地下工程结构设计
主讲教师：刘畅副教授
教师单位：土木工程系
授课学时：48学时
授课班级：2008级土木
2011.03~04
教材与参考文献
主讲教材：
地下结构设计原理与方法李志业, 曾艳华编著，西南交通大学出版社2003
参考文献：
地下建筑结构，朱合华主编，中国建筑工业出版社2005 地下工程，贺少辉主编，清华大学出版社，北京交通大学出版社2006
地下工程，张庆贺主编，同济大学出版社2005
城市地下工程，陶龙光,巴肇伦编著科学出版社1996
地下结构静力计算，天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室编，中国建筑工业出版社1979
基坑支护相关书籍
章节目录
第一部分地下工程概述（第1章）
第二部分地下结构的地层压力及其他荷载（第2、3章）
第三部分地下结构结构力学的计算方法（第5章）
第四部分地下铁道工程
第五部分基坑支护结构
第一部分地下工程概述
绪论
?了解地下工程发展概况
?明确地下结构体系与地面结构的区别?掌握地下工程的分类
?掌握地下结构计算理论的发展
?掌握地下工程支护结构计算的力学模式?了解地下结构设计的内容
地下结构是指保留上部地层（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。
地下结构与地面结构的区别:
①赋存环境不同;
②物理力学参数;
③受力条件的不同;
④地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩会不会失稳;
⑤地下工程中作用在支护结构上的荷载受到施工方法和施工时间的影响。
明确地下结构体系与地面结构的区别
由以上分析可以看出，由于地下工程所处的环境和受力条件与地面工程有很大不同，如果沿用地面工程的设计理论和方法来解决地下工程问题，显然不能正确地说明地下工程中出现的力学现象，当然也就不可能由此作出合理的设计，因此要摆脱地下工程长期处于“经验设计和施工”的局面。
二、地下结构的类型
地下结构是地下建筑工程的重要组成部分，其结构形式应根据地层的类别，使
用目的和施工技术水平等进行选择。 按照结构形式不同，地下结构一般可分为四大类：拱形结构、圆管结构、框架
结构和薄壳结构。
▲按工程的几何形状分为隧道工程和硐室工程。隧道工程：结构长度尺寸远大于断面尺寸（最大跨度或高度）的结构。如铁路隧道、公路隧道、煤炭运输巷道、矿山采场进路、人防地下通道等；
硐室工程：长跨比较接近（一般小于10）。如地铁车站、地下商场、水电站地下厂房、地下核废料储藏库、地下试验场、地下储水库等。
▲从空间上划分
与地表面的关系
平地填土埋入平地地下
开口部与地表面的关系
▲按照不同的用途或利用形态分为不同类别
◆伴随城市发展而加以利用的地下工程。
◆为人类生存确保安全加以利用。
◆伴随科技发展而利用的地下工程。
◆大规模国土的有效利用的地下工程。
▲使用目的不同可分为
防护型支护：防止、保护围岩质量恶化，采用手段多为喷浆、喷混凝土、局部锚杆；
构造型支护：要求基本条件是岩体基本稳定，局部破坏条件下较长时间内稳定，采用手段多为喷混凝土、锚杆和金属网、模筑混凝土；承载型支护：坑道支护的主要类型。
拱形结构
拱形结构包括喷锚结构、半衬砌、厚拱薄墙、直墙拱、曲墙拱、落地拱。 (1)喷锚结构采用喷射混凝土、钢筋网喷混凝土、锚杆喷混凝土或锚杆钢筋网喷混凝土等在毛洞开挖后及时地对地层进行加固的结构成为喷锚支护。由于喷锚支护是一种柔性结构，故能更有效地利用围岩的自支撑能力维护洞室稳定，其受力性能一般优于整体式衬砌，被认为是一种新型的地下结构形式。拱形结构
（a ）喷锚结构（f ）落地拱
（c ）曲墙拱（d ）直墙拱（c ）厚拱薄墙（b ）半衬砌
(2)半衬砌当地下岩石较坚硬，侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可能有局部脱落时，只在顶部衬砌，叫做半衬砌。此时，为了保护岩石不受风化，常在侧壁表面喷一层2～3厘米厚的水泥砂浆。 (3)厚拱薄墙顶拱的拱脚较厚，边墙较薄。这样，可将顶拱所受的力通过拱脚大部分传给了岩石，充分利用了岩石的强度，使边墙所受的力大为减少，从而减少了边墙的厚度，节约了建筑材料。为了保证边墙的稳定性，可在边墙的上端打入锚杆，将边墙与岩石锚固在一起。拱形结构
（a ）喷锚结构（f ）落地拱
（c ）曲墙拱（d ）直墙拱
（c ）厚拱薄墙（b ）半衬砌
(4)直墙拱顶拱与边墙浇筑在一起，
形成一个整体结构。在铁路隧道、地下厂房，地下仓库，军事坑道、水工隧洞等地下建筑中，广泛地圆管结构使用直墙拱。
直墙拱不但在坚硬地层中常被采用，在软土中小跨度的人防通道亦常应用，其中有的全部用砖石砌筑，有的仅底板采用钢筋混凝土。
(5)曲墙拱当岩石松散破碎易于坍
塌，可采用曲墙拱。如岩石比较坚硬，
又无涌水现象，底板可做成平板井与边墙分开。
(6)落地拱落地拱多用于大跨度的仓
库，如飞机库等。它在岩石或软土中均可使用。
圆管结构 软土中的地下铁道或穿
越河底的交通隧道常采
用圆管结构。这种结构
多做成装配式，叫做管
片结构。施工时利用盾
构掘进。
框架结构
软土中明挖施工的地下铁道常采用箱形结构，计算这种结构常采用框架的
计算理论，故叫做框架结构。图（a）
为地下铁道通道的横剖面。
软土中的地下厂房，地下医院或地下指挥所亦常采用框架结构。图(b)表示
地下发电厂的结构简图。
(a) 地下铁道（b）地下发电厂
