客的換乘方便創(chuàng)造了條件，這要比未來改建線路增設(shè)換乘設(shè)施要節(jié)省投資。選擇線路走向時還要考慮車輛段、停車場的位置以及連接兩相鄰地鐵線路間的聯(lián)絡(luò)線。 路網(wǎng)規(guī)劃的形式放射形(星形)條帶形棋盤形各種組合實例1：南京地鐵實例2：上海地鐵實例3: 北京地鐵

5、東京地鐵線路車站分布 影響車站分布的因素 （a）大型客流集散點 （b）城市規(guī)模大小 （c）城區(qū)人口密度 （d）線路長度 （e）城市地貌及建筑物布局 （f）軌道交通路網(wǎng)及城市道路網(wǎng)狀況 （g）乘客對站間距離的要求 地鐵平均站間距 車站間距應(yīng)參照城市道路布局和客流吸引范圍而定。在市中心區(qū)宜為1km左右，在市區(qū)外圍宜為2km左右 地鐵和輕軌土建設(shè)計路基、線路上部結(jié)構(gòu)（軌道、道床等）、橋梁、隧道和沿線設(shè)施組成的線形構(gòu)造物。設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）在經(jīng)濟上論證所設(shè)計線路在交通運輸系統(tǒng)中的地位、作 用和經(jīng)濟效益，說明其可行性（2）根據(jù)鐵路技術(shù)等級（I、II、III級）、勘測的地形地物在技術(shù) 上選擇線路定線、

6、線路的平面和縱剖面設(shè)計（3）設(shè)計路基、線路上部結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道等（4）進行其它項目的設(shè)計（車站、機務(wù)、給水、供電、鐵路信號等 項目的設(shè)計）中國鐵路分級我國鐵路的等級通常分為三級，用羅馬數(shù)字、表示:級鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量20百萬噸；級鐵路：1.在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量20百萬噸。2.在路網(wǎng)中起聯(lián)絡(luò)、輔助作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量10百萬噸；級鐵路：為某一區(qū)域服務(wù)，具有地區(qū)運輸性質(zhì)的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量10百萬噸。定線在地形圖上或地面上、下選定路線的走向，并確定線路的空間位置。在復(fù)雜的自然條件和人文地理條件下，選出既能以最少的人力、物力、財力，盡量少改變自

7、然狀態(tài)，又能安全、迅速、舒適，保證輸送能力的線路。原則：1、輸送能力和運輸發(fā)展相適應(yīng) 2、確保地鐵線路安全和環(huán)境保護 3、兼顧地鐵和社會經(jīng)濟效益 4、協(xié)調(diào)機車牽引性能和線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 5、充分利用合理先進科學(xué)技術(shù) （1）幾何設(shè)計：幾何構(gòu)造尺寸：定線、線形的幾何構(gòu)成（線路的平面和縱剖面設(shè)計）、道路寬度的構(gòu)成。（2）路線結(jié)構(gòu)設(shè)計：路基 鐵路路面下的基礎(chǔ)部分路基上面的結(jié)構(gòu)部分線路上部結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道等路面工程設(shè)計主要包括：路基承受并傳遞軌道重力及列車動態(tài)作用的地面結(jié)構(gòu)物，是軌道的基礎(chǔ)。包括路基體和附屬設(shè)施兩部分。路基分為：路堤、路塹、半路堤半路塹路基體：路基面、路肩和路基邊坡（對地上部分）路基附屬設(shè)施

8、：排水設(shè)施（排水溝）、防護設(shè)施（種草種樹）與加固設(shè)施（擋土墻、扶壁支擋結(jié)構(gòu)）等。路基寬度、路基高度。邊坡設(shè)計：考慮線路坡度、路基穩(wěn)定性、工程經(jīng)濟性路基路基路基要滿足三個基本要求：1、具有足夠的承載力和剛度2、具有足夠的整體穩(wěn)定性3、具有足夠的水溫穩(wěn)定性水溫穩(wěn)定性水溫穩(wěn)定性是指強度和剛度在自然因素的影響下的變化幅度。沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移動，并積聚在該處。這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)尤為嚴(yán)重。我國華北、東北和西北地區(qū)為季節(jié)性冰凍地區(qū)，這些地區(qū)的路基在冬季凍結(jié)的過程中會在負(fù)溫度坡降的影響下，出現(xiàn)濕度積聚現(xiàn)象。積聚的水凍結(jié)后體積增大，使路基隆起

9、而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象?；瘍鰰r，路面和路基結(jié)構(gòu)自上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結(jié)構(gòu)的承載能力便大大降低。若是在交通繁忙的地區(qū)，經(jīng)重車反復(fù)作用，路基路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。不是在季節(jié)性冰凍地區(qū)所有的道路都會產(chǎn)生凍脹與翻漿,與路基土的種類,凍結(jié)形式,水源情況有很大關(guān)系。對于滲透件較高的砂性土以及滲透性很低的粘性土，水分都不容易積聚，因此不易發(fā)個凍脹與翻漿。而相反，對于粉性上和極細(xì)砂則由于毛細(xì)水活動力強，極易發(fā)生凍脹與翻漿。路線幾何設(shè)計幾何構(gòu)造尺寸：道路寬度的構(gòu)成、線形的

10、幾何構(gòu)成幾何設(shè)計的意義：（1）幾何構(gòu)造尺寸是地鐵路線設(shè)計和施工的基礎(chǔ)（2）幾何構(gòu)造尺寸決定了車輛行駛的安全性、舒適性及 地鐵建設(shè)與運營的經(jīng)濟性（3）幾何構(gòu)造尺寸決定了地鐵路線的等級和規(guī)模幾何設(shè)計考慮的因素：（1）車輛在運動學(xué)和力學(xué)方面是否安全、舒適（2）在視覺及運動心理學(xué)方面是否良好（3）與環(huán)境風(fēng)景是否協(xié)調(diào)（4）從地形方面看在經(jīng)濟上是否妥當(dāng)幾何設(shè)計內(nèi)容：平面設(shè)計：路線在水平面的投影縱斷面設(shè)計：沿地鐵路線中線的豎向剖面橫斷面設(shè)計：地鐵路線中線上任意點的法向切面 在道路線形設(shè)計中，為了便于確定道路中線的位置、形狀、尺寸，我們是從路線平面、路線縱斷面和空間線形三個方面來研究路線的，如圖所示。道路中線

11、在水平面上的投影叫路線平面，反映路線在平面上的形狀、位置及尺寸的圖形叫路線平面圖。用一曲面沿道路中線豎直剖切展成的平面叫路線縱斷面，反映道路中線在斷面上的形狀、位置及尺寸的圖形叫路線縱斷面圖。沿道路中線上任一點所作的法向剖切面叫橫斷面，反映道路在橫斷面上的結(jié)構(gòu)、尺寸形狀的圖形叫橫斷面圖。線路縱斷面：線路中心線縱向展直后在鉛垂面上的投影,表明線路的起伏變化情況。鐵路線路縱斷面平道與坡道就成了線路縱斷面的組成要素 線路平面線形:直線、圓曲線、緩和曲線線路縱斷面：直線、曲線道路橫斷面（a）高速公路和一級公路（b）二、三級公路路線交叉：鐵路與道路(或鐵路)在同一平面上相交的地方稱為平面交叉，又稱為交叉

