西南交大地下工程縮印修正版

1、1、地下工程：凡在地層內(nèi)部天然形成或人工修筑的地下建筑物（或空間）均稱為地下工程（或地下空間）。對人類來說，地下空間也是一種資源。從宏觀上講，地下空間的開發(fā)利用目的主要分為：地下資源開發(fā)、地下資源開發(fā)、地下空間的開發(fā)。2、為什么要開發(fā)地下空間：1大城市地面空間不足；2保護歷史建筑物和城市景觀；3充分利用和發(fā)揮地下空間的優(yōu)越性和特性。3、地下空間利用的形態(tài)：(1)為人類生存，確保安全的，如糧食的地下儲藏，地下式住宅；(2)伴隨城市的現(xiàn)代化發(fā)展的，如城市的有軌交通系統(tǒng)，地下商業(yè)街，地下停車場等；(3)伴隨科學技術發(fā)展的如地下水利發(fā)電站，地下能源發(fā)電站等；(4)大規(guī)模國土有效利用的，如城市間、國家間

2、的交通設施（鐵路、公路、跨海通道工程等；(5)防御和減少災害的地下設施，如人防避難工程，防御洪水災害的地下壩、地下河等。1. 4、地下工程的固有特性：構(gòu)造特性；物理特性；化學特性；環(huán)境特性；技術及力學特性。力學及工程特性：1隱蔽性：2力學狀態(tài)的不確定性；3地下環(huán)境影響的嚴重性；4可維修性差；5施工條件和環(huán)境條件的約束。5、2. 地下工程的空間類型：A按不同開挖方法分類：開挖出來的空間、開挖后覆土的空間、明挖空間B按地下結(jié)構(gòu)物與地表面的關系分類：在建筑物上填土，埋設在地層中，利用傾斜地形。C按通向地面開口部與地表的關系：密閉型、天窗型、側(cè)面開口型及半地下型。6、住宅地下空間的分類：從地下空間與外

3、部聯(lián)系看分為完全地下密閉型，半地下型，側(cè)部開放型，中庭型、開放型；從地下空間與上部的結(jié)構(gòu)關系分為獨立型、部分地下型，全地下型；從地形條件分為平底型、臺地型、斜坡地型。對規(guī)劃地下住宅的要求：不管何種形式，都要解決好地下結(jié)構(gòu)與地形、上部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)以及采光、采暖、通風、排水等問題，確保高密度居住對環(huán)境的要求，盡量降低工程造價，選擇經(jīng)濟適用、安全、無公害、簡易的施工方法。7、能源（石油、液化石油、液化天然氣、壓縮空氣、超導能）地下貯藏設施的方法：將金屬貯槽埋入地下、利用廢棄坑道、在巖鹽中溶解出地下空間、開挖后修建地下空間；而開挖方法中有開挖豎坑的地中式貯槽和開挖橫洞式的地下貯槽。8、水封式貯槽原理：利

4、用液體的比重小于水，與水不相容的特性，在穩(wěn)定的地下水位一下的完整堅硬巖石中開挖洞槽，不襯砌直接儲存，利用巖石的承載力和地下水的壓力將液體燃料封存在洞管中。分類：A按儲藏壓力分(常壓儲藏、加壓儲藏)；B按儲藏溫度分(常溫、低溫儲藏)；C按儲藏類型分(變動水床法、固定水床法)；D按泵型分(設于貯槽內(nèi)、設于貯槽外)9、城市地下工程發(fā)展的重點：聯(lián)絡城市地下各處設施的地下通道；跨海、江、河高速通道的基礎設施建設；辦公樓、地下街、地下停車場、交通系統(tǒng)、能源供給設施、通信設施、上下水道、廢棄物處理設施、文化設施等10、地下街概念：在各種建筑物之間或獨立修建的、兩側(cè)設有商店及其他設施，融商業(yè)、交通及其他設施為

5、一體的綜合地下服務群體建筑。類型：廣場型，特點是規(guī)模大、客流量大、停車面積大。街道型，特點是出入口多與地面街道和地面商場相連也兼作地下人行道或過街人行道。復合型11、 地下空間的優(yōu)點：避免對視覺空間的影響；地表面的開放空間；有效的土地利用；有效地往來和運送方式；環(huán)境和利益；能源利用的節(jié)省和氣候的控制。缺點：獲得眺望和自然采光的機會有限；進入和往來的限制；能源上的限制。12、修建地下街目的：建立各建筑物之間的聯(lián)絡通道，減少地面人員交叉流動，減少交通事故；功能：A解決地面購物及服務設施等的不足；B建立交通樞紐的聯(lián)絡通道，便于辦公樓人員生活交通，避免地面交通堵塞；C解決鬧市區(qū)車輛的停放；D滿足戰(zhàn)備要