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展的必然选择。我国的城市地下空间利用,开始于20世纪60年代的人防工程建设。随着经济发展和城市化的不断推进,目前地下空间利用已涉及:地下商业设施、地下停车场站、地下水库、仓库、地铁、地下街、地下通道、共同沟,等等。城市地下空间开发利用有利于集约化利用城市土地资源,已开始成为我国城市建设和改造的有机组成部分,并被视作城市现代化的重要标志之一。但地下空间开发具有不可逆性的特点,这就要求城市的相关规划、建设活动必须具有前瞻性和科学性。通过对地下空间的有效利用及其各种功能的整合，地下空间的建设每平方米都会创造更大的经济效益。所以，开发地下空间是非常有必要的。 目前，在我国利用地下空间较为典型的是地铁、隧道、地下商业街等地下建筑。我国的第一条地铁始建于1965年。目前，已建成地铁的城市有：北京、天津、香港、上海、广州；南京、深圳、武汉、长春、沈阳、大连、青岛、杭州、成都、西安等城市都在积极建设地铁。北京地铁已经开通了1号线、2号线、5号线、10号线一期、13号线、八通线、奥运支线和机场专线，运营线路总里程200 km，共有123座运营车站。广州地铁已建成开通四条线路,总里程116 km,运营日均客运量超100万人次。在建线路包括广州市轨道交通四号线、五号线、六号线、二/八号线延长线、三号线北延段,珠江新城旅客自动输送系统,珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线等。到xx年上海世博会举办之际，上海轨道交通运营里程将达到400 km，客流占公共交通客运总量的40%左
城市地下空间工程专业（081005T）开设院校统计表 （数据截至 2020年 2 月25日） 宋帅奇 河南城建学院隧道与地下工程教研室 数据说明： 1、统计数据来源于教育部历年关于公布经教育部备案或批准设置的高等学校本科专业名单的通知； 2、该统计数据仅考虑了独立开设城市地下空间工程专业的高校(不含城市地下空间工程专业方向)； 3、城市地下空间工程专业代码依据教育部教高[2012]9 号，2012年 9月14 日之前为 080706W，之后为 081005T，在统计表中不再区分，统一以表头 081005T 为准； 4、专业批准年度以教育部公布文件中标题所含年度为准，往往比批准文号所在年度早一年； 5、院校顺序以教育部公布顺序为准，序号不代表专业办学实力； 6、部分院校更名，更名院校部分已标注； 7、该数据无偿贡献给各相关高校，供各高校在相关专业办学中参考使用，并提供数据更新服务； 8、如有遗漏或差错，请联系我。联系邮箱30070507@https://www.doczj.com/doc/9816455903.html,，电话：150********，微信：ssq1699，qq：4208552。
城市地下空间工程专业（081005T）开设院校统计表（数据截至 2019 年3月25日，合计78所）
12 东南大学 2010年 四年 工学 教高[2011] 4号 2011年3月8日 13 石家庄铁道大 学 2010年 四年 工学 14 长春工程学院 2010年 四年 工学 15 吉林建筑工程学院城建学院 （2013年更名为吉林建筑大学城建学院） 2010年 四年 工学 16 金陵科技学院 2010年 四年 工学 17 山东交通学院 2010年 四年 工学 18 河南城建学院 2010年 四年 工学 19 西南石油大学 2010年 四年 工学 20 北方工业大学 2011年 四年 工学 教高[2012] 2号 2012年2月14日 21 河北工程大学 2011年 四年 工学 22 哈尔滨学院 2011年 四年 工学 23 徐州工程学院 2011年 四年 工学 24 山东建筑大学 2011年 四年 工学 25 湖南城市学院 2011年 四年 工学 26 昆明理工大学 2011年 四年 工学 27 哈尔滨工业大 学 2012年 四年 工学 教高[2013] 4号 2013年3月28日 28 辽宁石油化工 大学 2012年 四年 工学 29 盐城工学院 2012年 四年 工学
一、名词解释（每小题2分 10分） 1、围岩失稳 2、斜眼掏槽 3、矿山法 4、曲线隧道 5、隧道预支护 二、填空：（每空1分，共计30分） 1. 在地下水发育地段，隧道结构的施工缝应该采用防止漏水。 2. 混凝土衬砌截面的最小厚度是 m。 3. 当遇到不良地质时，隧道选线应尽可能的。 4. 铁路曲线隧道不同加宽断面的衔接是采用。 5. 预裂爆破的特征是。 6. 温克尔假定认为，某点的与该点的变形成正比。 7. 隧道围岩分级共分为级，级别越小，则围岩越。 8．公路隧道的运营通风要求比较高，是否设置通风机械的因素是和。 9. 在直刚法计算中，衬砌结构的边界条件是。 10. 在隧道的设计中，是否布置辅助坑道，主要考虑。 11．隧道施工循环中的关键工序是和，因为它们所占的时间比例最大。 12．隧道与地面建筑物的根本区别是。 13. 在新奥法施工中，控制爆破、和是必不可少的重要手段。 14. 在确定隧道纵坡时，如果是紧坡地段，应该设计成坡。 15．洞口地形图的主要作用是，它的比例一般采用。 16．在山岭隧道施工方法中，适应性最强的是法，它可以通过调节的长度来适应不同的地质条件。 17. 隧道建筑限界是确定的主要依据。 18. 当隧道翻越分水岭时，为了尽量减少隧道的长度，建议从穿越。 19. 当隧道的走向与地质结构面时，可以最大限度地减少因结构面的滑动而产生的。 20．对于水平成层的岩层，锚杆的作用体现为。 21. 新奥法和传统矿山法都属于范畴。 22. 在干喷法中，拌和料与是分开的。 23. 当隧道的埋深超过一定值之后，围岩压力就与无关。 24. 削竹式洞门的适应条件是。 25. 洞口边仰坡的开挖高度是控制的关键。 不利影响。 26. 喷锚支护既是支护，同时也是支护。 27．棚洞是结构，它的承载能力比拱式明洞要。 28. “撑靴”是指的支撑千斤顶。 29. 在新奥法施工中，为了充分调动围岩的自承能力，需要允许围岩
我国地下工程施工新技术 综述 [摘要] 总结了近年来我国一批大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工艺和新技术。[关键词]地下工程;冻土;水下工程;隧道;施工技术 青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础;同时,城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战;而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平,及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证,对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。本文结合近年来我国一些大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等施工过程中取得的地下工程施工技术成果,对新工艺进