12、口。交叉口設(shè)計的基本要求：一是保證車輛和行人在交叉口能以最短的時間順利通過，使交叉口的通行能力能適應(yīng)各條道路的行車要求。二是正確設(shè)計交叉口立面、保證轉(zhuǎn)彎車輛的行車穩(wěn)定，同時符合排水要求。 同一行駛方向的車輛向不同方向分開行駛的地點稱為分叉點(或稱分流點)；來自不同行駛方向的車輛以較小角度向同一方向匯合行駛的地點，稱為合流點(或稱匯合點)；來自不同行駛方向的車輛以較大角度相互交叉的地點稱為沖突點(或稱交叉點)。此三類交錯點都存在相互層撞、擠授或碰撞的可能性，是影響交叉口行車速度、通行能力和發(fā)生交通事故的主要原因。其中，以直行與宜行、左轉(zhuǎn)與左轉(zhuǎn)以及直行與左轉(zhuǎn)車輛產(chǎn)生的沖突點、對交通干擾和行車安全影

13、響最大，其次是合流點。再次是分流點。2.2 線路平面 軌道交通線路一般由直線、圓曲線以及連接直線與圓曲線的緩和曲線構(gòu)成。道岔是線路平面上的重要設(shè)備。 線路平面主要技術(shù)要素的確定 線路平面設(shè)計的主要要素有：曲線半徑：最小夾直線長度：最小圓曲線長度：最小緩和曲線線型和長度曲線還可以分為單曲線和復(fù)曲線。只有一個半徑的曲線稱作單曲線。由兩個和幾個不同半徑（或是不同轉(zhuǎn)向角）組成的曲線，稱為復(fù)曲線。若相鄰的曲線轉(zhuǎn)向角方向相同，則該復(fù)曲線為同向曲線，否則為反向曲線。表示圓曲線大小和轉(zhuǎn)向的參數(shù)有（1）轉(zhuǎn)向角（2）曲線半徑（3）切線長（4）曲線外失距。其中最主要的參數(shù)是轉(zhuǎn)向角和曲線半徑。轉(zhuǎn)向角越小，曲線半徑越大

14、，列車運行條件就越好。在實際線路中，線路曲線半徑一般為350米到4000米不等。根據(jù)不同線路的線路等級，對線路所能采用的最小曲線半徑，設(shè)計規(guī)范中有明確的規(guī)定。此外，為了不使車輛同時處在曲線的始、終點之外，圓曲線一般不得短于20米。平曲線參數(shù)計算公式 曲線起訖點里程，可按下列方法推求：ZH（直緩點）里程，在平面上量得；HZ（緩直點）里程 ZH里程K；HY（緩圓點）里程 ZH里程 l0；YH（圓緩點）里程 HZ里程 l0；最小圓曲線半徑小半徑的線路有許多缺點：外軌超高大，乘客舒適度差；加速輪緣和軌道的磨耗；增加噪聲和振動公害，還必須限制行車速度；如需要較大的建筑接近限界去容納與車輛端部和中部的偏移

15、距離；小半徑上視距短，司機了望條件差。最小曲線半徑選定是否合理，對地下鐵道線路的工程造價、運行速度和養(yǎng)護維修都將產(chǎn)生很大的影響。 影響最小曲率半徑的其它因素有：列車在小曲線半徑地段下坡道上運行時，搖晃加劇，降低乘客的舒適度。另外，小半徑上視距短，司機了望條件差，對行車安全不利。鋼軌磨耗主要是輪軌間發(fā)生摩擦造成的，輪軌間的摩擦包括滾動摩擦和滑動摩擦。單純的滾動摩擦使鋼軌磨耗甚微，而車輪只要有0.2的滑動，磨耗就會顯著增加。列車在曲線上運行時，附加動壓力及輪軌間的相對滑動與曲線半徑成反比，半徑越小滑動磨耗越大。從北京地下鐵道運營情況看，一期地下鐵道在困難情況下最小曲線半徑為200m，有的地段磨耗較

16、嚴(yán)重；二期地下鐵道最小曲線半徑為250m，磨耗情況尚可，曲線半徑R300m的曲線上未發(fā)現(xiàn)不正常磨耗現(xiàn)象。小半徑地段，因橫向力大，碎石道床線路的軌距與水平均難以保持，曲線的幾何形狀不易固定，養(yǎng)護維修工作量大。最小圓曲線半徑？ 緩和曲線行駛于曲線軌道的機車車輛，出現(xiàn)一些與直線運行顯著不同的受力特征。如曲線運行的離心力，外軌超高不連續(xù)形成的沖擊力等。為使上述諸力不致突然產(chǎn)生和消失，以保持列車曲線運行的平穩(wěn)性，需要在直線與圓曲線軌道之間設(shè)置一段曲率半徑和外軌超高度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。緩和曲線在鐵路線路上，直線和圓曲線不是直接相連的，它們之間需要插入一段特殊線段，稱為緩和曲線。緩和曲線作用：

17、(1)使離心力逐漸增大或消失，保證列車平穩(wěn)通過曲線。(2)在緩和曲線范圍內(nèi)完成軌距加寬量和外軌超高量。 緩和曲線特點：半徑是變化的，由R或R緩和曲線具有以下幾何特征：1緩和曲線連接直線和半徑為R的圓曲線，其曲率由0至1R逐漸變化。 2緩和曲線的外軌超高，由直線上的零值逐漸增至圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。 3緩和曲線連接半徑小于350 m的圓曲線時，在整個緩和曲線長度內(nèi)，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓曲線加寬值。所以，緩和曲線是一條曲率和超高均逐漸變化的空間曲線。緩和曲線設(shè)置在正線上當(dāng)曲線半徑小于或等于2000m時，圓曲線與直線間應(yīng)根據(jù)曲線半徑及行車速度按表2-3規(guī)定設(shè)置緩和曲線。緩和曲線

18、可以是放射螺旋型、三次拋物線型。 道岔附帶曲線可不設(shè)緩和曲線和超高，但其曲線半徑不得小于道岔導(dǎo)曲線半徑。 當(dāng)兩圓曲線的曲率差大于12000時，應(yīng)設(shè)置中間緩和曲線，其長度應(yīng)根據(jù)計算確定，但不應(yīng)小于20m。 正線及輔助線的圓曲線最小長度不宜小于20m，在困難情況下不得小于一個車輛的全軸距。全軸距系指一節(jié)車輛第一位軸至最后位軸之間距離，目前我國地鐵車輛的全軸距最大不超過20m。 緩和曲線長度計算夾直線 夾直線是指相鄰曲線兩端點間的直線。夾直線短于20m時，會出現(xiàn)一車輛同時跨越兩條曲線，引起車輛左右搖擺，影響行車平穩(wěn)性，增大鋼軌磨耗。 正線及輔助線上兩相鄰曲線間的夾直線長度，不應(yīng)小于20m，車場線上的

