第一章 地鐵工程概論

《城市地鐵及施工》地鐵車站地鐵車廂地鐵列車北京地鐵地鐵候車當(dāng)今城市交通的問(wèn)題擁擠的交通交通問(wèn)題交通擁擠環(huán)境污染交通事故土地消耗能源消耗交通問(wèn)題—交通擁擠研究表明，城區(qū)交通流速度每十年降低5%，擁擠的嚴(yán)重性隨城市規(guī)模的增加而增加。春運(yùn)的擁擠。交通問(wèn)題—環(huán)境污染尾氣、噪音。提倡小排量汽車，禁止鳴笛。交通問(wèn)題—交通事故每年約有250000人死于交通。10000000人受傷。交通問(wèn)題—土地消耗停車場(chǎng)，高速路進(jìn)出口。交通問(wèn)題—能源消耗加油困難。第一節(jié)交通方式與城市發(fā)展交通的地位一、交通是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。二、與人們生活息息相關(guān)。交通方式對(duì)城市的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、形態(tài)等有著至關(guān)重要的影響。西方國(guó)家城市交通方式的發(fā)展大致經(jīng)歷了步行和馬車時(shí)代、有軌電車時(shí)代、汽車時(shí)代和綜合交通時(shí)代。步行和馬車時(shí)代這一時(shí)期人們的活動(dòng)半徑很小，城市一般都呈現(xiàn)以商業(yè)活動(dòng)為中心的相對(duì)密集的同心圓形狀，其半徑一般不超過(guò)步行從居住地到工作場(chǎng)所、商店以及娛樂(lè)場(chǎng)所的距離，城市規(guī)模較小，人口居住密度較高。有軌電車時(shí)代有軌電車的出現(xiàn)極大地提高了城市居民的出行方便性。從18世紀(jì)未開(kāi)始，歐洲資本主義大工業(yè)的誕生促進(jìn)了人口向城市集中，有軌電車作為最早被大量利用的城市機(jī)動(dòng)化交通工具，19世紀(jì)末期在歐美等國(guó)家迅速得到普及，為早期城市的工業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展立下了汗馬功勞。從1889—1892年短短3年間，全美的城市基本都使用了有軌電車系統(tǒng)。到20世紀(jì)初，美國(guó)共有32180km的電車線路，成為人們通行的主要交通工具。汽車時(shí)代20世紀(jì)初期，美國(guó)率先開(kāi)始進(jìn)入私人小汽車時(shí)代，至20-30年代，美國(guó)已經(jīng)擁有小汽車近3000萬(wàn)輛。小汽車的出現(xiàn)，極大地提高了人們出行的靈活性、方便性，使有軌電車干線之間、郊區(qū)之間的交通手段得到加強(qiáng)，同時(shí)無(wú)軌公共汽車拓寬了原來(lái)有軌電車的軌道線路兩側(cè)狹長(zhǎng)走廊型的交通通道，使城市居民出行的便捷性提高。隨著城市快速干道與高速公路的修建以及小汽車的普及，有軌電車逐步萎縮，汽車交通在城區(qū)及城郊之間的運(yùn)輸逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。汽車時(shí)代

綜臺(tái)交通時(shí)代

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，解決現(xiàn)代大城市交通問(wèn)題的根本出路在于建立一個(gè)以軌道交通系統(tǒng)為骨干，以道路交通為主體，多種交通方式相結(jié)合的綜合交通系統(tǒng)與汽車交通相比，軌道交通在土地利用、維持城市持續(xù)發(fā)展等方面較為有利：同時(shí)還能減緩由汽車交通帶來(lái)的環(huán)境污染、消耗能源、交通事故頻發(fā)等一系列社會(huì)問(wèn)題。第二節(jié)城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀（1）初步發(fā)展階段(1863年-1924年)1863年世界上第一條地鐵在倫敦建成通車，列車用蒸汽機(jī)車牽引，線路全長(zhǎng)約6．4km。在這一階段，歐美的城市軌道交通發(fā)展較快，除有軌電車外．還有13個(gè)城市建成了地鐵。

(2)停滯萎縮階段(1924年—1949年)