行介绍,以便为今后类似工程的施工提供借鉴。 1冻土区地下工程施工新工艺 青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多ｋｍ,穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第1次,无成熟的施工经验,技术含量高。 1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺 其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量,如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等,避免桩周地基土温度场急剧变化,引起桩周地基土一定范围升温和融化。同时由于冻土区有季节的变化,表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力,消除这些冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。 为减少施工热量对冻土区的影响,尽快形成新的热平衡状态,多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后,须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工,一般热交换的时间为60ｄ,60ｄ后方可认为桩基已基本稳定。
地下工程施工技术的应用 发表时间：2016-08-04T15:38:52.673Z 来源：《基层建设》2016年11期作者：黄睿 [导读] 现阶段，地下洞室在结构规模上得到明显扩大，地下洞室群分布、地质环境变得更为复杂。 管道储运有限公司项目管理中心江苏省徐州市 221008 摘要：现阶段，地下洞室在结构规模上得到明显扩大，地下洞室群分布、地质环境变得更为复杂。我国已建溪洛渡、龙滩、小湾以及水布垭等诸多地下厂房洞室群,其在规模上可谓前所未有，其开挖技术的难度也越来越大。针对上述大规模的地下洞室群，对施工开完方式进行科学选择，探讨开挖各个阶段中围岩具有的稳定特性，不仅有助于加快施工建设速度,同时也保证工程既稳定又经济有着重大的经济和社会效益。 关键词：地下洞室；开挖施工；施工技术 引言： 洞室开挖施工中，安全防护尤为重要。安全防护技术上去了，不仅有效提高施工进度，更对施工人员生命安全及机械损伤提供有效保障。由于开挖及工程施工工艺安排不合理化，或可导致施工成本增加，资源严重浪费，使经济效益极不理想。因此，对于工程地下洞室开挖施工中，所选择的安全、合理、技术及经济的开挖施工方案，不仅能降低工程施工成本，提高生产进度，同时也便于技术管理人员和项目负责人能随时控制好施工生产的各项动态信息，使工程处于一个可以控制，便于协调管理的状态之中，达到确保工程在动态化和可控程序中安全运行的效果。以下为国内某大型地下工程的一些施工技术的应用。 一、开挖施工技术 1.洞脸工程 在测量确定进洞口位置后，拟先对洞口外土石方进行开挖。土石方开挖尽量使用挖掘机进行，将挖出土方用8 t自卸汽车运至指定弃渣场堆放，并对洞脸上边坡和洞口外翼墙进行削坡处理，直到露出相对完整的基岩。遇坚硬岩石时，使用预裂爆破作业，预裂爆破使用潜孔钻打的炮眼，人工装药连线，电雷管起爆。及时对洞口外边坡进行防护处理。洞口外边坡是否稳定，对接下来的施工工作有很大影响。第一步，对洞脸上边坡安装必要的锚喷网支护，并铺设洞口上部排水系统，材料可选择浆砌石。洞脸施工主要的流程，参见下图1。 2.钻眼爆破 （1）正确选取钻眼机具、爆破器材 钻眼，一般可选择气腿式凿岩机，型号YTP-29，Φ22 mm六角中空合金钢钎，Φ42 mm球齿型合金钎头。放线后，可利用红油漆将断面轮廓线予以区分。爆破，通常可选择电起爆系统，2＃岩石乳化炸药破岩；电毫秒延期，则可引爆雷管。起爆顺序，依次为掏槽眼→辅助眼→底眼→周边眼。 （2）钻眼爆破参数 地层洞挖多以砂质岩或者泥岩为主。若裂隙和节理发育状况良好，采用光面爆破可减小爆破对围岩的破坏，减少超欠挖。针对各工作面所遇岩性的特点，宜采用最优钻爆参数和布置形式。采用易掏槽、震动小的斜眼掏槽形式。 图1隧洞洞口明挖施工工艺流程图 （3）炮眼检查及起爆 各种炮眼施工后，均采用“插棍法”检查炮眼的倾角和深度。周边眼相互平行，深度一致，外插角度合理。周边眼、辅助眼和底眼的眼底在相同平面上，掏槽眼则超出其他炮眼0．15～0．2 m。所有炮眼在装药之前用标尺探测，吹净岩粉。成功连接装药后，对各炮眼起爆先后顺序、雷管段数进行检查。当全部设备、人员均撤离现场后，再予起爆。 二、通风排烟技术 地下洞室施工通风一般可以采用机械通风、施工交通洞通风、竖井通风、自然通风等方式，而且可以多期进行规划布置，如果按照Ⅳ期一般可以这样实施，Ⅰ期：施工交通洞内通风竖井未形成之前，开挖为独头工作面，采用机械压入式通风；Ⅱ期：施工交通洞通风竖井贯通后，采用机械压入式输送新鲜空气；施工交通洞通风竖井井口设置轴流风机抽排施工废气；Ⅲ期：施工交通洞进入主要洞室后分别在主要洞室一端的通风竖井井口采用机械正压向主要洞室补充新鲜空气，利用“烟囱效应”原理，在主要洞室另一端通风竖井井口设置小功率大风量轴流风机抽排施工废气；Ⅳ期：开挖结束，以自然通风为主，机械辅助通风。 通风系统布置原则（1）施工通风系统布置必须满足施工人员正常呼吸，冲淡机械废气等有害气体，降温等的最小通风量，并满足洞
中国矿业大学力学与建筑工程学院2012~2013学年度第一学期 学 号 班级城市地下10-2班 姓 名 指导 老师 陆路 力学与建筑工程学院教学管理办公室