19、夾直線長度不得小于3m。 在地形困難曲線毗連地段，兩相鄰曲線間的直線段，即前曲線終點(HZ1)與后一曲線起點(ZH2)間的直線，稱為夾直線，如圖所示。兩相鄰曲線、轉(zhuǎn)向相同者稱為同向曲線，轉(zhuǎn)向相反者稱為反向曲線。 夾直線長度力爭長一些，為行車和維修創(chuàng)造有利條件。 但為適應(yīng)地形節(jié)省工程，需要設(shè)置較短的夾直線時，其最小長度受下列條件控制： (1)線路養(yǎng)護要求夾直線太短，特別是反向曲線路段，列車通過時，因頻繁轉(zhuǎn)換方向，車輪對鋼軌的橫向推力加大，夾直線的正確位置不易保持。維修實踐證明：夾直線長度不宜短于23節(jié)鋼軌鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長度為25m，即5075m；地形困難時，至少應(yīng)不小于一節(jié)鋼軌長度，即25m。 (2)

20、行車乎穩(wěn)要求旅客列車從前一曲線通過夾直線進入后一曲線的運行過程中，因外軌超高和曲線半徑不同，末被平衡的橫向加速度頻繁變化，引起車輛左右搖擺，反向曲線地段更為嚴(yán)重。為了保證行車平穩(wěn)、旅客舒適，夾直線長度不宜短于23節(jié)客車長度。我國25型客車全長為255m，故夾直線長度不宜短于510765m?？蛙囃ㄟ^夾直線時，要跨過夾直線前后的緩直點和直緩點，車輪與鋼軌沖擊引起轉(zhuǎn)向架彈簧的振動。為保證緩直點和直緩點產(chǎn)生的振動不疊加，以保證旅客舒適，夾直線應(yīng)有足夠長度，使客車通過夾直線的時間不小于彈簧振動消失的時間。即進一步考慮客車后轉(zhuǎn)向架后軸在后方緩直點產(chǎn)生的振動，不與前轉(zhuǎn)向架前軸在前方直緩點產(chǎn)生的振動疊加，則夾

21、直線長度中尚需減去客車全軸距L*再計算時間。2.3 線路縱斷面 軌道交通線路按地面標(biāo)高差異分為地面線、高架橋線、地下線。地面線形的坡度應(yīng)與城市道路相當(dāng)，以減少工程量。地下線的埋深受到所在地區(qū)工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件限制，還與隧道施工方法、地面建筑物和地下構(gòu)筑物的情況等因素有關(guān)。高架線應(yīng)充分注意城市景觀，考慮機車牽引能力，坡度盡量延長。 地下車站經(jīng)常設(shè)在線路縱剖面的最高處？地下鐵道車站設(shè)在線路縱剖面的最高處，車站兩端為下坡，稱為節(jié)能縱坡。列車從車站啟動后，借助下坡勢能增加列車的加速度，縮短列車牽引時間，從而達(dá)到節(jié)能目的。在列車進站時，可借助上坡阻力，降低列車的速度，縮短制動時間，減少制動發(fā)熱，節(jié)約環(huán)

22、控能量的消耗。線路縱斷面主要技術(shù)要素的確定 最大縱坡地鐵由于高密度行車和大運量，為了保證行車安全和正點，設(shè)計原則要求列車失去部分（最大可達(dá)到1半）牽引動力條件下，仍能用另一部分牽引動力將列車從最大坡度上啟動，因此最大坡度阻力及各種附加阻力之和，不宜大于列車牽引力的一半。 最大縱坡確定 原蘇聯(lián)地下鐵道設(shè)計規(guī)范(1981年7月1日起執(zhí)行)規(guī)定的地下線路段和隱蔽地面線段的縱坡不大于40，而敞開地面段的坡度則不大于35。法國巴黎市區(qū)地鐵線路最大坡度為40，地區(qū)快車線最大坡度30，困難地段的坡度還可以大一些。香港地鐵線路最大縱坡30。綜合上述各種因素，我國地下鐵道正線規(guī)范規(guī)定最大坡度宜采用30，困難地段

23、可采用35，輔助線的最大坡度宜采用40。，但均不包括各種坡度的折減值。高架輕軌線按我國輕軌樣車技術(shù)條件規(guī)定正線的限制坡度為60。 縱坡折減（1）高原縱坡 在海拔3000米以上的高原地區(qū)，因為空氣稀薄而使車輛輸出功率降低，相應(yīng)降低了車輛的爬坡性能；此外，在高原地區(qū)行車，大氣壓強低水箱易開鍋；所以，各級公路的最大縱坡應(yīng)按規(guī)定折減；最大縱坡折減后，如小于4%時，仍采用4%。 （2）橋梁隧道縱坡 大、中橋上的縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%；位于市鎮(zhèn)附近非車輛交通量較大的地段，橋上及橋頭引道縱坡均不得大于3%；小橋涵縱坡隨路線。 隧道內(nèi)的縱坡不應(yīng)大于3%，并不得小于0.3%；獨立的明洞和長度

24、小于50米的隧道可不受上述限制。（3）非汽車交通量較大的路段縱坡 非汽車交通量較大的路段縱坡，應(yīng)根據(jù)具體情況將縱坡放緩；平原微丘區(qū)一般不大于2%3%，山嶺重丘區(qū)一般不大于4%5%。車站縱坡地面和高架橋的車站站臺段線路應(yīng)設(shè)置在平道，在困難地段可設(shè)在不大于8的坡道。設(shè)在隧道內(nèi)的車站線路縱坡盡可能平緩，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不宜大于5。 最小縱坡 隧道內(nèi)的最小坡度主要為滿足縱向排水需要，一般情況下線路坡度與排水溝坡度取一致，隧道內(nèi)線路坡度一般不小于3。車場線設(shè)在不大于1.5的坡道上，較大坡度停車不穩(wěn)，易發(fā)生溜車的危險事故。為了便于道岔的養(yǎng)護與維修，道岔應(yīng)鋪在較緩的坡道上，一般規(guī)定設(shè)在不大于5的坡度上，在困

25、難的條件下可設(shè)在不大于10的坡度上。隧道內(nèi)折返線和存車線，既要保持隧道內(nèi)最小的排水坡度，又需滿足停放車輛和檢修作業(yè)的要求，一般選取20。豎曲線 為了緩和變坡度的急劇變化，使列車通過變坡點時產(chǎn)生的附加加速度不超過允許值，相鄰坡度差大于或等于2時，應(yīng)設(shè)豎曲線。地下鐵道若為鋼筋混凝土的整體道床，其彈性變形量比地面鐵路碎石道床小得多，所以地下鐵道設(shè)置豎曲線的要求要高。拋物線形曲率漸變，更適合列車運行，但鋪設(shè)和養(yǎng)護復(fù)雜，豎曲線通常為圓曲線形。(四)豎曲線是縱斷面上的圓曲線。(1)豎曲線半徑的選?。骸⒓夎F路為10000m級鐵路為5000m(2)豎曲線設(shè)定的條件：在、級鐵路上相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于3，級鐵

