西南交大地下工程缩印修正版

1、1、地下工程：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。从宏观上讲，地下空间的开发利用目的主要分为：地下资源开发、地下资源开发、地下空间的开发。2、为什么要开发地下空间：1大城市地面空间不足；2保护历史建筑物和城市景观；3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：(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)大规模国土有效利用的，如城市间、国家间

2、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。1. 4、地下工程的固有特性：构造特性；物理特性；化学特性；环境特性；技术及力学特性。力学及工程特性：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、2. 地下工程的空间类型：A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B按地下结构物与地表面的关系分类：在建筑物上填土，埋设在地层中，利用倾斜地形。C按通向地面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：从地下空间与外

3、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。对规划地下住宅的要求：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（石油、液化石油、液化天然气、压缩空气、超导能）地下贮藏设施的方法：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、水封式贮槽原理：利

4、用液体的比重小于水，与水不相容的特性，在稳定的地下水位一下的完整坚硬岩石中开挖洞槽，不衬砌直接储存，利用岩石的承载力和地下水的压力将液体燃料封存在洞管中。分类：A按储藏压力分(常压储藏、加压储藏)；B按储藏温度分(常温、低温储藏)；C按储藏类型分(变动水床法、固定水床法)；D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：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

5、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、停车面积大。街道型，特点是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11、 地下空间的优点：避免对视觉空间的影响；地表面的开放空间；有效的土地利用；有效地往来和运送方式；环境和利益；能源利用的节省和气候的控制。缺点：获得眺望和自然采光的机会有限；进入和往来的限制；能源上的限制。12、修建地下街目的：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；功能：A解决地面购物及服务设施等的不足；B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；C解决闹市区车辆的停放；D满足战备要

6、求。注意事项、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；从防火观点出发，每200平方米要设防火壁；13、地下街规划和设计中的内容：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：安全性；便利性；舒适性；健康性。14、按位置不同地下停车场分为：公路型、公园型、广场型、建筑物地下停车场15、地下停车场动线规划：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、地下停车场平面组成：车库区；通风设备区；办公区； 构

7、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；台阶宽度1.2m，台阶高度15cm左右。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：运量大、速度快、运输成本低；安全可靠、舒适；合理利用城市地下空间、保护城市景观等。修建条件：人口100W，每小时单向交通量2.5万，城市空间合理利用，适应未来的交通需求，经济能力。18、地铁规划路网形式：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（

8、换乘、联络方便）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原则上都把隧道设在道路的中心，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。尽量缩短地铁线路长度。19、地铁线路组成：区间隧道（双线、单线）、车站及附属建筑20、地铁区间隧道的概念：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

9、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：供列车通过；放置设备。与施工方法相关的断面形式：（1）箱形明挖法 结构经济，施工简便，材料用钢筋混凝土（2）圆形盾构法 采用盾构掘进，一次为管片衬砌，二次为混凝土（3）马蹄形矿山法 采用矿山法施工，复合式衬砌21、地铁车站的类型：A按运营功能分：起始、终点站、中间站、换乘站、区域站、枢纽站；B：按设置位置分：联络站、中心站、郊区站、待避站；C：按形式分：双层、单层、多层。功能：地下铁道车站是供乘客上下车和换乘、候车的场所 22、地铁车站的站台型式的优缺点及其特点：（1）岛式站台（612m）优缺点：规模

10、大，相反方向站台联络方便，适用于大流量，结构复杂，投资高，站台利用度高，站台延长困难，结构内空间利用率低，建筑高度必须加宽。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（47m）优缺点（与岛式相反：、建筑高度只在旅客设施部分加宽）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。23、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

11、、空调、防灾等设施24、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：山岭隧道、地下铁道、水底隧道25、 地铁与轻轨的相同点：地铁和轻轨都是利用轨道作为车辆导向运输方式，以钢轮和钢轨为走行系统的交通方式。不同：钢轨承受荷重区别：地铁一般60kg/m ;轻轨一般50kg/m运输量区别：地铁单向高峰小时可载运3000090000人次；轻轨单向高峰小时载运1000030000人次地铁以地下线为主，在市郊结合部或郊区考虑地面和高架线路；轻轨以地面和高架线路为主，在繁华市区不得已才采用地下线路地铁正线最小曲率半径为300600m，最大坡度30；轻轨最小曲率半径为100m，最大坡度可

12、达30；地铁列车最高速度120m/h,运营速度3040km/h;轻轨最大行驶速度45m/h,运营速度2530km/h;地铁车身长达23m，车身重，编组一般为68节；轻轨车身短为7.5m，车身轻，爬坡快，编组一般为14节。26、铁路隧道规划设计中：（1）越岭隧道平面和立面位置选择：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。（A)平面位置选择：主要选择垭口：a、两端直线距离最近的低垭口b、良好的展线条件c、工程和水文地质条件良好、便于布置施工场地。（B)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

