地下工程概论 小抄版

1、地下工程1. 什么是地下工程？ 地下工程师一个泛指的技术领域，凡在地层内部天然形成或人工修筑的地下建筑物（或空间）均称为地下工程（或地下空间）。对人类来说，地下空间也是一种资源。2. 为什么要开发地下空间（P2），（城市）地下空间发展的重点？大城市地面空间不足；保护历史建筑物和城市景观；充分利用和发挥地下空间的优越性和特性3. 地下空间利用的形态有哪些（P1 五种形态）(要举例)(1)为人类生存，确保安全的，如粮食的地下储藏，地下式住宅；(2)伴随城市的现代化发展的，如城市的有轨交通系统，地下商业街，地下停车场等(3)伴随科学技术发展的如地下水利发电站，地下能源发电站等；(4)大规模国土有效利

2、用的，如城市间、国家间的交通设施（铁路、公路、跨海通道工程等；(5)防御和减少灾害的地下设施，如人防避难工程，防御洪水灾害的地下坝、地下河等4. 地下工程的特性构造特性；物理特性；化学特性；环境特性；技术及力学特性：1）隐蔽性：2）力学状态的不确定性；3）地下环境影响的严重性；4）可维修性差；5）施工条件和环境条件的约束。5. 地下工程的空间类型按不同开挖方法分类：开挖出来的空间、开挖后覆土的空间、明挖空间按地下结构物与地表面的关系分类：在建筑物上填土(一般高出地面)，埋设在地层中开口部与地表的关系：密闭型、天窗型、侧面开口型及半地下型6. 住宅地下空间的分类及对规划地下住宅的要求。a) 从地

3、下空间与外部联系看分为完全地下密闭型，半地下型，侧部开放型，中庭型、开放型；从地下空间与上部的结构关系分为独立型、部分地下型，全地下型；从地形条件分为平底型、台地型、斜坡地型b) 不管何种形式，都要解决好地下结构与地形、上部结构的协调以及采光、采暖、通风、排水等问题，确保高密度居住对环境的要求，尽量降低工程造价，选择经济适用、安全、无公害、简易的施工方法。7. 能源地下贮藏设施的方法（P24）将金属贮槽埋入地下、利用废弃坑道、在岩盐中溶解出地下空间、开挖后修建地下空间；而开挖方法中有开挖竖坑的地中式贮槽和开挖横洞式的地下贮槽8. 水封式贮槽的原理及分类原理：地下水充满于空洞，在空洞中储藏石油类

4、物质时由于油水不相容，地下水的压力比石油压力大，可防止石油的泄露分类：按储藏压力分常压储藏、加压储藏；按储藏温度分常温、低温储藏；按储藏类型分变动水床法、固定水床法；按泵型分设于贮槽内、设于贮槽外9. 城市地下工程发展的重点（P5、P32）联络城市地下各处设施的地下通道；跨海、江、河高速通道的基础设施建设；办公楼、地下街、地下停车场、交通系统、能源供给设施、通信设施、上下水道、废弃物处理设施、文化设施等10. 地下街的概念（包含组成）和类型及其特征概念：在各种建筑物之间或独立修建的、两侧设有商店及其他设施，融商业、交通及其他设施为一体的综合地下服务群体建筑。类型：广场型，特点是规模大、客流量大

5、、停车面积大街道型，特点：出入口多与地面街道和地面商场相连也兼作地下人行道或过街人行道复合型，具有两者的特点11. 地下街的功能与修建原则。功能与下述的修建目的综合。目的：建立各建筑物之间的联络通道，减少地面人员交叉流动，减少交通事故；解决地面购物及服务设施等的不足；建立交通枢纽的联络通道，便于办公楼人员生活交通，避免地面交通堵塞；解决闹市区车辆的停放；满足战备要求；教材中的注意事项与下述的修建原则相综合。修建原则：店铺面积一般不要大于通道面积；设有简易的诱导标志，以解决紧急情况下利用者的避难及疏散；与地面广场、道路等相配合，形成一体化，充分发挥地下街的功能；原则上禁止与其他建筑物的地下室连通

6、；从防火观点出发，每200平方米要设防火壁；12. 地下街规划和设计中应包括哪些内容、对设施的基本要求和注意什么关系（P35P37）？内容：1）周围地区的土地利用2）周围地区的交通3）周围地区的商业4）现场的状况对设施基本要求：1）安全性2）便利性3）舒适性4）健康性注意的关系：1）与地表公共设施的关系。设置的通向地面的出入口、给排气孔应尽量设在道路区域之外，对地面交通和景观不应造成障碍，也不能使地上步行者直接受到排出 的废气的影响。2）与公共地下人行道的关系。公共人行道的宽度由下式决定，其值不满时，应采用W=P/1600+F式中W一地下公共人行道的有效宽度（）；P一根据预测，预计年后最大小时