26、路大于4時，應(yīng)以圓曲線連接。地鐵坡段長度在列車通過變坡點時要產(chǎn)生附加離心力和附加加速度。為行車平穩(wěn)考慮，宜設(shè)置較長的坡段。為了適應(yīng)線路高程的變化，坡段也不能太長，否則將引起較大的工程量，給施工帶來困難。因此應(yīng)綜合考慮兩者的影響來確定最短坡段長度。 一般情況下，當(dāng)線路縱向最小坡段小于列車長度時，可以使一列車長范圍內(nèi)只有一個變坡點，以避免變坡點附加力疊加及附加力頻繁變化的影響，保證行車的平穩(wěn)。坡段長度還應(yīng)滿足豎曲線既不相互重疊，又能相隔一定距離，兩豎曲線夾直線長度不宜小于50M，以利于列車運行和線路的維修。輕軌高架坡段長度對于輕軌高架線，坡段最小長度不短于遠(yuǎn)期列車長度，同時保證兩豎曲線間夾直線不小

27、于25m。對于大坡道，由于牽引功率限制，對于60坡度限長50m；50坡度限長1000m。小于50坡道不限。豎曲線的切線長度外矢距 2.4 軌道的幾何形位軌道幾何形位是指軌道各部分的幾何形狀、相對位置和基本尺寸。 從軌道橫斷面上來看，軌道的幾何形位包括軌距、水平、外軌超高和軌底坡。軌道的兩股鋼軌之間應(yīng)保持一定的距離，為保證機車車輛順利通過小半徑曲線，曲線軌距應(yīng)考慮加寬。兩股鋼軌的頂面應(yīng)置于同一水平面或保持一定水平差。曲線上外軌頂面應(yīng)高于內(nèi)軌頂面，形成一定超高度，以使車體重力的向心分力得以抵消其曲線運行的離心力。軌道兩股鋼軌底面應(yīng)設(shè)置一定的軌底坡，使鋼軌向內(nèi)傾斜，以保證錐形踏面車輪荷載作用于鋼軌斷

28、面的對稱軸上。 從軌道的縱斷面上看，軌道的幾何形位包括軌道的前后高低。鋼軌頂面在縱向上應(yīng)保持一定的平順度，為行車平穩(wěn)創(chuàng)造條件。 軌道是機車車輛運行的基礎(chǔ)直接支承機車車輛的車輪，并引導(dǎo)其前進，因而機車車輛走行部分的基本幾何形位與軌道的幾何形位之間應(yīng)密切配合。軌道幾何形位正確與否，對機車車輛的安全運行、乘客的旅行舒適度、設(shè)備的使用壽命和養(yǎng)護費用起著決定性的作用。影響安全性的因素有軌距、水平、軌向、外軌超高等，這些幾何形位超限是產(chǎn)生機車車輛掉道、爬軌以及傾覆的直接因素。影響旅行舒適度的因素有軌距、軌向、外軌超高順坡及其變化率、緩和曲線線形、前后高低等，這些幾何形位因素直接影響機車車輛的橫向及豎向的加

29、速度，產(chǎn)生相應(yīng)的慣性力，在高速鐵路和快速鐵路中，隨著運行速度的提高，該影響特別顯著。影響設(shè)備使用壽命和養(yǎng)護費用的幾何形位因素包括軌距、軌向、水平、前后高低和外軌超高等，這些因素對鋼軌的磨耗和軌道各部件的受力有較大影響，直接影響?zhàn)B護維修的上作量和費用。軌道的幾何形位 軌道由直線和曲線組成。直線部分的方向應(yīng)保持平直，兩股鋼軌之間應(yīng)保持一定的距離，稱之為軌距；兩股鋼軌的頂面應(yīng)位于同一水平或保持一定的相對高差，稱之為水平；為使鋼軌頂面在有錐形踏面的車輪荷載作用下受力均勻，兩股鋼軌均應(yīng)向內(nèi)傾斜鋪設(shè)，稱之為軌底坡（一般設(shè)1:40的內(nèi)傾度）；軌道的幾何形位對半徑很小的曲線，為保證軌道交通車輛能順利通過，應(yīng)將

30、軌距加寬；為抵消軌道交通車輛通過曲線時的離心力，應(yīng)使外軌頂面略高于內(nèi)軌頂面，形成適當(dāng)?shù)某?；為使軌道交通車輛平穩(wěn)地自直線進入圓曲線，或由圓曲線進入直線，直線與圓曲線間，應(yīng)有一條曲率漸變的緩和曲線，并為外軌逐漸升高、軌距逐漸加寬創(chuàng)造必要的條件。軌距 軌距為兩股鋼軌頭部內(nèi)側(cè)與軌道中線相垂直的距離。因為軌底坡的緣故，所以規(guī)定，軌距應(yīng)在鋼軌頭部內(nèi)側(cè)面下16mm處量取。我國目前已建的幾條城市軌道交通線路的軌距都是采用1 435 mm。 軌距小于1 435mm者統(tǒng)稱為窄軌距。 為使軌道交通車輛能順利通過軌道，軌道的軌距必須略大于輪對寬度，有一定的游間。當(dāng)輪對的一個車輪輪緣與鋼軌貼緊時，另一車輪輪緣與鋼軌之

31、間的游間為（見圖）： Sq式中 S 為軌距；q為輪對寬度。 輪軌游間的大小，對列車運行的平穩(wěn)性和軌道的穩(wěn)定性有重要的影響。如游間太大，則列車運行的蛇行幅度就大，列車左右擺動就大，作用于鋼軌的橫向力就大，動能損失就大，輪軌間撞擊也大，加劇輪軌磨耗和軌道變形，嚴(yán)重時將引起撐道脫線，危及行車安全。如游間太小，則增加行車阻力和輪軌磨耗，嚴(yán)重時還可能楔住輪對、擠翻鋼軌或?qū)е屡儡壥录?，危及行車安全。隨著行車速度的口益提高，目前世界上一些國家正致力于通過試驗研究的辦法得到游間的合理取值。 軌向是指軌道中心線在水平面上的平順性經(jīng)過運營的直線軌道并非直線、而是由許多波長10一20m的曲線所組成，因其曲度很小，故

32、通常不易察覺。若直線不直則必然引起列車的蛇行運動。在行駛快速列車的線路上，線路方向?qū)π熊嚨钠椒€(wěn)性具有特別重要的影響。相對軌距來說，軌道方向往住是行車平穩(wěn)性的控制因素：只要方向偏差保持在容許范圍以內(nèi)，軌距變化對車輛振動的影響就處于從屬地位。在無縫線路地段，若軌道方向不良，還可能在高溫季節(jié)引發(fā)脹軌跑道事件(軌道發(fā)個明顯的不規(guī)則橫向位移)，嚴(yán)重威脅行車安全。軌底坡由于車輪踏面與鋼軌頂面主要接觸部分是120的斜坡，為了使鋼軌軸心受力，鋼軌也應(yīng)有一個向內(nèi)的傾斜度，因此軌底與軌道平面之間應(yīng)形成一個橫向坡度，稱之為軌底坡?？紤]在機車車輛的動力作用下，軌道發(fā)生彈性擠開，軌枕產(chǎn)生撓曲和彈性壓縮，加上墊板與軌枕不