6、求。注意事項、修建原則：店鋪面積一般不要大于通道面積；設有簡易的誘導標志，以解決緊急情況下利用者的避難及疏散；與地面廣場、道路等相配合，形成一體化，充分發(fā)揮地下街的功能；原則上禁止與其他建筑物的地下室連通；從防火觀點出發(fā)，每200平方米要設防火壁；13、地下街規(guī)劃和設計中的內(nèi)容：1周圍地區(qū)的土地利用2周圍地區(qū)的交通3周圍地區(qū)的商業(yè)4現(xiàn)場的狀況。對設施基本要求：安全性；便利性；舒適性；健康性。14、按位置不同地下停車場分為：公路型、公園型、廣場型、建筑物地下停車場15、地下停車場動線規(guī)劃：汽車的交通動線利用者的步行動線停車場管理者的動線。16、地下停車場平面組成：車庫區(qū)；通風設備區(qū)；辦公區(qū)； 構(gòu)

7、造基準：車道寬度（單向大于3.5米，雙向大于5.5米）梁下有效高度（車道部分大于2.3米，停車室大于2.1米）彎曲段回轉(zhuǎn)半徑：內(nèi)經(jīng)大于5米；臺階寬度1.2m，臺階高度15cm左右。坡道：不得超過17%，坡道底板要求抗滑、耐磨、保濕、防凍；17、地下鐵道的優(yōu)越性：運量大、速度快、運輸成本低；安全可靠、舒適；合理利用城市地下空間、保護城市景觀等。修建條件：人口100W，每小時單向交通量2.5萬，城市空間合理利用，適應未來的交通需求，經(jīng)濟能力。18、地鐵規(guī)劃路網(wǎng)形式：單線式、多線式、環(huán)線式、蛛網(wǎng)式、棋盤式。路網(wǎng)中車站的布置；車站間距（城市中心大約7001500米、郊區(qū)約15002000）、車站位置（

8、換乘、聯(lián)絡方便）地鐵線路的埋置深度的確定：1）工程造價：一般而言埋深越淺造價越低2）地面情況及城市地下管線設置：地面為道路時及考慮設置地下埋設物和管道：要求從地面到隧道拱頂?shù)纳疃?.5m（3）防護要求：埋深越深防護效果越好。地鐵線路的平面、縱斷面設計的要求：隧道應位于對沿線房屋沒有影響的中心線上原則上都把隧道設在道路的中心，便于兩側(cè)出入口設于地面道路兩側(cè)當隧道中心線為曲線時，盡量選擇大半徑曲線。盡量縮短地鐵線路長度。19、地鐵線路組成：區(qū)間隧道（雙線、單線）、車站及附屬建筑20、地鐵區(qū)間隧道的概念：包括區(qū)間行車通道段和區(qū)間設備段（如折返線、地下存車線、聯(lián)絡線）以及其它附屬建筑物。內(nèi)設列車運行及

9、安全檢查用的各種設施。如：軌道、電車線路、線路標志、通訊及信號用電纜、照明、通風設施等。作用：供列車通過；放置設備。與施工方法相關的斷面形式：（1）箱形明挖法 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟，施工簡便，材料用鋼筋混凝土（2）圓形盾構(gòu)法 采用盾構(gòu)掘進，一次為管片襯砌，二次為混凝土（3）馬蹄形礦山法 采用礦山法施工，復合式襯砌21、地鐵車站的類型：A按運營功能分：起始、終點站、中間站、換乘站、區(qū)域站、樞紐站；B：按設置位置分：聯(lián)絡站、中心站、郊區(qū)站、待避站；C：按形式分：雙層、單層、多層。功能：地下鐵道車站是供乘客上下車和換乘、候車的場所 22、地鐵車站的站臺型式的優(yōu)缺點及其特點：（1）島式站臺（612m）優(yōu)缺點：規(guī)模

10、大，相反方向站臺聯(lián)絡方便，適用于大流量，結(jié)構(gòu)復雜，投資高，站臺利用度高，站臺延長困難，結(jié)構(gòu)內(nèi)空間利用率低，建筑高度必須加寬。特點：折返方便、便于集中管理、需設中間站廳進入站臺、站臺長度固定。適用于規(guī)模較大的車站如終點站、換乘站。適用于規(guī)模較大的車站如終點站、換乘站。（2）側(cè)式站臺（47m）優(yōu)缺點（與島式相反：、建筑高度只在旅客設施部分加寬）特點：人流不交叉、折返需通過聯(lián)系通道、可不設中間站廳、管理分散、可延長站臺長度，適用于規(guī)模較小的車站（3）混合式站臺特點：乘客可同時在兩側(cè)上下車，能縮短?？繒r間，常用于大型車站，折返方便。23、地鐵車站的組成：包括乘客使用、運營、技術用房、生活輔助用房、通風