7、步行者人数（人数小时·最大）；F一余裕宽度，常采用，没有店铺等时采用。3）与公共地下停车场的关系要结合地下街规划一定数量的地下停车场。联系地下街的地下停车场，多为两层以上，形成一个大规模的地下结构物，且通风、排水等机械设备的设置较地下街本身的设置更为庞大。4）与地下铁道的关系在有地铁的城市，可在修建地铁车站时考虑将地铁上部作为地下街。（1）一般地铁车站采用明挖法，节约成本。（2）便于地铁车站与地面交通站之间的联系。（3）人员流通量大，可为地下街带来丰厚利润。5）与周围建筑物的关系地下街是一个大型商业中心，在规划时应充分研讨该城市的商业发展以及地下街周围地点的商业网点分布。13. 地下

8、街设计中的注意事项。1）公用地下通道（1）布局：直线布局、标志简单、明显、在所有地点应有两个方向的避难口；（2）人行道的宽度：W=P/1600+F6m（3）出入口：地下通道长度超过6时，考虑避难方便，每隔 设置双向出入口。2）台阶（1）通向地面的台阶有效宽度1.5m；（2）当地面人行道宽度>以上时，台阶出入口方能设置于其上；（3）需考虑无障碍设施（供残疾人群）3）地下广场（1）作导向标志（2）设置通风、排烟设施（3）至少应有两个直通地面的台阶（一般双 向设置）（4）原则上在公共地下人行道的端部及其所有地段，每隔都应设置对防灾有效的地下广场。4）店铺（1）地下街中店铺（包括机械室。防灾中心

9、）的总面积，不能超过公共地下人行道，（包括广场、台阶）的总面积。（2）限制火源（3）设置耐火壁5）防灾中心（1）监视（监视器）、控制系统（自动喷淋系统）（2）位置：易于掌握地下街全貌、便于通往地面6）附属设施（1）地面：给排气口等设施（2）地下：水泵、电气（配电房）等14. 按位置不同地下停车场的类型及各种类型的特征（P38P39）公路型地下停车场特点：规模受到一定限制，多为自行式，细长型，其地面部分（进出车口、通风塔等设施）的设置受到较大约束。公园型地下停车场特点：规模大，平面规划容易，可以采用一层或多层的停车场广场型地下停车场特点：可与地下商业街、地下铁道、地下通道等一起规划。进出口设置要

10、与上部广场的汽车公共汽车等的行驶路线一致。建筑物地下停车场附建于建筑物下，一般用于私人或单位停车，规模不大。15. 地下停车场动线汽车的交通动线利用者的步行动线停车场管理者的动线。16. 地下停车场的平面组成及构造基准的内容及标准。了解平面组成：三大区：车库区；通风设备区；办公区；构造基准：车道宽度（单向大于3.5米，双向大于5.5米）梁下有效高度（车道部分大于2.3米，停车室大于2.1米）弯曲段回转半径：内经大于5米；坡道：不得超过17%，坡道底板要求抗滑、耐磨、保湿、防冻；17. 地下铁道的优越性（P49）运量大、速度快、运输成本低；安全可靠、舒适；节省地面空间、保护城市景观等18. 地铁

11、规划的内容（P51），从中掌握：路网形式（形式：单线式、多线式、环线式、蛛网式、棋盘式）；路网中车站的布置；车站间距（城市中心大约7001500米、郊区约15002000）、车站位置（换乘、联络方便）p53地铁线路的埋置深度的确定；（1）工程造价：一般而言埋深越浅造价越低（2）地面情况及城市地下管线设置：地面为道路时及考虑设置地下埋设物和管道：要求从地面到隧道拱顶的深度>2.5m（3）防护要求：埋深越深防护效果越好地铁线路的平面、纵断面设计的要求：隧道应位于对沿线房屋没有影响的中心线上车站应设于道路中心线下，便于两侧出入口设于地面道路两侧当隧道中心线为曲线时，尽量选择大半径曲线。18.

