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第2章城市轨道交通系统的设计与施工第2章城市轨道交通系统的设计与施工【学习目标】【教学建议】【理论知识】【实践操作】【评价跟进】【学习目标】1.能够掌握城市轨道交通路网规划与设计的一些基本概念。2.能说出轨道交通线路的种类及其在运营中的作用，能够分析各种辅助线路。3.能够说出限界的种类及作用。4.知道城市轨道交通常用的施工方法。【教学建议】1.教学场地：在教室或多媒体教室中进行，课后可实地参观。2.设备要求：各城市现有轨道交通线网图若干；限界、施工方法挂图或动画演示若干；各种施工机械模型1套。3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，参观学习2课时。1.城市轨道交通路网规划与设计的基本概念线网、线路，线网与线路的关系【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-1天津市快速轨道交通路网规划图1.城市轨道交通路网规划与设计的基本概念城市轨道交通规划设计的构成：①线网规划：路网形态和线路走向的决策过程②线路设计：线路路由、敷设方式及站点选择等线路路由：具体经过的地方【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计1.城市轨道交通路网规划与设计的基本概念线网规划与线路设计各自的关注点线网规划：城市的整体发展（宏观层面）线路设计：线路走向优化、沿线土地开发、地面交通协调（微观层面）【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计2.城市轨道交通线网规划（1）线网规划的意义与作用（2）线网规划的内容（3）线网基本结构形式【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网规划的意义与作用、线网规划的内容、线网基本结构形式意义：支持总体规划、有利于经济发展规划、有利于城市各项设施建设、为控制轨道建设用地和城市轨道交通建设提供依据。（线网规划的好坏会影响城市的整体发展）。作用：①缓解市中心交通压力；②加强主出行方向的速度和容量；③串联城市大型客流集散点；④加强对外交通与市区的联系；⑤节约能源，改善环境；⑥启动内需，聚集商贸和房地产开发，支持旧城区改造和新城区开发。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网规划的意义与作用、线网规划的内容、线网基本结构形式☆城市背景研究☆线网结构研究☆实施规划研究【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网规划的意义与作用、线网规划的内容、线网基本结构形式☆城市背景研究研究对象：城市的自然和人文背景主要依据：城市总体规划和综合交通规划等具体内容：城市现状与发展规划、城市交通现状与发展规划。确立指导轨道交通线网规划的技术政策和规划原则。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网规划的意义与作用、线网规划的内容、线网基本结构形式☆线网结构研究合理规模研究、线网结构研究、线网方案客流测试、线网方案评价等。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网规划的意义与作用、线网规划的内容、线网基本结构形式☆实施规划研究工程条件、建设顺序、附属设施的规划。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计线网基本结构形式（线网中各条线路组成的几何图形）图2-2线网几何结构图形【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计放射形放射形网状放射加环形棋盘加环形棋盘形条带形考虑主客流方向与城市道路结构形式相适应【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计特点：所有线路只有一个换乘站优点：郊区可直达市中心缺点：①换乘站客流大、干扰大，易引起混乱；②换乘站设计施工难度大、费用高，乘客换乘时间长；③郊区与郊区往返不便。放射形结构【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计特点：n条线有n-1个交叉点，且没有网格结构，树枝状。优点：适合沿江或沿山谷条带状发展的城市缺点：①连通性差，线路间换乘不方便；②线路上客流分布不均，行车组织困难。条带形结构【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计特点：线路（至少4条）大多呈平行四边形交叉，网格多为四边形。优点：存在回路、连通性好，乘客换乘选择多；方向简单，运输能力较大；线路和换乘站上客流分布较均匀。缺点：市郊到市中心出行不便棋盘式结构【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计特点：线路（至少3条）多为径向，线路交叉网格多为三角形。优点：市中心线路和换乘站密集而均匀，连通性好；市郊到市中心出行方便。缺点：郊区与郊区往返不便。放射形网状结构【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计特点：集中几何形状叠加构成，如放射加环形、棋盘加环形等。优点：增加整个网络的连通性，疏散客流，减轻了市中心的线路负荷。复合形结构3.城市轨道交通线路设计四阶段：①可行性研究阶段②总体设计阶段③初步设计阶段④施工设计阶段【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计3.城市轨道交通线路设计线路设计的主要内容：1）选线。选线包括选择设计线路走向、路由、车站分布、辅助线分布、线路交叉形式、线路敷设方式等。选线分为经济选线和技术选线。2)线路平面的设计。（直线和曲线的设计）3)线路纵断面的设计。（平道、坡道、竖曲线）4)车站站位的选择。（跨路口、偏路口一侧、两路口之间、道路红线外）【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-3车站位置与路口关系【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计跨路口偏路口一侧两路口之间贴道路红线外侧城市轨道交通线路的级别与分类级别：按线路远期单向客运能力，可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，各等级分别有其相关技术特征(见表)。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计表2-1各级线路相关技术特征分类：城市轨道交通线路按其在运营中的作用，可分为正线、辅助线、车场线。1）正线。正线是指供载客列车运行的线路，贯穿所有车站和区间（如图2-4）。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-4建设中的天津地铁1号线运营正线2)辅助线。辅助线是指为空载列车进行折返、停放、检查、转线及出入段作业所运行的线路，包括折返线、渡线、停车线、车辆段出入线、联络线等。