33、密貼，道釘?shù)目蹓毫Σ蛔愕纫蛩?，實際軌底坡與原設(shè)計軌底坡120有較大的出入。另外車輪踏面經(jīng)過一段時間的磨耗后，原來120的斜面也接近140的坡度。所以1965年以后，我國鐵路的軌底坡統(tǒng)一改為140。曲線軌道的軌距加寬與超高（1）軌距加寬為使軌道交通車輛能夠平順的通過曲率半徑較小的曲線軌道，對軌距要適當(dāng)加寬。加寬軌距通過將曲線軌道的內(nèi)軌向曲線中心方向移到，并在緩和曲線長度范圍內(nèi)完成，曲線外軌位置保持不變，我國曲線軌距加寬標(biāo)準(zhǔn)見下表。曲線半徑 mR350350R300R300軌距加寬 mm0515 機車車輛進入曲線軌道時，仍然存在保持其原有行駛?cè)胂虻膽T性，只是受到外軌的引導(dǎo)作用方才沿著曲線軌道行駛。

34、在小半徑曲線，為使機車車輛順利通過曲線而不致被楔住或擠開軌道，減小輪軌間的橫向作用力，以減少輪軌磨耗，軌距要適當(dāng)加寬。加寬軌距，系將曲線軌道內(nèi)軌向曲線中心方向移動曲線外軌的位置則保持不變。曲線軌道外軌超高 為了平衡車輛經(jīng)過曲線軌道時的離心力，需在曲線軌道上設(shè)置外軌超高，即把曲線外軌適當(dāng)抬高。借助車輛重力的分力平衡離心力，從而達(dá)到內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻、垂直磨耗均等使旅客不因離心加速度的存在而感到不舒適提高線路橫向穩(wěn)定性，保證行車安全 假定a0對應(yīng)的vvp，則： 注意： 曲線地段的外軌設(shè)有超高，軌枕處于傾斜狀態(tài)。當(dāng)其傾斜到一定程度時，內(nèi)股鋼軌中心線將偏離垂直線而外傾，在車輪荷載作用下有可能推翻鋼軌

35、。因此，在曲線地段應(yīng)視其外軌超高值而加大內(nèi)軌的軌底坡。傾覆穩(wěn)定性任何一條曲線軌道，均按一定的平均速度設(shè)置超高。在既定的超高條件下，通過該曲線的列車最高速度和最低速度必定受到限制，低速和高速行駛均有列車傾覆的危險。低速行駛通過外軌最大超高允許值來限制。高速行駛通過最高行車速度來限制。采用末被平衡超高度的容許值，來限制曲線行車，是保證行車安全的一項重要指標(biāo)。2.5 限界 限界確定的原則根據(jù)地鐵和輕軌車輛輪廓尺寸和性能、線路特性、設(shè)備安裝及施工方法等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟綜合比較確定的空間尺寸稱為限界。車輛限界應(yīng)根據(jù)車輛主要尺寸等有關(guān)參數(shù)，并考慮靜態(tài)和動態(tài)情況下，所達(dá)到的橫向和豎向偏移量及偏移角度，按可能產(chǎn)

36、生的最不利情況確定。為了確保運營的安全，各種建（構(gòu)）筑物和設(shè)備均不能侵入限界。 鐵路限界機車車輛限界：車輛寬度和高度的最大尺寸；建筑限界：建筑至鐵路中心線的最小距離。限界地鐵和輕軌限界應(yīng)包括車輛限界設(shè)備限界建筑限界接觸軌和接觸網(wǎng)限界 接觸軌受電的車輛主要尺寸應(yīng)符合如下規(guī)定：車體長度19000mm；兩車鉤中心距離19 520mm；車輛最大寬度為2800mm；車輛高度為3 515mm；車輛定距為12 600mm；固定軸距2 300mm；地板面距軌頂?shù)母叨葹? 100mm；受流器安裝尺寸：受流器端部距車體橫向中心為1473mm；受流器中心距軌道頂部高度為140mm。地鐵隧道限界 地鐵隧道限界區(qū)間高架

37、橋面建筑限界 小結(jié)2.1 選線及車站分布2.2 線路平面 最小曲線半徑、夾直線長度、最小圓曲線長度以及緩和曲線線型和長度。2.3 線路縱斷面 主要技術(shù)要素有坡度、坡段長度及豎曲線。豎曲線參數(shù)又包括曲線半徑、豎曲線長度、外矢距等。2.4 軌道的幾何形位 軌距；稱之為軌底坡（一般設(shè)1:20的內(nèi)傾度）。曲線軌道的軌距加寬；外軌超高；緩和曲線2.5 限界 車輛限界、設(shè)備限界、建筑限界、接觸軌和接觸網(wǎng)限界 思考題1 確定軌道交通線路走向的基本原則？路網(wǎng)規(guī)劃對城市發(fā)展的影響？2 軌道交通線路平面主要技術(shù)要素有哪些？ 3 軌道交通線路縱斷面主要技術(shù)要素有哪些？4 對曲線軌道，為什么要規(guī)定的最小圓曲線半徑和外

38、軌超高？5 地鐵和輕軌的車輛限界是根據(jù)哪些因素確定的？鐵路工程本講主要內(nèi)容（1）鐵路工程的基本組成（2）高速鐵路（3）地鐵（4）城市輕軌（5）磁懸浮鐵路鐵路工程的基本組成 線路：路基和上部結(jié)構(gòu)鐵路工程設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）在經(jīng)濟上論證所設(shè)計線路在交通運輸系統(tǒng)中的地位、作 用和經(jīng)濟效益，說明其可行性（2）根據(jù)鐵路的技術(shù)等級（I、II、III級）、勘測的地形地物 在技術(shù)上選擇線路即線路的平面和縱剖面設(shè)計（3）設(shè)計路基、線路上部結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道等（4）進行車站、機務(wù)、給水、供電、鐵路信號等項目的設(shè)計鐵路定線在地形圖上或地面上選定路線的走向，并確定線路的空間位置。在復(fù)雜的自然條件和人文地理條件下，選出

39、既能以最少的人力、物力、財力，盡量少改變自然狀態(tài)，又能安全、迅速、舒適，保證輸送能力的線路。原則：1、輸送能力和運輸發(fā)展相適應(yīng) 2、確保鐵路安全和環(huán)境保護 3、兼顧鐵路和社會經(jīng)濟效益 4、協(xié)調(diào)機車牽引性能和線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 5、充分利用合理先進科學(xué)技術(shù) 路基承受并傳遞軌道重力及列車動態(tài)作用的地面結(jié)構(gòu)物，是軌道的基礎(chǔ)。包括路基體和附屬設(shè)施兩部分。路基分為：路堤、路塹、半路堤半路塹路基體：路基面、路肩和路基邊坡路基附屬設(shè)施：排水設(shè)施（排水溝）、防護設(shè)施（種草種樹）與加固設(shè)施（擋土墻、扶壁支擋結(jié)構(gòu)）等。路基要滿足三個基本要求：1、具有足夠的承載力和剛度2、具有足夠的整體穩(wěn)定性3、具有足夠的水溫穩(wěn)定性鐵路