11、、空調(diào)、防災等設施24、交通隧道的分類：按用途分：鐵路隧道、公路隧道、航運隧道； 按位置分：山嶺隧道、地下鐵道、水底隧道25、 地鐵與輕軌的相同點：地鐵和輕軌都是利用軌道作為車輛導向運輸方式，以鋼輪和鋼軌為走行系統(tǒng)的交通方式。不同：鋼軌承受荷重區(qū)別：地鐵一般60kg/m ;輕軌一般50kg/m運輸量區(qū)別：地鐵單向高峰小時可載運3000090000人次；輕軌單向高峰小時載運1000030000人次地鐵以地下線為主，在市郊結(jié)合部或郊區(qū)考慮地面和高架線路；輕軌以地面和高架線路為主，在繁華市區(qū)不得已才采用地下線路地鐵正線最小曲率半徑為300600m，最大坡度30；輕軌最小曲率半徑為100m，最大坡度可

12、達30；地鐵列車最高速度120m/h,運營速度3040km/h;輕軌最大行駛速度45m/h,運營速度2530km/h;地鐵車身長達23m，車身重，編組一般為68節(jié)；輕軌車身短為7.5m，車身輕，爬坡快，編組一般為14節(jié)。26、鐵路隧道規(guī)劃設計中：（1）越嶺隧道平面和立面位置選擇：當鐵路線路從一個水系過渡到另一個水系時，穿越高程很大的分水嶺而修建的隧道稱為越嶺隧道。（A)平面位置選擇：主要選擇埡口：a、兩端直線距離最近的低埡口b、良好的展線條件c、工程和水文地質(zhì)條件良好、便于布置施工場地。（B)立面位置選擇：確定隧道高程：a、隧道位置高，山體較薄，隧道長度短，工程量小，但線路拔起高度大，兩端引線

13、長度增加，技術條件惡化；b、低位置隧道則與之相反。所以在選擇隧道高程時，務必從技術和經(jīng)濟兩方面綜合衡量，確定最優(yōu)立面位置。（2）傍山隧道位置選擇：鐵路線沿河傍山修建的隧道稱為傍山隧道。應根據(jù)地形地質(zhì)、河流沖刷情況以及洞外相關工程和運營條件等綜合考慮。 寧里勿外：注意在埋藏較淺的地段處洞身覆蓋的厚度，隧道位置“寧里勿外”，即隧道位置以稍向內(nèi)靠為好最小覆蓋厚度：一般要求隧道外側(cè)最小覆蓋厚度不應小于：級圍巖，單線46（雙線79），級710（1025），級1220（1530）；單位m?？紤]沖刷對山體和洞身穩(wěn)定的影響：河流凸岸堆積、凹岸沖刷（3）不良地質(zhì)條件有：滑坡-崩塌-巖堆-泥石流-溶洞-地下水發(fā)育

14、和瓦斯（4）按地質(zhì)條件選擇:單斜構(gòu)造區(qū)：要避開軟弱結(jié)構(gòu)面。褶曲構(gòu)造區(qū)：最好在背斜，其次是兩翼注意偏壓，盡量避開向斜受力、排水不利。斷層地區(qū)：在斷層構(gòu)造的地區(qū)，斷層帶中的巖體呈破碎狀態(tài)，稱為斷層泥。它的強度很低，而且往往是地下水的通道。施工時，遇到這種地質(zhì)條件，十分困難。A、盡可能避開；B、不得已時，也要與斷層帶隔開足夠的安全距離；C、切忌隧道中線與斷層方向一致，最好大角度相交，使穿越斷層的隧道距離最短（5）影響因素：工程和水文地質(zhì)條件、地形地貌，工程難易程度、投資和工期、施工技術和運營條件等27、隧道洞門位置的選擇原則：隧道位置確定后，隧道的長度是由它的兩端洞口位置來決定的。洞口位置的選擇影響