①折返线：城市轨道交通线路一般都比较长，全线的客流分布可能会不太均匀，这时可组织区段运行。区段运行是指列车根据运行调度的要求，在尽端站与中间站或中间站与中间站之间进行列车折返调头，故在这些地方需要为列车设置折返线。折返线除了供运营列车往返运行时的调头转线使用外，有些也可以作为夜间存车使用。常见折返线形式有很多种(见图2-5)。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-5折返线形式双向折返线单向折返线利用交叉渡线折返单渡线折返尽端环形折返【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计②渡线：渡线是指在上下行正线之间(或其他平行线路之间)设置的连接线，通过一组联动道岔达到转线的目的。渡线有单渡线和交叉渡线（如图2-6）之分。渡线单独设置时，用来临时折返列车，增加运营列车调度灵活性；在与其它辅助线合用时，能完成或增强其它辅助线的功能。图2-6交叉渡线【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计③停车线：停车线一般设置在端点站，专门用于停车，也可进行少量检修作业。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-7立体交叉的城市轨道交通线路整体布置图④车辆段出入线：为保证运行列车的停放和检修，在轨道交通沿线适当的位置应设置车辆段，车辆段与正线连接的线路为车辆段出入线。出入线可以设计成双线或单线，与城市道路或其他交通方式的交叉处可采用平交或立交，具体方案要根据远期线路通过能力需要量来确定。车辆段：是车辆停放，检查，整备，运用和修理的管理中心所在地【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计⑤联络线：联络线主要是两条正线间的连接线，主要有以下作用：车辆送修的通道；调运运营车辆；为后建线路运送设备；同一期工程跨线修建时，两线间需设置联络线，近期作正线使用。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计图2-8北京地铁复兴门站联络线辅助线：①折返线②渡线③停车线④车辆段出入线⑤联络线【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计3)车场线。车场线指车辆基地内各种作业线，具体包括：①检修线：设置在车辆基地检修库内，专门用于检修车辆的作业线，配有地沟和架车设备。②试验线：设置在车辆基地，用于对检修完毕的车辆进行运行状态检测的线路。③洗车线：专门用于清洗车辆的作业线。④出入库线：是车辆基地与正线联系的线路，专供列车进出车辆基地。一般分入库线和出库线。【理论知识】2.1城市轨道交通路网规划与设计洗车线检修线出入库线【理论知识】2.2城市轨道交通限界1.城市轨道交通限界的基本概念限界是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证城市轨道交通列车安全运行所必需的空间。图2-9限界在城市轨道交通设计施工中的位置【理论知识】2.2城市轨道交通限界2.城市轨道交通限界的种类(1)车辆限界车辆限界是指车辆最外轮廓的限界尺寸。(2)设备限界设备限界是指线路上各种设备不得侵入的轮廓线。(3)建筑限界建筑限界是行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面的有效内轮廓线。(4)接触轨(或接触网)限界接触轨(或接触网)限界是轨道交通供电系统的第三轨供电方式的接触轨或架空方式接触网设计位置的轮廓图2-10隧道内直线地段车辆轮廓线、车辆限界、设备限界【理论知识】2.2城市轨道交通限界1)隧道建筑限界。2)高架桥建筑限界。3)车站建筑限界。图2-11区间矩形隧道建筑限界图【理论知识】2.2城市轨道交通限界图2-12圆形隧道建筑限界图【理论知识】2.2城市轨道交通限界图2-13马蹄形隧道建筑限界图【理论知识】2.2城市轨道交通限界图2-14直线车站建筑限界【理论知识】2.2城市轨道交通限界【理论知识】2.2城市轨道交通限界5、城市轨道交通限界的检验。城市轨道交通限界的最后检验是线路开通前的列车冷热滑测试。列车冷热滑测试【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工1.城市轨道交通土木工程的种类与结构类型种类地下工程、地面工程、高架工程。结构类型地下区间隧道结构类型、地下车站结构类型、地面车站结构类型、高架车站结构类型、高架桥结构类型。【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工地下区间隧道结构类型：矩形、圆形、马蹄形、钟形【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工地下车站结构类型：矩形、圆形、拱形、椭圆形。地面车站结构类型：开放式结构、封闭式结构。【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工高架车站结构类型：钢筋混凝土框架结构、桥梁式结构、框架+桥梁式结构。高架桥结构类型：拱形桥、梁形桥和刚性框架桥。【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工2.地下工程施工方法(1)明挖法(2)盖挖法(3)新奥法及浅埋暗挖法(4)盾构法(5)沉管法【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工(1)明挖法优点：施工方法简单，技术成熟；施工进度快；浅埋时施工造价低等。缺点：气象条件对施工影响大；施工对地面交通影响大；地面沉降和土坡稳定性难以控制。可分为：敞口明挖、有维护结构的明挖。【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工(2)盖挖法先筑边墙→开挖顶部土体并修顶盖→回填并恢复路面→在顶盖保护下开挖下部土体→修筑底板及内部结构。可分为：盖挖顺作法和盖挖逆作法、盖挖半逆作法。图2-15盖挖顺作法施工步骤【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工图2-16盖挖逆作法施工步骤【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工图2-17盖挖半逆作施工步骤【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工(3)新奥法及浅埋暗挖法地下线路穿越基岩地段，围岩具有一定的自稳能力时，一般采用新奥法施工，即以喷射混凝土、钢筋网、钢架和锚杆作为主要支护手段，充分发挥围岩的自承能力，使其与支护结构成为一个完整的支护体系。全断面开挖、分步开挖、浅埋暗挖(4)盾构法盾构法是隧道暗挖施工法的一种。图2-18盾构机【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工图2-19盾构法施工概貌图【理论知识】2.3城市轨道交通工程施工(5)沉管法沉管法又叫预制管段沉放法，即先在预制场(船厂或干坞)制作沉放管段，管段两端用临时封墙密封，待混凝土达到设计强度后拖运到隧址位置，此时设计位置上已预先进行了沟槽的浚