40、的上部結(jié)構(gòu)鋼軌、軌枕、道床、道岔鋼軌：要求有足夠的承載能力、抗彎強度、斷裂韌性、 穩(wěn)定性及耐腐性能標(biāo)準(zhǔn)鋼軌 ：70、60、50、43、38kg/m；長度：25m、12.5m軌枕：鋼軌的支座，要求有足夠的強度、彈性和耐久性 主要有木枕和預(yù)應(yīng)力混凝土枕；長度一般為2.5m軌道分類：特重、重、次重、中、輕型 5個等級 道床：鋪設(shè)在路基頂面上的道渣層 鐵路橫剖面上部結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性取決于鋼軌類型、軌枕類型和密 度、道床類型和厚度等因素道岔：鐵路線路、線路間連接和交叉設(shè)備的總稱 軌排的組裝、運送和鋪設(shè)6.2 高速鐵路鐵路速度的分檔：常速（100120km/h ）； 中速（120160km/h） ；準(zhǔn)高

41、速或快速（160200km/h ）；高速（200400km/h）； 特高速（400km/h以上）高速鐵路優(yōu)點：節(jié)省能源 ；保護環(huán)境； 安全； 舒適； 省時對高速鐵路的要求包括：鐵路沿線的信號與通訊自動化管理；鐵路機車和車輛的減震和隔聲要求；對線路平、縱斷面的改造；加強軌道結(jié)構(gòu)，改善軌道的平順性和養(yǎng)護技術(shù)等地鐵施工技術(shù)盾構(gòu)法 盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)(Shield)作為施工機械在地面下以暗挖修筑隧道的一種施工方法。盾構(gòu)是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐，既能支撐地層壓力，又能作為活動鋼制圓形或半圓形裝置在地層中推進。盾構(gòu)是通過軟弱含水層，特別是江河底、海底以及城市中心區(qū)修建隧道的一種機械，是一種集開挖

42、、支護、推進、襯砌等多種作業(yè)一體化的大型暗挖隧道施工機械，主要用于軟弱、復(fù)雜地層的隧道施工。第一節(jié) 盾構(gòu)法施工流程一、盾構(gòu)在隧道施工中的作用（1）將隧道前端約二環(huán)襯砌的外周用盾構(gòu)殼體支護，形成外部支撐，在盾殼的掩護下開挖地層及裝配隧道襯砌。（2）盾構(gòu)殼體為內(nèi)部結(jié)構(gòu)所支撐，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中如有必要時可添設(shè)水平及豎向隔板，將盾構(gòu)分隔成一些小工作室，既增加了盾構(gòu)的剛度又帶來了操作上的方便。（3）盾構(gòu)后部盾尾部分無內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，可在其掩護下拼裝隧道襯砌。（4）盾構(gòu)的掘進靠液壓千斤頂在已拼裝好的隧道襯砌環(huán)上向前推進。二 盾構(gòu)法施工工序流程（1）在盾構(gòu)法隧道的起始端和終端各建一個工作井。（2）盾構(gòu)在起始端工作

43、井內(nèi)安裝就位。（3）依靠盾構(gòu)千斤頂推力將盾構(gòu)從起始端工作井的墻壁開孔處推出。（4）盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計中軸線推進，在推進的同時不斷出土和安裝襯砌管片。（5）及時地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動和固定襯砌環(huán)位置。（6）盾構(gòu)進入終端井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進。第二節(jié) 盾構(gòu)法施工技術(shù)要求一、盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點及適用范圍（一）盾構(gòu)施工法的優(yōu)點 1安全性 盾構(gòu)施工方法屬于暗挖施工，具有良好的隱蔽性，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，能較經(jīng)濟合理地保證隧道安全施工，可在盾構(gòu)支護下安全地進行開挖、襯砌等。 2高效率 盾構(gòu)的推進、出土、拼裝襯砌等可全部機械化、自

44、動化作業(yè)，施工勞動強度較低，而掘進速度比較快。 3危害小 施工中噪聲、振動引起的公害小對周圍環(huán)境沒有干擾；隧道穿越河底、海底及地面建筑群下部時，可完全不影響航道通行和地面建筑正常使用。4經(jīng)濟性 適宜在不同顆粒條件下的土層中施工，多車道的隧道可做到分期施工，分期運營，可減少一次性投資；在松軟含水地層中修筑埋置深度較大的長大隧道，具有經(jīng)濟、技術(shù)、安全等方面的優(yōu)越性。（二）盾構(gòu)施工法的缺點 1重復(fù)利用率低 盾構(gòu)是一種價格較昂貴，針對性很強的專用施工機械，對每一座采用盾構(gòu)法施工的隧道，均應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、襯砌結(jié)構(gòu)斷面尺寸的大小進行專門制造、運送、拼裝與拆卸等，且設(shè)備較復(fù)雜。因此，一般不能隨

45、便將其他隧道施工用的盾構(gòu)重復(fù)使用。 2施工復(fù)雜 盾構(gòu)施工需要有氣壓供應(yīng)設(shè)備、人工并點降水、襯砌管片預(yù)制、襯砌結(jié)構(gòu)的防水設(shè)施及施工堵漏、隧道內(nèi)的運輸、施工測量、場地布置、拼裝與拆卸工作并等施工技術(shù)的密切配合才能順利施工；且用氣壓法施工時，會遇到壓縮空氣泄出倔壓病等問題。 3適用性受限 當(dāng)工程對象規(guī)模較小時，工程造價相對較高，如對于短于750m的隧道，有統(tǒng)計資料顯示，被認(rèn)為是不經(jīng)濟的；對隧道曲線半徑過小或隧道埋深較淺時，施工因難較大(對水底隧道當(dāng)覆蓋土太淺時施工反而不太安全)；盾構(gòu)一次掘進的長度有限，國內(nèi)、外的施工實績分別為l400m和2500m左右。面且技目前的水平，盾構(gòu)直徑難以做到過大，一般認(rèn)

46、為：直徑D12m時為超大型盾構(gòu)，世界最大直徑為14.14m。 4工作條件差 當(dāng)盾構(gòu)法施工采用全氣壓方法以疏干和穩(wěn)定地層時，由于施工條件較差，因此對勞動保護要求較高。當(dāng)采用氣壓施工時，工作面周圍1Mm范圍有缺氧和枯井的情況，井且有隧道冒頂和施工人員因減壓不當(dāng)而患減壓病(沉箱病)的危險。 5地表變形不易控制 用盾構(gòu)法施工時，在隧道上方一定范圍內(nèi)，尤其是飽和含水松軟土層很難防止地表沉陷，而且拼裝襯砌時對整體防水技術(shù)要求很高。 (三)盾構(gòu)法施工的適用范圍 現(xiàn)代的盾構(gòu)能適用于各種復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，從流動性很大的第四紀(jì)淤泥質(zhì)土層到中風(fēng)化和微風(fēng)化巖層。既可用來修建小斷面的區(qū)間隧道，也可用來修建大

47、斷面的車站隧道。而且施工速度快(540m/d)，對控制地面沉降有較大把握。但應(yīng)指出，盾構(gòu)法施工需要較長的時間和較高的投資用于質(zhì)構(gòu)與附屬設(shè)備的設(shè)計和制造，以及建造端頭工作井等工程設(shè)施。同時，盾構(gòu)法的施工技術(shù)方案和施工細(xì)節(jié)對圍巖條件的依賴件，較之其他方法尤甚，這就要求事先對沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件做細(xì)致的勘探工作，井要根據(jù)圍巖的復(fù)雜程度做好各種應(yīng)變的準(zhǔn)備。因此，在地面交通繁忙，地面建筑韌和地下管線密布，對地面沉降要求嚴(yán)格的城區(qū)不宣采用明挖法，且地下水發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，或隧道很長而又工期要求緊迫，不能采用較為經(jīng)濟的礦山法時，采用盾構(gòu)法施工才是經(jīng)濟合理的。二、盾構(gòu)分類與構(gòu)造(一)盾構(gòu)的分類 盾構(gòu)