地下工程施工技术课程设计 （中国矿业大学力学与建筑工程学院地下10-2班） 目录 1.................................................................................................................. 工程概况4 1.1................................................................................................................. 编制依据4 1. 3工程地质 (4) 1.4 施工现场情况 (6) 2 工程重点及难点 (6) 2.1 施工场地小 (6) 2.2 超深的地下连续墙施工 (6) 2.3 控制基坑变形与地面沉降,确保周边环境安全 (7) 2.4 主体结构防水 (7) 3 ............................................................................................................. 工程总体筹划7 3.1................................................................................... 施工总体目标与总体筹划原则7 3.2施工方案比选 (8) 3.3 施工总体安排 (9) 3.4........................................................................................................... 施工工期筹划9 3.5................................................................................................................. 人员配置9 3.6........................................................................................................... 主要机械设备10 3.7平面组织布置 (11) 4 深基坑施工方案 (13) 4.1 方案综述 (13) 4.2 地下连续墙施工方案与技术措施 (14) 4.3地基加固方案 (17) 4.4 基坑降水方案 (18)
城市地下空间工程专业简介与就业前景分析 江学良 地下工程教研室 一、开设城市地下空间工程专业的主要理由 1、我国城市地下空间工程具有巨大的发展前景。 近二十年来,我国城市以前所未有的速度发展加快,规模不断扩大,人口急剧膨胀,不同程度地出现了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞,基础设施落后、生态失衡、环境恶化等问题,成为现代城市可持续发展的障碍。开发城市地下空间是解决这些问题,实现城市可持续发展的有效途径,是城市发展的重要方向。国外发达国家的城市建设经验充分证明了这点,联合国自然资源委员会也于1981年5月正式把地下空间确定为重要的自然资源。 2.城市地下空间工程专业具有学科体系的独特性和完整性。 在大土木工程专业中可设置城市地下空间工程专业方向。但是，城市地下空间工程专业既有自身特定的内涵,又是多个学科的结合点,具有交叉性、边缘性的特征。传统的土木工程专业,主要注重地面建筑、桥梁、交通、岩土等工程,没有真正以城市地下空间利用为主轴的系统的专业建制。城市地下空间工程专业涉及到城市规划、地下建筑学、地下结构、工程地质、水文地质和地下水力学、岩土力学、环境科学、地下通风以及其它相关的市政工程如城市交通等多领域、多学科。因此,在高等学校设置城市地下空间工程本科专业,培养城市地下空间开发和利用的新型人材,是适应我国城市现代化发展对人才要求,尽快提升我国城市地下空间开发和利用的水平,使我国城市发展走上健康和繁荣的必由之路。 3.我院已积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。 我院在土木工程专业中，开设了有关力学、土力学以及地下工程的专业课程组，并且在城市规划专业中开设了有关地下工程规划方面的课程等，积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验。我院从2010年开始在土木工程专业开设了城市地下空间工程方向，至今年6月份已有两届毕业生，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。 4.城市地下空间工程建设急需大量的专业技术人才。 现有的城市规划、土木工程以及工程设计和管理人员没有受过城市地下空间工程建设的全面和系统的教育,缺乏对城市地下空间利用的认识和从事城市地下空间工程建设的系统知识,因此,在城市规划、工程设计和管理上,不能很好体现地下空间利用对城市现代化的重要性,不能很好地利用城市地下空间资源来建设现代化城市。因此,城市现代化建设急需大量受过城市地下空间工程专业知识系统教育的人材。随着我国第三波地铁建设高潮的到来，首先拉动的就是地下工程技术人才的需求。 二、城市地下空间工程专业的办学条件
地下工程施工特点 陈洪祥0904010311 土木工程4班（岩土） 地下工程施工的内容非常丰富，包括施工组织设计，施工技术管理，施工工艺、方案及方法，施工监测和环境保护，所以，在我看来，地下工程的施工特点也是多种多样，丰富多彩的。 总体说来，地下建筑施工的特点主要由地下建筑产品的特点所决定。和其他工业产品相比较，地下建筑产品具有体积庞大、复杂多样、整体难分、不易移动等特点，从而使地下建筑施工除了一般工业生产的基本特性外，还具有下述主要特点： 1．生产的流动性 一是，施工机构随着地下建筑物或构筑物坐落位置变化而整个地转移生产地点； 二是，在一个工程的施工过程中施工人员和各种机械、电气设备随着施工部位的不同而沿着施工对象上下左右流动，不断转移操作场所。 2．产品的形式多样 地下建筑物因其所处的自然条件和用途的不同，工程的结构、造型和材料亦不同，施工方法必将随之变化，很难实现标准化。 3．施工技术复杂 地下建筑施工常需要根据建筑结构情况进行多工种配合作业，多单位（土石方、土建、吊装、安装、运输等）交叉配合施工，所用的物资和设备种类繁多，因而施工组织和施工技术管理的要求较高。 4．露天和高处作业多 地下建筑产品的体形庞大、生产周期长，施工多在露天和高处进行，常常受到自然气候条件的影响。 5机械化程度低 目前我国地下建筑施工机械化程度还很低，仍要依靠大量的手工操作。 具体来说，地下工程的各个内容有均有各自的特点 1.施工组织设计的特点 A.保证重点，统筹安排，信守合同工期 B.科学合理地安排施工程序，经量多的采用新工艺，新材料，新设备和新技术 C.组织流水施工，合理地使用人力，物力和财力 D.恰当地安排施工项目，增加有效的施工作业日数，以保证施工的连续和均衡 E.提高施工技术方案的工业化，机械化水平 F.采用先进的施工技术和施工管理方法 G.减少施工临时设施的投入，合理布置施工总平面图，节约施工用地和费用
