地下结构工程之一绪论

安徽建筑工业学院地下结构工程主讲教师：席培胜第1章1.绪论地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物，统称为地下结构。地下工程分类：交通隧道，水工隧洞、矿山巷道、地下仓库、地下工厂、地下民用与公共建筑、地下市政工程、人防工程、国防地下工程。铁路和公路隧道解放后：修建的铁路隧道计2500km。其中：大遥山隧道为14.295km（1987），居世界第十位；秦岭隧道由两座基本平行的单线隧道组成，间距30米，各全长18.46公里，居亚洲第二位，世界第六位。最大埋深1600米，为目前世界之最，1999年贯通。我国水下隧道：打浦路隧道（第一条，2761m），外环沉管隧道，甬江、珠江江底隧道，在建的崇明大通道隧道；未来可能的隧道：琼州海峡隧道、台湾海峡隧道。国外：日本发展最快，修建达2000km。其中：圣哥达隧道16.5km。水下隧道发展较快，港九海底隧道、青函隧道（53.85km）,为世界之最；英法海峡隧道（49.6km，在建），直布罗陀海峡隧道（拟建，连接欧非大陆）；马海峡隧道（拟建，连接日本与南朝鲜，230km）

一、地下建筑结构的发展现状秦岭隧道实景打浦路隧道宁波常洪沉管隧道瑞士圣哥达大隧道全长16.5公里，是穿越海拔2千多米的阿尔卑斯山、连接瑞士南部和意大利北部的主要公路干道，为世界第二长车辆隧道图片为2001年10月24日因车辆相撞发生大火，死亡14人。英吉利海峡隧道耗资100亿英镑，接通英国肯特郡的福克斯通和法国的加来，建造工程于1987年12月开始，到1990年12月结束。1994年5月6日由英国女王伊丽莎白二世和法国总统密特朗正式剪彩通车。这条双轨隧道长49.94公里，直径7.6米。在英吉利海峡底开凿隧道的规划是19世纪初拿破轮战争期间首次提出的。水电站及航运地下工程水电站包括：引水隧道、泄水隧洞及大跨度、高边墙的地下厂房等地下工程。据统计，我国建国后建成的大小中型水电站引、泄水隧洞约140座，全长120km；最长的为四川渔子溪一级电站有压发电隧道，长8429m。天生桥水电站，有压发电隧道三座，内径9.0m，各长11.34km。航运地下工程:世界最大的航运隧道为法国马赛至罗那航运线上的罗佛隧道，全长7km，断面宽24.5m,高17.5m.天生桥水电站龙滩水电站

城市地下工程

在地铁方面，法国巴黎高速地铁横贯东西，全长50km余；日本东京地铁更有若干层好几条线；我国的上海、北京、广州等地铁正如火如荼。多层次综合开发利用地下空间，是城市地下工程建设的一个特点。如日本东京的上层地下工程，便多作为地下街、商场等；瑞典、挪威、美国等更把地下工程用于民用住宅、图书馆等。我国有利用人防工程改造的商场、地下人行街、车库等。上海徐家汇地铁站广州越秀公园站

其他

各类物资的储库，如瑞典佛斯马克海底核废料储库系统；我国柳州大型天然洞室作冷藏库；以及地下油库、大型跨江海桥梁的基础等。新日本石油公司的海上油库串木野基地的地下油库二、地下建筑结构的概念、作用和形式（一）地下建筑结构的概念（1）基本概念地下建筑是修建在地层中的建筑物。它可以分为两大类：一类是修建在土层中的；一类是修建在岩层中的；广义上讲，任何结构物都是修建在相应的介质中的，例如，上部结构是修建在空气介质中，地下建筑结构一般修建在土层中、岩层中或水中。本学科所要研究的所有问题其实都可以归为“结构与介质的相互作用问题”（2）示意图（二）地下建筑结构的作用

地下建筑结构，即埋置于地层内部的结构。修建地下建筑物时，首先按照使用要求在地层中挖掘洞室，然后沿洞室周边修建永久性支护结构——即衬砌结构。而内部结构与地面建筑的设计基本相同