48、的類型很多，可按盾構(gòu)的斷面形狀、開挖方式、盾構(gòu)前部構(gòu)造和排水與穩(wěn)定開挖面方式進行分類。按盾構(gòu)斷面形狀不同可將盾構(gòu)分為：圓形、拱形、矩形和馬蹄形四種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可采用通用構(gòu)件，易于更換，因而應(yīng)用較廣泛。按開挖方式不同可將盾構(gòu)分為：手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式三種。按盾構(gòu)前部構(gòu)造不同可將盾構(gòu)分為：敞胸式和閉胸式兩種。按排除地下水與穩(wěn)定開挖面的方式不同可將盾構(gòu)分為：人工并點降水、泥水加壓、土壓平衡式的元氣壓盾構(gòu)，局部氣壓盾構(gòu)，全氣壓盾構(gòu)等。 按開挖面與作業(yè)室之間隔墻構(gòu)造可分為全敞開式、半敞開式及密封式三種。(二)盾構(gòu)的構(gòu)造 1手工挖掘式盾構(gòu) 手工挖

49、掘式盾構(gòu)是盾構(gòu)的最基本形式，多用于開挖面基本能自穩(wěn)的土層中，主要由盾殼、支護結(jié)構(gòu)、推進機構(gòu)、拼裝機構(gòu)和附屬設(shè)備等五部分組成。(1)盾殼 盾殼為鋼板焊成的圓形殼體，由切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分組成。 切口環(huán) 切口環(huán)位于盾構(gòu)的前部，前端設(shè)有刃口，施工時可以切人土中。刃口大都采用耐磨鋼材焊成，加勁肋也制成坡形，從而減少切入阻力，在穩(wěn)定的地層中切口環(huán)上下長度可以相等，在開挖面不能自穩(wěn)的地層(淤泥、流砂)中切口環(huán)頂部比底部長，長出部分稱前檐，以掩護工人在開挖面安全地開挖。有的盾構(gòu)設(shè)活動前檐靠干斤頂操縱可以向前伸長，以增加掩護長度。一般切口環(huán)不易過長，否則將使盾構(gòu)穩(wěn)定性變差，增大盾構(gòu)推進阻力。 支承環(huán) 支

50、承環(huán)位于盾構(gòu)的中部，是盾構(gòu)受力的主要部分，它由外殼、環(huán)狀加強肋和縱向加強肋組成，環(huán)狀加強肋焊在支承環(huán)兩端，縱向加強肋焊在環(huán)狀加強肋之間，盾構(gòu)千斤頂就布置在此間并將千斤頂推力傳給殼體。為增加盾構(gòu)剛度須加固支承環(huán)，在支承環(huán)內(nèi)安設(shè)豎向和水平向隔板形成井字型隔架，二層水平隔板上設(shè)置工作平臺：盾尾 盾尾位于盾殼尾部，由環(huán)狀外殼與安裝在內(nèi)側(cè)的密封裝置構(gòu)成。其作用是支承坑道周邊，防止地下水與注漿材料被擠入盾構(gòu)隧道內(nèi)。同時也是進行隧道襯砌組裝的地方。盾盡的環(huán)狀外殼大都用高強度薄型鋼板制作，以減少盾構(gòu)向前推進后留下的環(huán)狀間隙。 盾尾密封材料一殷安裝在盾尾鋼板和管片外表面之間，除了具有防止注槳材料和地下水漏入盾構(gòu)

51、的作用外，在后面所述泥水加壓盾構(gòu)和土壓平衡盾溝中，還有保持其各自泥漿壓力的作用。為了提高密封性，有時要安裝幾段密封材料；安裝的段數(shù)，必須根據(jù)盾構(gòu)外徑、地質(zhì)條件和施工中是否更換密封材料等條件決定。密封材料有橡膠、樹脂、銅、不銹鋼或由它們組合面成。密封材料的形狀有板狀、刷子狀等。密封材料的壽命依其材質(zhì)、構(gòu)造面定，此外還與管片材質(zhì)及組裝精度有關(guān)。 手工挖掘式盾構(gòu)的盾尾密封裝置，多采用雙級密封裝置結(jié)構(gòu)(圖55)。 (2)支護結(jié)構(gòu) 支護結(jié)構(gòu)一般由活動前檐、活動工作平臺和支護擋板構(gòu)成。 活動前據(jù) 活動前檐由多塊扇形體組成，位于切口環(huán)拱部的滑槽和滾輪滑道內(nèi)。扇形體的前端帶有特殊的刃口，后端與千斤頂一端相連，

52、千斤頂?shù)牧硪欢吮还潭ㄔ谥С协h(huán)后部的橫向隔板上。當(dāng)千斤頂伸出時，推動活動前檐向前伸出，伸出長度為千斤頂?shù)男谐蘯 活動平臺 活動平臺安置于橫向兩層工作平臺內(nèi)。后端與面定在工作平臺內(nèi)的千斤頂相連。當(dāng)千斤頂伸出時，活動平臺沿著工作平臺內(nèi)的軌道向前伸出，伸出長度和千斤頂?shù)纳斐鲂谐滔嗤?支護擋板 支護擋板由擋板與其相連的框架和支護千斤頂構(gòu)成。支護擋板安裝在框架的前端，支護千斤頂一端安裝在框架內(nèi)，另端固定在盾構(gòu)的環(huán)形隔板上或縱向隔板上。千斤頂伸出時，推動框架在支座上滑動將擋板向前推進，伸出長度同千斤頂行程：由于切口環(huán)為傾斜式，上、下兩層的支護擋板伸出長度將有不同。 支護擋板可根據(jù)開挖面情況，每外挖一塊就支

53、護一塊，根據(jù)需要可在較大區(qū)域內(nèi)對開挖面進行支護。為確保盾構(gòu)在推進過程中，不影響支護擋板的作用，支護千斤頂?shù)男谐桃榷軜?gòu)千斤頂長出100300mm。 (3)推進機構(gòu) 推進機構(gòu)主要由盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備組成。盾構(gòu)千斤頂沿支承環(huán)圓周均勻分布，千斤頂?shù)呐_數(shù)和每個千斤頂推力要根據(jù)盾構(gòu)外徑、總椎力大小、襯砌構(gòu)造、隧道斷向形狀等條件而定。 盾構(gòu)千斤頂支座一般用鉸接形式與千斤頂端部聯(lián)結(jié)，以使千斤頂推力能均勻分布在襯砌端面上，尤其在曲線段施工時鉸接支座更有必要。 推進機構(gòu)的液壓設(shè)備主要由液壓泵、驅(qū)動馬達(dá)、操作控制裝置、油冷卻裝置和輸油管路組成。除操作控制裝置安裝在支承環(huán)工作平臺上外，其余大多數(shù)都安裝在盾構(gòu)后面的