12、地铁线路组成（P49）区间隧道（双线、单线）、车站及附属建筑19. 地铁区间隧道的概念、作用、与施工方法相关的断面型式概念：包括区间行车通道段和区间设备段（如折返线、地下存车线、联络线）以及其它附属建筑物。内设列车运行及安全检查用的各种设施。如：轨道、电车线路、线路标志、通讯及信号用电缆、照明、通风设施等。作用（1）供列车通过（2）放置设备与施工方法相关的断面形式（1）箱形明挖法（2）圆形盾构法（3）马蹄形矿山法20. 地铁车站的类型及其功能类型，按运营功能分：起始、终点站、中间站、换乘站、区域站、枢纽站；按设置位置分：联络站、中心站、郊区站；按形式分：双层、单层；功能：地下铁道车站是供乘客上

13、下车和换乘、候车的场所 21. 地铁车站的站台型式（岛式、侧式、混合式）及其特征。（1）岛式站台特点：折返方便、便于集中管理、需设中间站厅进入站台、站台长度固定。适用于规模较大的车站如终点站、换乘站。适用于规模较大的车站如终点站、换乘站。（2）侧式站台特点：人流不交叉、折返需通过联系通道、可不设中间站厅、管理分散、可延长站台长度，适用于规模较小的车站（3）混合式站台特点：乘客可同时在两侧上下车，能缩短停靠时间，常用于大型车站，折返方便。22. 地铁车站的组成包括乘客使用、运营、技术用房、生活辅助用房、通风、空调、防灾等设施23. 交通隧道的分类按用途分：铁路隧道、公路隧道、航运隧道；按位置分：

14、山岭隧道、地下铁道、水底隧道24. 铁路隧道规划设计中，越岭、傍山、及不良地质条件下隧道位置的选择，隧道位置选择影响因素（1）越岭隧道平面和立面位置选择越岭隧道：当铁路线路从一个水系过渡到另一个水系时，穿越高程很大的分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。平面位置选择平面位置主要选择垭口（分水岭的山脊线上高程较低处称为垭口。）a、两端直线距离最近的低垭口b、良好的展线条件（展线，为拔起一定高程而设置的线路）c、工程和水文地质条件良好、便于布置施工场地立面位置选择确定隧道高程a、隧道位置高，山体较薄，隧道长度短，工程量小，但线路拔起高度大，两端引线长度增加，技术条件恶化；b、低位置隧道则与之相反。所以在

15、选择隧道高程时，务必从技术和经济两方面综合衡量，确定最优立面位置。（2）傍山隧道位置选择铁路线沿河傍山修建的隧道称为傍山隧道。应根据地形地质、河流冲刷情况以及洞外相关工程和运营条件等综合考虑。宁里勿外：注意在埋藏较浅的地段处洞身覆盖的厚度，隧道位置“宁里勿外”，即隧道位置以稍向内靠为好最小覆盖厚度：一般要求隧道外侧最小覆盖厚度不应小于表3-18中的数值。考虑冲刷对山体和洞身稳定的影响：河流凸岸堆积、凹岸冲刷（3）不良地质条件下隧道位置的选择滑坡地段隧道位置的选择a、应尽量避开滑坡体b、在可能滑动面以下一定深度通过，其深度一般参考傍山隧道最小覆盖厚度来确定。C、在不得已必须将隧道置于滑坡体内时，

16、应考虑上部减载和加强排水措施。在岩堆地段隧道位置的选择岩石经风化作用，崩解、剥离成大小不一的碎块，在重力作用下，脱离母岩，从山坡滚落至坡脚，形成无粘结力的碎石堆积体。避开不稳定的堆积体，将隧道置于基岩中，并考虑有足够的埋置厚度。泥石流地段隧道位置的选择泥石流是由于山顶积聚的土壤、砾石、岩块等受到水的侵蚀，顺山沟或峡谷流淌，形成的流体。来势凶猛，破坏力大。A、尽量避开。B、无法避开时，应考虑泥石流沟的改造，将隧道置于下切深度以下的基岩中（4）按地质条件选择单斜构造区：要避开软弱结构面褶曲构造区：最好在背斜，其次是两翼注意偏压，尽量避开向斜受力、排水不利断层地区：在断层构造的地区，断层带中的岩体呈

17、破碎状态，称为断层泥。它的强度很低，而且往往是地下水的通道。施工时，遇到这种地质条件，十分困难。A、尽可能避开。B、不得已时，也要与断层带隔开足够的安全距离；c、切忌隧道中线与断层方向一致，最好大角度相交，使穿越断层的隧道距离最短（5）影响因素工程和水文地质条件、地形地貌，工程难易程度、投资和工期、施工技术和运营条件等25. 隧道洞门位置的选择原则和要求。原则：应结合洞口的地形、工程地质和水文地质条件、施工技术、运营条件以及附近相关工程综合考虑，详细比较、决定。最重要的是考虑边仰坡的安全。要求：（1）应尽量设在山体稳定、地质较好、地下水不丰富的地方，避免不良地质（2）洞口不宜设在排水困难的沟谷