作用：衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载的作用；围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。

地下建筑与地面建筑结构的区别（1）计算理论、设计和施工方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。所以，在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。这一点乃是地下建筑结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差别。

地下结构型式地下结构：水平，倾斜（斜井）竖直（竖井）；水平坑道埋置深度的不同，又分成浅埋和深埋两种。结构型式首先由受力条件来控制，即在一定地质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型式。图结构型式也受使用要求的制约；施工方案是决定地下结构型式的重要因素之一。图1-1地下结构型式北京地铁王府井车站广州辛地铁槐东（惊山口逝）~杨（箕钥）区间很隧道综合地质、摆使用、厦施工三因狸素，刊地下狮结构短常见居的型摇式有打以下借几种信：go地下当结构程常见茂的型枪式有扮以下馆几种（1）附西建式结垮构图（2）熔浅埋点式结远构图（3）肯地道株式结蛙构图（4）沉贞井法结美构（5）稳盾构障法结吧构图（6）连非续墙结嫌构图（7）顶扬管结构图（8）沉混管法结检构图图1-成2附建结逢构exi扭t图1-3浅埋耍式结巨构ex烈it图1-4地道式计结构显图1-渣5沉井ex君it图1-6盾构exi榴t图1-冷7地下连兔续墙结另构ex坚it图1-8顶管ex他it图1-碑9沉管exi雷t1.展2设计掀内容设计分工节艺设宝计、勿规划断设计侄、建头筑设等计、厌防护汪设计绩、结诊构设肠计、煎设备橡设计巩等。结构获设计工作灵一般焦分初阳步设多计和藏施工产图设未计两零个阶时段。初步拐设计声的内亏容（1）工恋程防护刚等级，酷三防要妇求与动诱载标准纷的确定讨；（2）雁确定考埋置旅深度洪与施五工方元法；（3）草牢算荷载表值；（4）选员择建筑男材料；（5）选疏定结构惠型式和茂布置；（6）估锋算结构耗跨度、始高度、勾顶底板漂及边墙而厚度等很主要尺彩寸；（7）兵绘制艰初步裕设计誓结构限图；（8）福估算横工程协材料柄数量略及财诞务概小算。技术丛设计主要是般解决结容构的强木度、刚裕度和稳蓝定、抗御裂性等职问题，岸并提供胖施工时宝结构各川部件的四具体细偏节尺寸来及连接凳大样。（1）棵计算莫荷载严：（2）翁计算虏简图义：（3）内意力分析咱：（4）芬内力笔组合紧：（5）配膀筋设计销：(6）绘木制结构辽施工详箱图：（7）材琴料、工挥程数量抗和工程膛财务预辽算。1.3计算血原则1）旅使用津规范2）喂设计鲜标准脆：确定湿地下宗建筑夫物的宇荷载充、建墓筑材旺料的添选用扭、允纱许考离虑由名塑性盖变形捧引起耐的内剧力重泊分布轰、截诉面计傅算原羞则、故材料纸强度丸指标3）计瞒算理论（1）计算挨原理：较多地旋应用以础文克尔埋假定的太基础局第部变形宝理论以酒及以弹霉性理论偏为基础糠的共同范变形理患论。说明（2）计纽奉算方扣法：一般绩结构拆力学首法，批弹性带地基也梁法蒙，矩家阵分数析法林。弹性抗匀力限制茎了结构盲的变形芦，故改出善了结森构的受妙力情况茄，如图1-追10所示出。exi滩t本课皆程是精土木颈工程稀的一期门专朝业课短。获得地麻下结构查工程的旬基础知辜识，掌静握地下轰结构工剑程的技益术性能带，应用誓方法及菌其施工径工艺；本书将融对各种太常见的国地下结唉构工程霸进行授满课：大开喂挖基河坑、冻深基色坑工财程、浅埋式装结构、钩沉井结恼构、新奥肌法隧倍道、叶盾构线衬砌液结构板、沉姜管结