13、长度增加，技术条件恶化；b、低位置隧道则与之相反。所以在选择隧道高程时，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：级围岩，单线46（双线79），级710（1025），级1220（1530）；单位m。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）不良地质条件有：滑坡-崩塌-岩堆-泥石流-溶洞-地下水发育

14、和瓦斯（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27、隧道洞门位置的选择原则：隧道位置确定后，隧道的长度是由它的两端洞口位置来决定的。洞口位置的选择影响

15、着施工难易和工期、造价和运营安全。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。尽量避免大挖方和大刷坡。要求：（1）首先按地质条件控制边坡和仰坡的安全和稳定（2）尽量躲避不良地质区域，山体稳定、地质条件好、地下水不丰富。（3）最后才考虑经济方面的因素。综合考虑（1）、（2）之后，可尽量降低工程造价，缩短隧道。 28、隧道平面线形的要求：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

16、时，最好要使曲线的缓直点（或直缓点）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。A、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。B、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数

17、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L400m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2C、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29、隧道净空限界：铁路隧道衬砌内轮廓所包络的空间。初步拟定：是根据机车和车辆限界在横断面外轮廓线上的最大尺寸需要，再考虑到安装一

18、些照明、通讯等设备、施工测量误差、列车运行摆动、衬砌结构受力合理等因素而确定的。30、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31、隧道洞身衬砌的作用：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、装配式、锚喷式、复合式。结构形式：拱形直墙拱、曲墙拱；圆形、矩形等32、支护结构的基本类型：初期支护和永久支护（二次衬砌）两大类。 初期支护一般又包括：喷射混凝土/钢筋网/锚杆/ 格栅 （钢拱架 ）锚杆的作用：支撑围岩；加固围岩；“组合梁”作用；“悬吊”作用喷射混凝土的作用：支撑围岩；“卸载”作

19、用；填平补强围岩；覆盖围岩表面；阻止围岩松动；分配外力。 二次衬砌的基本类型：混凝土整体式衬砌 锚喷衬砌复合式衬砌装配式衬砌33、铁路隧道洞门作用：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；保护洞口边坡的稳定和仰坡的安全。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34、明洞：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。作用：保护洞口线路免受落石、塌方等危害解决洞口因地形地质条件难以用暗挖法修建的施工困难类型：拱形明洞棚洞35、隧道内运营通风方式：自然通风和机械通风。机械通风包括：纵向式、半横

20、向式、横向式、混合式。铁路隧道治水原则：防、截、排、堵，因地制宜，综合治理。36、地下空间利用规划的特点：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）。37、规划中的调查内容：自然环境调查、经济环境调查、社会环境调查。构成要素：“主体、对象、目的、手段”四静态，“构成”一静态。 施工中调查方法：开挖工作面直接观察、利用超前钻孔、辅助导坑、试验坑道。38、地质调查流程：(规划阶段)，(设计阶段)、(施工阶段)、(维修管理阶段)39、铁路隧道围岩分级指标：单一的岩性指标；单一的综合岩性指标；多因素定性和定量的指标相结合；多因素组合的复合指标。分级方法：铁道隧道围岩分

21、级方法是根据地质勘察资料，对岩石坚硬程度和围岩完整程度两个因素应采用定性划分和定量指标两种方法确定。在此基础上确定围岩的基本分级，再结合隧道工程的特点，考虑地下水和初始地应力的状态等因素进行修正。40、地下结构体系的主要计算模型：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：以参照过去隧道工程实践经验进行了工程类比为主的经验设计法；以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法；作用反作用模型；即荷载结构模型；连续介质模型；41、地下结构（铁路隧道）的设计方法：结构力学方法、岩石力学

22、方法、经验类比方法、情报化设计方法42、围岩：地壳中受开挖影响的岩体。 范围：A从力学角度分析，围岩边界应划在因开挖应力变化可以忽略不记的地方。B从变形角度分析，围岩边界上因开挖而产生的位移为零的地方。C经验上，围岩边界在横断面上约为6-10倍洞径。 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。43、铁路隧道结构计算的步骤：A断面形式和结构尺寸的拟定工程类比法；B计算作用在结构上的荷载主动和被动荷载；C计算结构内力； D检算：安全系数，偏心距，基底承载力；44、被动荷载：视围岩为弹性体，衬砌在主动荷载作用下，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

23、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，i=ki ，即仅与该处的变形成正比。45、地下工程施工特点：A施工方法因地质条件不同而变化；B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；C工作空间狭窄，施工工序易发生相互干扰；D施工环境差，空气交流不便，光线暗而且潮湿；E修建后改造困难；46、地下工程施工基础技术：地层改良技术 ；锚固技术；支挡技术；衬砌技术；爆破技术；量测技术。47、明挖法：基坑法，盖挖法，沉管法。48、暗挖法：矿山法（一般矿山法：全断面法，台阶法，分步开挖法；浅埋矿山法）；盾构法；掘进机法（TBM法）；顶进法。49、明挖法施工方法：（1）明挖顺筑法，施工顺序是在开挖到预定深度后，按底板、侧壁（中柱或中