18、低洼处（3）洞口处为悬崖陡壁时不宜扰动原坡面（4）洞口应尽可能与地形等高线大致垂直（5）当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库水影响范围内时，洞口设计标高应高于设计洪水位以上0.5米（6）洞口应考虑生产活动的场所总之首先按地质条件控制边坡和仰坡的安全和稳定，然后尽量躲避不良地质区域，最后经济方面26. 隧道平、纵断面设计内容及要求（坡度、曲线的设置要求及坡度折减原因）平面线形的要求（1）尽量采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线；（2）直线与圆曲线之间需设置缓和曲线 （3）隧道内应尽量避免设置反向曲线；必须设置时，要求夹直线长度不宜小于44。（4）当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点（或直缓

19、点）距洞口不小于25。 。纵断面设计主要是对坡度的设计，包括隧道内线路的坡道形式、坡度大小和折减。坡段长度和坡段间的衔接等1）、坡度形式（1）单面坡 适用条件：多用于线路紧坡地段或展线地区，可以争取高程。优点：运营时通风、排水有利；缺点：单下坡时，施工中排水、出碴困难。（2）人字坡适用条件：多用于长隧道，尤其是越岭隧道无需争取高程的情况，优点：是利于两端施工时的出碴和排水；缺点：是对运营通风不利。（污浊空气易聚集于两坡间的顶峰）2）、坡度（1）最大坡度限制明线上直线段的最大限坡f限隧道里直线段的最大限坡f隧=f限x折减系数A、折减原因：空气阻力增大，削弱了列车的牵引力；机车动轮与钢轨间的粘着系

20、数降低。B、折减范围：上坡进洞前，1/2个远期货物列车的长度范围C、折减系数（m）的取值：当隧道长L<400m时，m=1；当隧道长L>400m时,根据隧道长度及牵引方式的不同，m的取值界于0.70.9之间。曲线段的最大限坡：为克服曲线上的阻力，需减去一个曲线的当量坡度(2)最小坡度限制：考虑到通风、排水需求隧道坡度不宜小于3 ，特殊不小于23）、坡段连接坡段长度不小于列车长度（变坡点：隧道纵断面上坡度的变化点。坡段长度：相邻变坡点的距离。）当相邻坡段间的坡度代数差大于3时，应设置半径为10000m的竖曲线27. 隧道净空限界的概念及隧道衬砌断面的初步拟定。概念：隧道衬砌内轮廓所包络

21、的空间初步拟定P80曲线隧道与直线隧道断面的衔接方式28. 曲线加宽的计算方法、曲线隧道与直线隧道断面的衔接方式。注意：在1/2加宽处，隧道中线与线路中线的偏移值也只有1/2d。29. 铁路隧道建筑物的组成：主体建筑物：洞门、洞身衬砌附属建筑物：避车洞，防排水系统，电气设施，通风设施，轨下基础；30. 隧道洞身衬砌的作用、构造及衬砌类型作用：承受围岩压力、保持使用空间、封闭围岩，防止围岩风化；衬砌类型：现场灌注混凝土衬砌（也是二衬）明挖或矿山法的形式及构造：拱圈、边墙及仰拱等装配式，构造形式及基本要求，组成。锚喷式，组成、作用复合式，组成。结构形式：拱形直墙拱、曲墙拱；圆形、矩形等31. 铁路

22、隧道洞门作用、构造及类型。作用：减少洞口土方开挖量；引离洞顶流水；稳定边、仰坡；承受山体纵向推力；装饰洞口构造：端墙、翼墙、洞口环衬砌、洞顶排水系统、洞门检查设备等类型：环框式、端墙式、翼墙式32. 明洞的概念及类型（1）概念：明挖法修建的隧道，在开挖的路堑或敞开的基坑里，先修建结构物再回填土石。（2）类型：拱形明洞棚洞33. 隧道内运营通风方式p9234. 地下空间利用规划的特点（P112）公共利用型土木设施共有的）、空间固定性（共有的）、空间封锁性（地下特有的）35. 规划中的调查内容自然环境调查、经济条件调查、社会条件及需求调查、地形地质调查、地下埋设物调查、环境保护调查、调查结果整理3

23、6. 地质调查流程规划阶段，设计阶段、施工阶段、维修管理阶段37. 铁路隧道围岩分级指标及分级方法（按新规范）分级指标：由岩石强度的坚硬程度、围岩的完整程度 确定围岩的基本分级地下水及初始应力场修正围岩基本分级具体而言有以下四个指标:岩体的结构特征与完整性岩石强度地下水弹性波传播速度。分级方法（见P128表4-8）38. 地下结构体系的主要计算模型的基本概念和模型建立方法。基本概念：由地层和支护结构共同组成，其中以地层为主，支护仅用来约束地层，不使它产生过大的变形而破坏坍塌，地层既是承载结构的基本组成部分，又是造成荷载的根本来源。模型建立方法（荷载结构模型及考虑地层与结构相互作用的计算方法，地