15、著施工難易和工期、造價和運營安全。應結(jié)合洞口的地形、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工技術、運營條件以及附近相關工程綜合考慮，詳細比較、決定。最重要的是考慮邊仰坡的安全。盡量避免大挖方和大刷坡。要求：（1）首先按地質(zhì)條件控制邊坡和仰坡的安全和穩(wěn)定（2）盡量躲避不良地質(zhì)區(qū)域，山體穩(wěn)定、地質(zhì)條件好、地下水不豐富。（3）最后才考慮經(jīng)濟方面的因素。綜合考慮（1）、（2）之后，可盡量降低工程造價，縮短隧道。 28、隧道平面線形的要求：1）盡量采用直線或大半徑曲線，避免小半徑曲線；2）直線與圓曲線之間需設置緩和曲線；3）隧道內(nèi)應盡量避免設置反向曲線；必須設置時，要求夾直線長度不宜小于44；4）當洞外明線出現(xiàn)曲線

16、時，最好要使曲線的緩直點（或直緩點）距洞口不小于25。 ?？v斷面設計：主要是對坡度的設計，包括隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小和折減。坡段長度和坡段間的銜接等。A、坡度形式：（1）單面坡： 適用條件：多用于線路緊坡地段或展線地區(qū)，可以爭取高程。優(yōu)點：運營時通風、排水有利；缺點：單下坡時，施工中排水、出碴困難。（2）人字坡：適用條件：多用于長隧道，尤其是越嶺隧道無需爭取高程的情況。優(yōu)點：是利于兩端施工時的出碴和排水；缺點：是對運營通風不利。B、最大坡度限制：明線上直線段的最大限坡f限 隧道里直線段的最大限坡f隧=f限折減系數(shù)A、折減原因：空氣阻力增大，削弱了列車的牽引力；機車動輪與鋼軌間的粘著系數(shù)

17、降低。B、折減范圍：上坡進洞前，1/2個遠期貨物列車的長度范圍C、折減系數(shù)（m）的取值：當隧道長L400m時,根據(jù)隧道長度及牽引方式的不同，m的取值界于0.70.9之間。 曲線段的最大限坡：為克服曲線上的阻力，需減去一個曲線的當量坡度最小坡度限制：考慮到通風、排水需求隧道坡度不宜小于3 ，特殊不小于2C、坡段連接：坡段長度不小于列車長度（變坡點：隧道縱斷面上坡度的變化點。坡段長度：相鄰變坡點的距離。）當相鄰坡段間的坡度代數(shù)差大于3時，應設置半徑為10000m的豎曲線29、隧道凈空限界：鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓所包絡的空間。初步擬定：是根據(jù)機車和車輛限界在橫斷面外輪廓線上的最大尺寸需要，再考慮到安裝一

18、些照明、通訊等設備、施工測量誤差、列車運行擺動、襯砌結(jié)構(gòu)受力合理等因素而確定的。30、鐵路隧道建筑物的組成： 主體建筑物：洞門、洞身襯砌附屬建筑物：避車洞，防排水系統(tǒng)，電氣設施，通風設施，軌下基礎31、隧道洞身襯砌的作用：承受圍巖壓力、保持使用空間、封閉圍巖，防止圍巖風化；襯砌類型：現(xiàn)場灌注混凝土襯砌、裝配式、錨噴式、復合式。結(jié)構(gòu)形式：拱形直墻拱、曲墻拱；圓形、矩形等32、支護結(jié)構(gòu)的基本類型：初期支護和永久支護（二次襯砌）兩大類。 初期支護一般又包括：噴射混凝土/鋼筋網(wǎng)/錨桿/ 格柵 （鋼拱架 ）錨桿的作用：支撐圍巖；加固圍巖；“組合梁”作用；“懸吊”作用噴射混凝土的作用：支撐圍巖；“卸載”作

19、用；填平補強圍巖；覆蓋圍巖表面；阻止圍巖松動；分配外力。 二次襯砌的基本類型：混凝土整體式襯砌 錨噴襯砌復合式襯砌裝配式襯砌33、鐵路隧道洞門作用：減少洞口土方開挖量；引離洞頂流水；穩(wěn)定邊、仰坡；承受山體縱向推力；裝飾洞口；保護洞口邊坡的穩(wěn)定和仰坡的安全。構(gòu)造：端墻、翼墻、洞口環(huán)襯砌、洞頂排水系統(tǒng)、洞門檢查設備等類型：環(huán)框式、端墻式、翼墻式34、明洞：明挖法修建的隧道，在開挖的路塹或敞開的基坑里，先修建結(jié)構(gòu)物再回填土石。作用：保護洞口線路免受落石、塌方等危害解決洞口因地形地質(zhì)條件難以用暗挖法修建的施工困難類型：拱形明洞棚洞35、隧道內(nèi)運營通風方式：自然通風和機械通風。機械通風包括：縱向式、半橫