歐美汽車工業(yè)的發(fā)展和普及，致使城市執(zhí)道交通停滯不前。由于私人汽車的靈活性和便捷性．私人汽車成為主流交通工具。而軌道交通因投資大，建設(shè)用期長(zhǎng)，發(fā)展緩慢，這一階段只有5個(gè)城市發(fā)展了城市地鐵。

(3)再發(fā)展階段(1949年—1969年)

隨著汽車數(shù)量激增，城市道路開(kāi)始堵塞、行車速度下降，同時(shí)汽車交通帶來(lái)的空氣污染、噪聲、能耗、停車位等問(wèn)題日益嚴(yán)重，軌道交通因此得到了重視和再發(fā)展，而且從歐美擴(kuò)展到日本、中國(guó)、韓國(guó)、巴西、伊朗、埃及等歐美以外的國(guó)家。這期間有17個(gè)城市新建了地鐵。

(4)高速發(fā)展階段(1970年至今)

這一時(shí)期，世界范圍內(nèi)城市化進(jìn)程加快，人口向城市集聚，世界許很多國(guó)家都確立了優(yōu)先發(fā)展軌道交通的方針，各大城市均將軌道交通納入城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展現(xiàn)劃，發(fā)展中國(guó)家也不例外，地鐵、輕軌和共他軌道交通成了城區(qū)出行的主流交通工具。2．我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展

1908年上海第一條有軌電車線路建成，由掙安守行駛至外灘，全長(zhǎng)6．04km，這是中國(guó)最早的城市公共交通。

1969年10月我國(guó)第一條地鐵在北京建成通車(1971年投入運(yùn)營(yíng))截止到2003年，我國(guó)軌道交通扦通運(yùn)營(yíng)的城市有北京、香港、臺(tái)北、天律、上海和廣州：正在建設(shè)中的城市有深圳、南京、重慶、沈陽(yáng)、青島、武漢等；列入規(guī)劃或正在籌建的城市右大連、成都、長(zhǎng)春、哈爾濱、鞍山、杭州、寧波、鳥(niǎo)魯木齊、西安、合肥、蘭州、佛山、桂林、昆明、濟(jì)南、福州等，部分城市有望近年開(kāi)工。城市軌道交通概念：服務(wù)于城市客運(yùn)交通，通常以電力為動(dòng)力，在固定導(dǎo)軌上以輪軌運(yùn)行方式為特征的車輛或列車與軌道及各種相關(guān)設(shè)施的總和。第三節(jié)城市軌道交通的分類1．按交通容量分類交通容量即運(yùn)送能力，指單方向每小時(shí)的斷面乘客通過(guò)量。按照不同的交通容量范圍，軌道交通可分為特大、大、中、小容量四種系統(tǒng)，如表1—3所示。2．按敷設(shè)方式分類按敷設(shè)方式可分為隧道(包括地下、山嶺、水下)、高架和地面三種形式。特大、大容量軌道交通在交通較為繁忙的地區(qū)多采用隧道和高架形式，在市郊則可采用全封閉的地面形式；中容量也可兼有三種敷設(shè)形式，且通常不與機(jī)動(dòng)車混行；小容量軌道交通系統(tǒng)一般采用地面形式，可與機(jī)動(dòng)車混行，運(yùn)輸效中較低，相對(duì)于普通公交優(yōu)勢(shì)并不明顯。3．按導(dǎo)向方式分類按導(dǎo)向方式可分為輪軌導(dǎo)向及導(dǎo)向輪導(dǎo)向，一般鋼軌鋼輪系統(tǒng)(地鐵、輕軌、有軌電車)屬前一類型，啟動(dòng)較快；單軌及新交通系統(tǒng)等膠輪車輛屬后一類型。4．按輪軌支撐形式分類輪軌支撐形式，可分為鋼輪鋼軌系統(tǒng)、膠輪混凝土軌系統(tǒng)以及特殊系統(tǒng)。鋼輪鋼軌系統(tǒng)是目前地鐵與輕軌的主流形式．膠輪混凝土軌系統(tǒng)主要指單軌及新交通系統(tǒng)，而特殊系統(tǒng)則包括支撐面置于車輛之上的懸掛式單軌系統(tǒng)、磁懸浮式軌道系統(tǒng)等。第四節(jié)地鐵與輕軌交通的特點(diǎn)1．軌道交通特點(diǎn)如前所述，地鐵和輕軌同屬于城市快速軌道交通的一部分，是種具有快速、安全、能耗低、污染少等優(yōu)點(diǎn)的綠色交通方式。運(yùn)量大