54、液壓動力臺車上。 (4)拼裝機構(gòu) 拼裝機構(gòu)即為襯砌拼裝器其主要設(shè)備為舉至臂，以液壓為動力。一般舉重臂安裝在支承環(huán)后部。中小型盾構(gòu)因受空間限制也有的安裝在盾構(gòu)后面的臺車上。舉重臂可以作旋轉(zhuǎn)、徑向運動，還能沿隧道中線作往復(fù)運動，完成這些運動的精度應(yīng)能保證待裝配的襯砌管片的螺栓孔與已拼裝好的管片螺栓孔對好，以便插入螺校固定。 常用的襯砌拼裝器有環(huán)形式、中空軸式、齒輪齒條式三種，其中以環(huán)形拼裝器(圖56)最多。 (5)附屬設(shè)備 手工挖掘式盾構(gòu)的附屬設(shè)備較簡單，主要為液壓動力臺車、排水注漿設(shè)備臺車以及真圓保持器等。 真圓保持器是為把襯砌環(huán)組裝在正確位置上而設(shè)置的調(diào)整設(shè)備，以頂伸式為最多(圖57)。 手工

55、挖掘盾構(gòu)施工時，其工作過程為：開啟全部或大部分盾構(gòu)千斤頂，盾構(gòu)在千斤頂推力作用下向前推進，切口環(huán)切人土層中，如開挖面自穩(wěn)性好，開挖作業(yè)即可在切口環(huán)的保護下進行。當(dāng)開挖面自穩(wěn)性較差時，可開啟活動前檐千斤頂使前檐貫入土層中，或同時時開啟支護千斤頂與活動平臺一起頂住開挖面，保證開挖作業(yè)的正常進行。盾構(gòu)千斤頂不斷地伸出，盾構(gòu)切口環(huán)不斷地切人土層，直到盾構(gòu)千斤頂伸出全部行程為止，這時盾構(gòu)向前移動一個襯砌環(huán)的寬度。此時即可用拼裝機進行管片襯砌作業(yè)和其他輔助作業(yè)，完成一個工作循環(huán)。 2半機械化盾構(gòu) 半機械化盾構(gòu)是在手工挖掘式盾構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種盾構(gòu)。它保留了手工挖掘式盾構(gòu)的優(yōu)點，克服了勞動強度大、效率

56、低的缺點，將下半部的手工開挖改為機械開挖，減輕了勞動強度提高了勞動效率。在土質(zhì)條件適合時，就成為盾構(gòu)施工的首選盾構(gòu)而受到重視。半機械化盾構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、施工效率較同等特點，主要用于開挖面基本上能白穩(wěn)且又無水的土層中。下部的開挖機械根據(jù)不同地質(zhì)條件可采用不同的挖掘機械。 3泥水加壓盾構(gòu) 泥水加壓盾構(gòu)由盾殼、開挖機構(gòu)、推進機構(gòu)、送排泥漿機構(gòu)、拼裝機構(gòu)，附屬機構(gòu)等組成。 (1)盾殼 泥水加壓盾構(gòu)的盾完基本上同手工挖掘式盾構(gòu)的盾殼。不同之處在于切口環(huán)為平直式，環(huán)口呈內(nèi)錐形切口；支承環(huán)兩端無井字形支撐架。盾尾密封裝置為多級密封結(jié)構(gòu)。 (2)開挖機構(gòu) 開挖機構(gòu)由切削刀盤、泥水室、泥水?dāng)嚢柩b置，刀

57、盤支承密封系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動系統(tǒng)等部分組成o 切削刀盤 切削刀盤包括：刀盤，主、副刀槽，主、副刀梁，切削刀頭，轉(zhuǎn)鼓等。刀盤盤面開有呈放射狀的主、副刀槽，盤背面焊有徑向與環(huán)向加勁肋和環(huán)形座，環(huán)形座將刀盤、刀梁聯(lián)結(jié)成一體。刀槽開口大小與主、副刀槽的個數(shù)取決于土質(zhì)、地下水量、開挖速度、礫石大小等因素。刀梁有主、副刀梁，均在刀槽的中間，斷面呈箱形，是開挖機構(gòu)中的傳力與承力結(jié)構(gòu)。刀梁上面定著刀頭，刀頭分切削刀、超挖刀、切割刀、保護刀等。 數(shù)量最多的是切削刀，呈環(huán)狀或螺旋狀，安裝于刀架上。轉(zhuǎn)鼓呈階梯形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，前端有凸臺，通過凸臺與切削刀盤上的環(huán)形座相聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)鼓的后端聯(lián)結(jié)有環(huán)狀接盤接盤上有內(nèi)、外齒圈供馬達(dá)驅(qū)動

58、刀盤做正、逆轉(zhuǎn)。 泥水室 由切削刀盤、切口環(huán)、錐形切口、固定鼓、支承密封結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)鼓、圓形隔板圍成的區(qū)域稱為泥水室。在泥水室的上部有壓力泥水的進人口，下部有攪拌器和泥漿排出口。泥水室和開挖面之間只有刀槽，刀盤與切口環(huán)端部接縫處是相通的，其余為完全封閉狀態(tài)。 刀盤支承系統(tǒng) 泥水加壓盾構(gòu)刀盤支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨刀盤支承形式不同而異。周邊支承式的結(jié)構(gòu)由固定鼓、轉(zhuǎn)鼓、復(fù)合式或多唇式密封環(huán)、徑向、軸向軸承等組成。 大型泥水加壓盾構(gòu)常用周邊支承式支承刀盤。這種支承式具有作業(yè)空間大、受力較好等特點。中小型泥水加壓盾構(gòu)的刀盤多用中心支承式。 (3)推進機構(gòu)、拼裝機構(gòu)、真圓保持器 泥水加壓盾構(gòu)的推進機構(gòu)、拼裝機構(gòu)、真

59、圓保持器基本上同手工挖掘式盾構(gòu)的推進機構(gòu)、拼裝機構(gòu)、真圓保持器，僅結(jié)構(gòu)尺寸大小、數(shù)量、行程、功率大小不同而已。 (4)送、排泥機構(gòu) 送、排泥機構(gòu)由送泥水管、排泥漿管、閘門、碎石機、泥漿泵、驅(qū)動機構(gòu)、流量監(jiān)控機構(gòu)等組成。該機構(gòu)大部分設(shè)備都安裝在盾構(gòu)后端的后續(xù)臺車上。 (5)附屬機構(gòu) 泥水加壓盾構(gòu)的附屬機構(gòu)由操作控制設(shè)備、泥水處理設(shè)備等組成。 操作控制設(shè)備 操作控制設(shè)備包括開挖面狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備、盾構(gòu)位置與狀態(tài)的檢測控制設(shè)備、泥漿的輸送與排出的控制設(shè)備等。 后續(xù)臺車設(shè)備 后續(xù)臺車設(shè)備有以下幾組平板車：動力組臺車，自動閘門臺車，碎石機臺車，差壓式密度計臺車、注漿設(shè)備臺車、送排泥泵臺車等。上述這些后續(xù)臺車是與盾構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起的。 泥水處理設(shè)備 泥水處理設(shè)備由泥漿制