我国隧道及地下工程发展现状与展望徐锐 摘要：随着我国经济的迅速发展、城市人口也随之急剧增长，为解决人口流动 与就业点相对集中给交通、环境等带来的压力，满足国家环境和局势变化需求， 修建各种各样的隧道及地下工程已成为必然趋势，这给隧道及地下工程的发展建 设带来了机遇。隧道及地下工程事业的发展有利于国土资源的充分开发利用，具 有环保和节能优势，特别是在改变我国水资源条件及油气能源储备等方面，具有 重要的作用，但是同样面临着诸多严峻的挑战。本文首先对我国隧道及地下工程 近两年的发展进行了简要概述，详细探讨了近年来隧道及地下工程的技术发展与 创新，旨在促进我国隧道及地下工程的快速发展。 关键词：隧道；地下工程；发展现状；展望 随着国民经济建设的发展，我国隧道和地下工程的建设规模和科学技术水平，在最近十几年有了飞速的发展：成功地修建了一大批长度长、断面大、工程地质 和水文地质条件十分复杂的隧道工程；施工机械化和施工技术水平有了提高；城 市隧道工程和地下空间的利用有了新的进展；工程地质先进勘探技术的应用有了 突破；地下工程设计理论和计算方法有所前进。这些成就缩短了我们与国际水平 的差距。 1 我国隧道及地下工程近两年的发展 1.1主要领域的隧道建设进展情况 1.1.1铁路隧道 截至2015年底，全国在建铁路隧道3 784座，总长8 692 km；规划隧道 4 384座，总长9 345 km；运营隧道13 411座，总长13 038 km o 2015年新增开通 运营铁路隧道1 316座，总长2 160 km，其中10 km以上隧道18座，总长245 km。表1是中国铁路总公司工程设计鉴定中心统计的全国铁路隧道情况汇总。相 比2013年，新增铁路运营隧道2 337座（总长4 099km）。 1.1.2公路隧道 据统计，截至2015年底，我国大陆运营公路隧道14 006座，总长12 684 km；近两年新增运营公路隧道2 647座（3 079 km）。目前最长的公路隧道为17. 1km 的木寨岭隧道，于2016年7月18日贯通。 1.1.3地铁隧道 截至2015年底，我国大陆己有22个城市开通了地铁，拥有97条运营线路，总里程达2 934 km；在建126条线路，总里程达3 000多km。截至目前，大陆已 有43个城市获批修建地铁，规划总里程达12 000 km。 1.1.4水工隧洞 根据“国家172项引水工程建设计划”，近年来新建水工隧洞数量持续增加， 兰州市水源地引水隧洞（31.570 km）、北疆供水工程喀双隧洞（283.270 km）、 东北引松供水隧洞等水工隧洞相继开工建设。 1.2重难点工程 近两年来，我国青藏铁路关角隧道、兰渝铁路西秦岭隧道等一大批重难点工 程相继贯通，同时港珠澳大桥沉管隧道、引汉济渭供水工程、大瑞铁路高黎贡山 隧道、武汉三阳路长江隧道等也在如期建设中。 2 近年来的技术发展与创新 隧道及地下工程不再是“单一工程的设计”概念了。任意一项隧道或地下工程
地下工程导论报告 姓名：马敏超学号：*** 19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，而21世纪应该是地下洞室开发利用的世纪。 在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。 面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策 “可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。中国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。 交通拥堵已经成为城市致命的瓶颈，人们在拥堵中等待、愤怒、绝望，也开始因为渴望速度而寻找方向。当一个名字叫地铁的尤物可以让交通烦恼消却、速度诱惑满足时，几乎所有的中国城市都爱上了她，开始了轰轰烈烈的地铁建设之旅。地铁的另类空间激发着人们的国际化大都会想象力和商业想象力，地铁天文数字般的投资令城市人痛并快乐着，地铁承载着所有都市人内心的柔软和抒情，令那些对城市失望的人可能重新爱上城市。 1、概述 城市地下工程师从事研究和建造城市各种地下工程规划、勘察、施工和维护的一门应用科学与工程技术，是土木工程的分支。 城市地下工程包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场及各种穿越障碍的地下通道；工业与民用方面的各种地下制作车间、电站、各种车房及商店；人防市政地下工程，以及文化、体育、娱乐、与生活等方面的联合体育建筑等。 城市地下工程是伴随着人类社会发展需要而逐渐发展起来的，它所建造的工程设施应反映出各个不同年代社会经济、文化、科学技术发展的面貌与水平。
工程地质暨城市地下空间工程 专业认识 实 习 报 告 姓名： 专业班级： 学号： 完成时间： 指导老师：
目录 实习目的 (1) 实习时间 (2) 实习地点 (2) 实习准备 (2) 实习内容 (3) 岳麓山； (3) 橘子洲地铁施工现场； (4) 阳光100小区； (5) 恒大华府； (6) 西湖文化公园； (7) 实习总结 (7) 实习目的 这次实习是我们进入大学以来第一次综合性的专业认知实习。本次实