20、向式、橫向式、混合式。鐵路隧道治水原則：防、截、排、堵，因地制宜，綜合治理。36、地下空間利用規(guī)劃的特點：公共利用型（土木設施共有的）、空間固定性（共有的）、空間封鎖性（地下特有的）。37、規(guī)劃中的調(diào)查內(nèi)容：自然環(huán)境調(diào)查、經(jīng)濟環(huán)境調(diào)查、社會環(huán)境調(diào)查。構(gòu)成要素：“主體、對象、目的、手段”四靜態(tài)，“構(gòu)成”一靜態(tài)。 施工中調(diào)查方法：開挖工作面直接觀察、利用超前鉆孔、輔助導坑、試驗坑道。38、地質(zhì)調(diào)查流程：(規(guī)劃階段)，(設計階段)、(施工階段)、(維修管理階段)39、鐵路隧道圍巖分級指標：單一的巖性指標；單一的綜合巖性指標；多因素定性和定量的指標相結(jié)合；多因素組合的復合指標。分級方法：鐵道隧道圍巖分

21、級方法是根據(jù)地質(zhì)勘察資料，對巖石堅硬程度和圍巖完整程度兩個因素應采用定性劃分和定量指標兩種方法確定。在此基礎上確定圍巖的基本分級，再結(jié)合隧道工程的特點，考慮地下水和初始地應力的狀態(tài)等因素進行修正。40、地下結(jié)構(gòu)體系的主要計算模型：由地層和支護結(jié)構(gòu)共同組成，其中以地層為主，支護僅用來約束地層，不使它產(chǎn)生過大的變形而破壞坍塌，地層既是承載結(jié)構(gòu)的基本組成部分，又是造成荷載的根本來源。模型建立方法：以參照過去隧道工程實踐經(jīng)驗進行了工程類比為主的經(jīng)驗設計法；以現(xiàn)場量測和實驗室試驗為主的實用設計方法；作用反作用模型；即荷載結(jié)構(gòu)模型；連續(xù)介質(zhì)模型；41、地下結(jié)構(gòu)（鐵路隧道）的設計方法：結(jié)構(gòu)力學方法、巖石力學

22、方法、經(jīng)驗類比方法、情報化設計方法42、圍巖：地殼中受開挖影響的巖體。 范圍：A從力學角度分析，圍巖邊界應劃在因開挖應力變化可以忽略不記的地方。B從變形角度分析，圍巖邊界上因開挖而產(chǎn)生的位移為零的地方。C經(jīng)驗上，圍巖邊界在橫斷面上約為6-10倍洞徑。 圍巖壓力：坑道開挖后，欲松動變形的巖體作用在襯砌支護上的壓力。43、鐵路隧道結(jié)構(gòu)計算的步驟：A斷面形式和結(jié)構(gòu)尺寸的擬定工程類比法；B計算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載主動和被動荷載；C計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力； D檢算：安全系數(shù)，偏心距，基底承載力；44、被動荷載：視圍巖為彈性體，襯砌在主動荷載作用下，產(chǎn)生朝向圍巖方向的變形而擠壓圍巖引起圍巖的反作用力。性質(zhì)：反映圍巖對

23、地下結(jié)構(gòu)變形的約束能力，圍巖穩(wěn)定性越強對結(jié)構(gòu)變形的約束能力越大；彈性抗力的大小和分布形態(tài)取決于支護結(jié)構(gòu)的變形，而支護結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關，所以說彈性抗力是主動荷載與被動荷載共同作用的結(jié)果。計算：按局部變形理論計算時，相當于把圍巖簡化成一系列彼此獨立的彈簧， 某一彈簧受到壓縮時所產(chǎn)生的反作用力只與該彈簧有關，而與其它彈簧不相干，i=ki ，即僅與該處的變形成正比。45、地下工程施工特點：A施工方法因地質(zhì)條件不同而變化；B工作面少，一般情況下只有2個。如要增加工作面，必須開挖輔助坑道，造價提高；C工作空間狹窄，施工工序易發(fā)生相互干擾；D施工環(huán)境差，空氣交流不便，光線暗而且潮濕；E修建后改造困難；46、地下工程施工基礎技術：地層改良技術 ；錨固技術；支擋技術；襯砌技術；爆破技術；量測技術。47、明挖法：基坑法，蓋挖法，沉管法。48、暗挖法：礦山法（一般礦山法：全斷面法，臺階法，分步開挖法；淺埋礦山法）；盾構(gòu)法；掘進機法（TBM法）；頂進法。49、明挖法施工方法：（1）明挖順筑法，施工順序是在開挖到預定深度后，按底板、側(cè)壁（中柱或中