24、层结构模型）p142，14339. 地下结构（铁路隧道）的设计方法p140结构力学方法、岩石力学方法、经验类比方法、情报化设计方法40. 围岩、围岩压力的概念围岩：受工程影响的那部分岩（土）体（或地层中受坑道开挖影响的那部分岩体。）围岩压力：坑道开挖后，欲松动变形的岩体作用在衬砌支护上的压力。围岩压力的计算方法（按新规范）（只讲统计法：深埋、浅埋；给出塌落拱、围岩压力计算高度的概念，浅埋覆土层厚度表）41. 铁路隧道结构计算的步骤。断面形式和结构尺寸的拟定工程类比法；计算作用在结构上的荷载主动和被动荷载；计算结构内力；检算：安全系数，偏心距，基底承载力；42. 围岩压力的计算公式（统计法）详见

25、课件！公式适用条件等1) 深埋：埋深大于浅埋覆盖层厚度竖向均布（压力）作用： (1)式中竖向围岩压力，KPa；g围岩天然容重，KN/m3；围岩压力计算高度,m；当为单线隧道时 （2）当为双线及以上隧道时 (3)其中围岩级别的等级，如级岩，即s=2。开挖宽度影响系数,以B=5m为基准，B每增减1m时围岩压力的增减率, （4）当B<5，取i=0.2，当B>5m，取i=0.1。水平匀布压力如表。表1 围岩水平均布作用（压力）围岩级别-水平匀布压力0<0.15q(0.150.3)q(0.30.5)q(0.51)q表2 浅埋隧道覆盖层厚度（深浅埋分界的统计数据）围岩级别单线隧道覆盖深度

26、（m）5710121825双线隧道覆盖深度（m）68121525302) 浅埋：埋深等于或小于浅埋覆盖层厚度竖向均布压力q： （5）式中 （6） （7）当<（为深埋隧道竖直荷载计算高度）时，取q0，即可得到超浅埋隧道围岩压力的计算公式。即：竖向围岩压力 （8）水平侧压力 （9）式中 竖向围岩压力，KPa； 每层地层的土体容重； 每层地层的厚度；、洞顶侧压力（Kpa）和洞顶埋深（m）；、洞底侧压力（Kpa）和洞底埋深（m）；侧压力系数，其中 围岩的计算摩擦角。（注意以上各公式中侧压力系数的不同表达方式）43. 被动荷载的概念、局部变形理论的计算方法定义：视围岩为弹性体，衬砌在主动荷载作用下

27、，产生朝向围岩方向的变形而挤压围岩引起围岩的反作用力。性质：反映围岩对地下结构变形的约束能力，围岩稳定性越强对结构变形的约束能力越大；弹性抗力的大小和分布形态取决于支护结构的变形，而支护结构的变形又和弹性抗力有关，所以说弹性抗力是主动荷载与被动荷载共同作用的结果。计算：按局部变形理论计算时，相当于把围岩简化成一系列彼此独立的弹簧，某一弹簧受到压缩时所产生的反作用力只与该弹簧有关，而与其它弹簧不相干，即仅与该处的变形成正比。44. 地下工程施工特点特点：施工方法因地质条件不同而变化；工作面少，一般情况下只有2个。如要增加工作面，必须开挖辅助坑道，造价提高；工作空间狭窄，施工工序易发生相互干扰；施

28、工环境差，空气交流不便，光线暗而且潮湿；修建后改造困难；45. 地下工程施工基础技术（P152）：定义、类型、作用（分类见P153图4-17）（1）地层改良技术：作用防止崩塌和涌水、增加地层的强度和强化其止水性能防止地下水位降低，防止地表下沉（2）锚固技术：采用各种锚杆对地层加固（3）支挡技术：作用为在开挖（尤其在明挖施工）中直接防止围岩崩塌和涌水。（4）衬砌技术；（5）爆破技术；作用是主要解决爆破过程中减少对岩体的破坏和环境污染，即噪音和振动（6）量测技术：作用是判断围岩及支护结构的稳定状态，指导施工或修正设计。46. 地下工程的应用技术（即施工方法）及对各种工法有一个基本概况的了解（可以作图说明）。47. 明挖法：基坑法，盖挖法，沉管法。48. 暗