习为了让我们更好地了解本专业，拓展我们的专业认知和专业知识面，同时让我们了解以后的工作内容以及工作环境，以便为以后的工作打下坚实的基础，适应以后的艰苦工作环境。同时这次实习也是一个让我们把学到的知识运用到真正的实践生产中得好机会，给我们一个用书本上学到的抽象的知识来解决实际的工程问题的一个平台，以此提高我们实际分析运用能力以我们的工作能力。 实习时间 2011年6月20日——2011年6月24日。 实习地点 (一)岳麓山； (二)橘子洲地铁施工现场； (三)阳光100小区； (四)恒大华府； (五)西湖文化公园；未找到目录项。 实习准备 6月20日我们城地三个班于采矿楼301开始实习动员大会，会上三个班的指导老师分别作了自我介绍和详细介绍了这次实习的详细情况以及对接下来维持好几天的实习进度进行了详细的说明。同时做了详细的PPT讲解这次实习的目的以及重要性。重点强调了实习的时候要注意安全以及各种要必须做到位的安全措施，以确保此次实习同学们的人身安全。动员大会的顺利进行使得接下来的实习有了一个好开头，同时为接下来的实习的有序、安全、顺利地完成奠定了基础。同时端正我们对于此次实习的态度，帮助我们在实习中把学到的东西具体化，用学到的东西解决实际工程中遇
城市地下空间工程在我国的现状及发展
城市地下空间工程在我国的现状及发展 刘逸凡 (交通工程1402班)201411010211 摘要：随着社会的发展，城市的集约化程度不断提高，传统的单一功能的单体公共建筑已不能完全适应日益丰富和变化的城市生活，城市建筑正逐渐向多功能和综合化发展。例如在同一栋高层建筑中，可以在不同层面上和地下室中分别布置商业、文娱、办公、居住以及停车等功能区，这些建筑将城市的一部分交通功能和市政公用设施与商业等建筑功能综合在一起，往往随着城市的立体化再开发而伴生于城市地下空间中，故可以称为地下城市综合体。 关键词：城市地下空间工程地下工程地下隧
and the basement. These buildings will be urban part of traffic function and municipal public facilities and commercial building function together, often with three-dimensional urban redevelopment and companion was born in urban underground space. So it can be called the underground urban complex. Key word:Urban Underground Space Engineering Underground Engineering Tunnel 地下公共建筑在20世纪50年代开始出现，并随着时间的发展，类型不断扩展，逐渐形成一定规模，进入21世纪以来，作为城市功能和城市环境改善角度来考虑的地下公共建筑日渐受到重视。地下公共建筑在功能、空间以及设备等方面与地面上的同类型建筑并无原则上的区别，但从节约城市用地、保留开敞空间、改善城市景观等方面来看，地下公共建筑有着明显的优势，这成为其大力发展的主要原因。 改革开发以来，我国国民经济进入持续、稳定、高速发展的新时期。高速的经济发展促使城市化进程加快。1995年，我国城市数量已超过660座，城市人口已占全国人口总数的28.77％，2000年，全国城市数超过800座，城镇人口占全国人口总数的30％左右。短时间内城市数量和城市规模的急剧增大，势必使与不协调的城市化相伴而生的“城市综合症”也越来越严重：城市人口超饱和，交通拥挤、堵塞，建筑空间拥挤，绿化面积减小，城市污染加剧、环境质量下降，城市抗灾自救能力降低等等。城市化的高
1、地下空间：是指地球表面以下的岩层或土层中由天然形成或人工开发形成的空间。 2、城市理论容量：是指一个城市在某一时期对人口和人类活动以及与人类活动有关的各类设施（建筑物、道路等城市设施）的容纳能力。 3、地下物流系统：使用两用卡车、自动导向车等作为运输承载工具，通过大直径地下管道、隧道等运输通路，对固体货物实行输送的一种全新概念的运输和供应系统。 4、地下储库：是修建在地下的储物建筑物，作为短期或长期存放生活资料与生产资料用，或称地下仓库。 5、地下空间资源的深度范围划分为4层 答：（1）浅层，地表至地下10m，开敞空间和低层建筑基础影响深度；（2）次浅层，地下10～30m，中层建筑基础影响深度；（3）次深层，地下30～50m，特殊地块和高层建筑基础影响深度；（4）深层，地下50～100m。 6、城市地下空间的形态要素有哪些？ （1）点状：基本结构要素 （2）辐射状：出现于初期 （3）脊状：出现在城市没有地铁车站的区域,或以解决静态交通为前提的地下停车系统中以一定规模的线状地下空间为轴线,向两侧辐射,与两侧的地下空间连通,形成脊状。 （4）网格状：主要出现于城市中心区等地面开发强度相对较大的地区。 （5）网络状：主要用于城市地下空间的总体布局。 （6）立体型(地上地下一体型)将地上、地下空间作为一个整体,根据城市的性质、规模和建设目标,将地上、地下空间综合考虑,形成完整的空间系统,充分发挥地上、地下各自的功能 7、重点地区重点公共地下空间功能的选择从哪三方面考虑？ 答：功能的实用性，功能的协调性，功能的互补性。 8、地下静态交通的分类 答：地下公共停车，地下配建停车。 9、地下公共停车场的服务半径500m，专用汽车库不宜超过300m。 10、管道形式的地下物流系统运输的方式有哪些？ 答：气力输送管道，浆体输送管道，舱体运输管道。 11、城市地下空间的灾害特点 答：封闭性，隔离性，难控性，扩散性。 12、地下市政设施分类 答：地下市政管线系统，地下市政站场。 13、城市地下空间的布局基本原则 答：可持续发展原则，系统综合原则，聚集原则，等高线原则。