一輛公共汽車的載客量只有40—80人，輕軌一節(jié)車廂載客量為60-150人。地鐵一節(jié)車廂載客量為150—200人；輕軌一般2—6輛編為一組，地鐵為4-10輛一組；每小時(shí)單向輸送能力公共汽車為2000—5000人，輕軌為5000-40000人，地鐵達(dá)30000-70000人，軌道交通輸送能力是公共汽車的2．5-14倍。速度快

一般情況下，公共汽車時(shí)速為10-20km，輕軌時(shí)速為20-40km，地鐵時(shí)速為40-50km，最高達(dá)70-80km，輕軌和地鐵的速度是公共汽車速度的2—4倍。污染少

軌道交通以電力作為動(dòng)力，是一種清潔、綠色的運(yùn)輸方式。能耗少

軌道交通每公里能耗為道路交通的15％-40％占地省按每小時(shí)輸送5萬(wàn)人計(jì)算所需道路寬度是：小汽車180m，公共汽車9m，軌道交通綜合占地僅為道路交通方式的1／3左右，而地鐵和高架式輕軌幾乎不占土地。安全與環(huán)保軌道交通工具的事故率大大低于道路交通工具，噪聲和空氣污染等環(huán)境保護(hù)方面也優(yōu)于道路交通。所以，城市軌道交通是在滿足城市居民交通需求的條件下全社會(huì)總付出最少的方式．也是滿足人文和城市可持續(xù)發(fā)展要求的最佳方式。2地鐵與輕軌的比較

“地鐵”與“輕軌”的稱謂主要來(lái)自于其交通容量的劃分。一般認(rèn)為、地鐵為大容量交通體系(3—6萬(wàn)人／h)，輕軌為中容量交通體系(1—4萬(wàn)人／h)。由此會(huì)對(duì)地鐵與輕軌的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如鋼軌類型、線路坡度、曲線半徑、車輛編組、牽引動(dòng)力等帶來(lái)差異。輕軌概念：軌道交通車輛軸重較輕，施加在軌道上的荷載相對(duì)于市郊鐵路或地鐵的荷載來(lái)說(shuō)較輕。地鐵軸重相對(duì)較重，單方向輸送能力在3萬(wàn)人次/h以上的城市軌道交通系統(tǒng)，一般線路全封閉。第五節(jié)課程主要內(nèi)容城巾軌道交通工程是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，它涉及列交通工程學(xué)、城市交通規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工、車輛與動(dòng)力、通風(fēng)空調(diào)與采暖、給水和徘水、牽引供電、電梯、通信與信號(hào)、防噪、防災(zāi)、投資、運(yùn)營(yíng)管理等多方面內(nèi)容。更宏觀地說(shuō)，它也與區(qū)域經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展和國(guó)防等問(wèn)題密切相關(guān)。因此，關(guān)于軌道交通方面的著述一般都不可能面面俱到，而是各有側(cè)重。課程主要內(nèi)容課程主要闡述城市地鐵與輕軌建設(shè)中的土木工程問(wèn)題，包括：軌道交通線路設(shè)計(jì)軌道結(jié)構(gòu)工程地鐵車站與區(qū)間的結(jié)構(gòu)形式明(蓋)挖法修建地鐵隧道淺埋礦山法修建地鐵隧道盾構(gòu)法修建地鐵隧道沉管法修建地鐵隧道課程要求上課次數(shù)不應(yīng)小于六次提交小論文學(xué)習(xí)方法——主要參考書(shū)劉釗等.地鐵工程設(shè)計(jì)與施工.北京:人民交通出版社,2003.關(guān)寶樹(shù).隧道工程施工要點(diǎn)集.北京:人民交通出版社,2003.王毅才.隧道工程(上冊(cè)).北京:人民交通出版社,1987.王毅才.隧道工程(下冊(cè))