地下工程的施工管理技术 随着城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市都不同程度地出现了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、基础设施落后、生态失衡、环境恶化等城市病，给人们居住生活带来很大影响，也制约城市经济与社会的进一步发展，成为我国现代城市可持续发展的障碍。在这样的背景下，我国城市地下空间发展由九十年代前的人防工程建设转变到九十年代以“城市可持续发展”为目标的地下空间开发利用的发展战略上来。这时，地下工程的建设显得尤为重要，本文通过对地下工程的施工技术方法的简要论述，揭示了未来我国的地下工程的发展前景，以及未来的施工工艺。 0引言 在我国随着我国城市化进程的不断发展、进步，人民的物质生活水平的不断提高，城市出现了用房拥挤的情况，开发地下工程已成为城市发展壮大的必然，也是一个城市发展的亮点。 苔罗阿尼先生认为：所谓地下工程是指在开挖深度不到6m时，单凭经验施工也不会遭到失败，即使地基土质略差，用一般方法也能安全施工。在设计中过分保守是不经济的。另外，如果深度大于6m，需要涉及到土力学方面的一些问题。根据一些专家的建议，处理开挖时挡土墙周围地基的稳定问题，一般采用稳定系数Ns=γt.H/Cu，对Ns≤4为浅开挖，Ns≥7为深开挖，其中γt是湿土单位体积的重量（t/m3），H为开挖深度（m），Cu是土的不固结不排水剪切强度t/㎡. 1地下工程的关键技术 我国在地下空间开发过程中，发展了非常成熟的地下工程技术，其中具有代表性的是下列三项技术。 1.1明挖技术（基坑技术）随着我国地下空间的发展，地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大，产生了大量的深基坑工程，并形成了种类齐全的多种基坑围护开挖技术。从支撑技术上形成并发展了重力式、支撑式、土锚式、土钉式等多种技术，从围护工法上形成并发展了简易围护墙法、木板桩法、钢板桩法、钢管桩法、灌注桩法、地下连续墙法、逆作法（又叫盖挖法）等多种工法。基坑工程的设计理论、计算方法也得到不断改进，基坑工程的设计规范也有一定的发展。 九十年代以来，基坑工程规模不断加大，深度不断加深，与建筑物等已有设施距离越来越近，推动了深基坑工程的设计向更高水平迈进，使我国基坑工程的设计
土木工程概论 第十章隧道工程及地下工程 简述 当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。 20世纪80年代国际隧道协会（ITA）提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。顺应于时代的潮流，许多国家将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相呼应的，它可以分为四个时代： 第一时代从出现人类至公元前3,000年的远古时期。人类原始穴居，天然洞窟成为人类防寒暑、避风雨、躲野兽的处所。 第二时代从公元前3,000年至5世纪的古代时期。埃及金字塔、古代巴比伦引水隧道，均为此时代的建筑典范。我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当技术水准和规模。 第三时代从5世纪至14世纪的中世纪时代。世界范围矿石开采技术出现，推进了地下工程的发展。 第四时代从15世纪开始的近代与现代。欧美产业革命，诺贝尔发明黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。日本明治时代，隧道及铁路技术开始引进并得到发展。 我国地下空间的开发和利用始于60年代。1965年北京建设地下铁道。一期工程自北京站至苹果园，24.17km，明挖法施工。二期工程为环线，于老城墙下修建，16.1km，浅埋明挖法施工。复兴门地铁车站及折返线，位于建筑物与地下管线密集的街区，采用了浅埋明挖法施工。60年代上海修建打浦路水底公路隧道。70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。80年代上海建成延安东路水底公路隧道，全长2,261m，采用直径11.3m的超大型网格水力机械盾构掘进机施工。自1984年开工，1989年5月竣工通车，建成了当时世界第三条盾构法施工的长大隧道。同一时期，上海还建成电缆隧道及其它市政公用隧道等20余条，总长达30余km。1985年至1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程，日引用量达230万t，社会效益十分显著。人民广场地下车库的建成，其平面尺寸达176×146m，深11m。广州地铁、南京地铁等在此一时期进入设计与施工准备阶段，宁波开始了水底公路隧道的修建工作。90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，多在地表至－30m以内的浅层修筑地下工程。可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。 现代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。世界已有数百个城市修建了地下铁路，我国大瑶山铁路隧道，长14,295m，历时6年建成；日本青函隧道，长53,850m，从规划到建成，历时半个世纪；英法海峡隧道，长50km，海底长度37km，历时7年建成；日韩隧道，长250km，采用分段施工方案，其调查斜井已于1986年底动工。著名的公路隧道，如穿越阿尔卑斯山、连接法国和意大利的勃朗峰隧道和连通日本群马县和新泄县的关越隧道，它们的长度均超过10km。各类地下电站迅速增长，其中地下水力发电的数目，全世界已超过400座，其发电量达45亿瓦以上。地下电站的建设是个十分庞大的地下工程。原苏联的罗戈水电站，土石方量510万立方米，混凝土用量160万立方米，开凿的隧道、硐室294个，总长度达62km。世界各国修建了大量的地下贮藏室，其建造技术得到不断革新。目前城市地下空间的开发利用，已经成为城市建设的一项重要内容。一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。 第一节隧道工程 公路隧道 隧道是修筑在地面下的通路或空间，但孔径太小，属于所谓管道范畴的除外。1970年经合组织（OECD）的隧道会议对隧道所下的定义为：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2的洞室。
城市地下空间工程期末考试试卷 一、填空题 1、城市地下空间的形态要素包括“点”“线”“面”“体”。 2、重点地区地下公共空间功能选择应考虑：功能的适用性、功能的互补性、功能的（协调性）； 3、城市地下空间评估指标包括工程地质条件适宜性、水文地质条件适宜性、区位对地下空间利用的有利程度和竖向深 度对地下空间利用的有利程度。 4、储库按用途与专业可分为国家储备库、城市民用库、运输专用库等； 5、城市地下空间需求预测的方法有生态城市要求的预测方法和专家调查法预测方法。 6、地下停车场系统的整体布局形态包括：网状布局、辐射状布局、环状布局和“脊状”布局。 7、公用汽车库的服务半径不宜超过500m，专有车库服务半径不宜超过300m； 8、管道地下物流系统的运输方式包括气力输送管道、浆体输送管道、舱体运输管道。 9、城市地下空间灾害的类型包括火灾灾害、爆炸灾害、地震灾害、洪水灾害、空气污染灾害、工程灾害。 10、城市地下空间灾害的特点包括封闭性、隔离性、难控性、扩散性。 11、城市地下空间建设消除人的心理、生理途径有入口部规划设计、地下建筑心理空间的创造、室内色彩、通风、自然 景观。 12、地下道路步行系统布局模式有双棋盘格局和单棋盘格局。 13、城市市政公共设施包括内容为供水（水源开采）、能源（供电、供热、燃气）、通讯、废弃物排除与处理。 14、步行系统按功能分类包括地上步行系统、地面步行系统、地下步行系统。 15、地下静态交通设施分类：地下公用停车库、地下配建停车库。 二、名词解释 1、地下空间：是指地球表面以下的岩层或土层中由天然形成或人工开发形成的空间。 2、城市理论容量：是指一个城市在某一时期对人口和人类活动以及与人类活动有关的各类设施（建筑物、道路等城市 设施）的容纳能力。 3、地下物流系统：使用两用卡车、自动导向车等作为运输承载工具，通过大直径地下管道、隧道等运输通路，对固体 货物实行输送的一种全新概念的运输和供应系统。 4、地下储库：是指修建在地下的储物建筑物，作为短期或长期存放生活资料与生产资料用，也称为地下仓库。 5、线网负荷强度γ：是指快速轨道线每日每公里平均承担的客运量，它是反映快速轨道线网运营能力和经济效益的一 个重要指标；单位是人次/（公里·日）。 三、简答题 【1】地下物流系统的组成部分？ （1） 【2】地下空间资源的深度范围（竖向分层）划分？ （1）浅层，地表至地下10米，开敞空间和低层建筑基础影响深度。 （2）次浅层，地下10-30米，中层建筑基础影响深度。 （3）次深层，地下30-50米，特殊地块和高层建筑基础影响深度。 （4）深层，地下50-100米。 【3】重点地区的划定应遵循的原则？ （1）城市公共活动聚集点及公共建筑开发强度高和建设量大的地区。 （2）具有人群密集、流动性强的特征地区，如大型交通枢纽地区； （3）城市近期建设的重点地区和城市综合体建设区域。 【4】地下综合管廊（沟）的分类与组成？
《施工技术》原作者：张希黔; 周敬; 张利 [摘要]总结了近年来我国一批大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工艺和新技术。 [关键词]地下工程;冻土;水下工程;隧道;施工技术 青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础;同时,城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战;而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平,及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证,对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。本文结合近年来我国一些大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等施工过程中取得的地下工程施工技术成果,对新工艺进行介绍,以便为今后类似工程的施工提供借鉴。 1冻土区地下工程施工新工艺 青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多ｋｍ,穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第1次,无成熟的施工 经验,技术含量高。 1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺 其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量,如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等,避免桩周地基土温度场急剧变化,引起桩周地基土一定范围升温和融化。同时由于冻土区有季节的变化,表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力,消除这些 冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。 为减少施工热量对冻土区的影响,尽快形成新的热平衡状态,多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后,须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工,一般热交换的时间为60ｄ,60ｄ后方可认为桩基已基本稳定。 桩基在使用过程中由于冻土季节的变化将产生冻胀力。根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向,可划分为3种:切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力(见图1)。水平冻胀力相互抵消,对工程造成破坏的主要是冻胀产生的切向力和法向力。在工程建设中,采取以下措施可以防止桩基础冻胀:①为避免桩基础受到法向冻胀力,将桩基础嵌入多年冻土天然上限以下一定深度;②将钢制扩筒埋入多年冻土上限以下至少0.5ｍ,护筒内径比桩径大10ｃｍ,并于护筒外围涂渣油,成桩后不拆除护筒,减少外表面的亲水程度;③尽量采用高桩承台,冻胀严重地区采用钻孔扩底桩;④在护筒外侧、低桩承台底部采用渣油拌制粗颗粒土回填。以上措施能有效地减小切向冻胀力,降低冻土对护筒的上拔冻胀力(见图2);⑤钻孔采用旋挖钻机干法成孔保证孔位置正确和钻孔的垂直度;⑥采用低温早强耐久混凝土,避免了混凝土低 温浇筑带来的强度增长慢的问题。