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1、地下工程概论复习资料地下工程温习资料1.什么是地下工程？地下工程师一个泛指的技术领域，凡在地层内部天然构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。对人类来讲，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？大城市地面空间缺乏；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)伴随城市的当代化发展的，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
2、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)防御和减少灾祸的地下设施，如人防避难工程，防御洪水灾祸的地下坝、地下河等4.地下空间按不同开挖方法分类：开挖出来的空间、开挖后覆土的空间、明挖空间地下空间按地下构造物与地外表的关系分类：在建筑物上填土(一般高出地面)，埋设在地层中地下空间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5.地下工程的特性构造特性：空间性、密闭性、隔离性、耐压性、耐寒性、抗震性；由构造物及其所处的环境而构成的特性。1)空间性空间的有限性，封闭空间2)密闭性由于埋设在地层中，封闭3)隔离性构造物间由于岩土的存在而互相隔4)耐寒性物理特性：隔热性
3、、恒温性、恒湿性、遮光性、难透性、隔声性；化学特性：反响性。组成地层的化学成分复杂有可能与外界物质发生反响，如地下贮库、粮食贮库、地下水库等这些特性对不同的使用目的，有的是有利的，有的是不利的。因而，在规划和利用地下空间时，应充分理解这些特性而加以有针对性的利用。6.住宅地下空间的分类及对规划地下住宅的要求。a)从地下空间与外部联络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构造关系分为独立型、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，都要解决好地下构造与地形、上部构造的协调以及采光、采暖、通风、排水等问题，确保高密度寓居对
4、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
5、设施建设；办公楼、地下街、地下停车场、交通系统、能源供应设施、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、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，减少地面人员穿插流动，减少交通事故；解决地面购物及服务设施等的缺乏；建立交通枢纽的联络通道，便于办公楼人员
6、生活交通，避免地面交通堵塞；解决闹市区车辆的停放；知足战备要求；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，构成一体化，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；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、
7、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遭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，估计年后最大小时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。联络地下街的地下停车场，多为两层以上，构成一个大规模的地下构造物，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
8、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络。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+F6m3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
9、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：易于把握地下街全貌、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：规模遭到一定限制，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遭到较大约束。公园型地下停车场特点：规模大，平面规划容易，能够采用一
10、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。进出口设置要与上部广场的汽车公共汽车等的行驶道路一致。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
11、、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.地铁规划的内容P51，从中把握：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确实定；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2.5m3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
12、线为曲线时，尽量选择大半径曲线。19.地铁线路组成P49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、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21.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
13、上下车和换乘、候车的场所22.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：人流不穿插、折返需通过联络通道、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、空调、防灾等设施24.交通隧道的分类按用处分：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
14、底隧道25.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：当铁道路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、两端直线距离近期的低垭口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。所以在选择隧道高程时，务必从技术和经济两方
15、面综合衡量，确定最优立面位置。2傍山隧道位置选择铁道路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、在可能滑动面下面一定深度通过，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，应考虑上部减载和加强排水措施。在岩堆地段隧道位
16、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，构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、岩块等遭到水的侵蚀，顺山沟或峡谷流淌，构成的流体。来势凶猛，毁坏力大。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下面的基岩中4按地质条件选择单斜构造区：要避开软弱构造面褶曲构造区：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
17、水的通道。施工时，碰到这种地质条件，特别困难。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26.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，具体比拟、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
18、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27.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
19、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，能够争取高程。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L400m时,根据隧道长度及牵引方式的不
20、同，m的取值界于0.70.9之间。曲线段的最大限坡：为克制曲线上的阻力，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28.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的空间初步拟定P8029.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要1/2d。30.铁路隧道建筑物的组成：曲线隧道与直线隧道断面
21、的衔接方式主体建筑物：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、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。构造形式：拱形直墙拱、曲墙拱；圆形、矩形等32.铁路隧道洞门作用、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33.明洞的概
22、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，先修建构造物再回填土石。2类型：拱形明洞棚洞34.隧道内运营通风方式p9235.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、围岩的完好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详细而言有下面四个指标:岩体的构造特征与完好性岩石强度地下水弹性波传播速度。分级方法见P128表4-836.地下工程施工技术?稳定的围岩本身具有承载自稳能力；?不稳定的围岩丧失稳定是一个时间经过；?若在期间提供必要的支承与限制，则围岩仍能够重新回到稳定状态。40.钻爆法代表人：泰沙基(K.Terzaghi)散粒体卸落拱普
23、氏(.)松懈介质坍落拱设计根据：松弛荷载理论(1920s)?稳定的围岩具有自稳能力；?不稳定的围岩则会坍塌，需支护构造来支承；?支承荷载一定范围内因松弛且可能塌落的岩体重量41.全断面掘进机法?装备：全断面掘进机(TunnelingBoringMachine，TBM)?原理：电动机驱动主轴旋转对刀盘施压贴紧岩壁利用刀盘上的盘形滚刀破碎岩石巷道全断面一次成型?优点：月进尺为钻爆法的1.52.0倍，超挖量小于5，衬砌费用大幅节约，施工安全性与岩层适应性好?适用对象：硬岩长大隧道(尤其适用于岩石破碎、高山缺氧、严寒等恶劣气候条件地区的隧道开挖)42.盾构法?装备：盾构机【主体为可移动的高强度钢套壳(
24、盾壳)】?盾构机是在软土、软岩和破碎含水地层中修建隧道的专用设备。盾壳在构筑永久衬砌之前支承地层，不需临时支护。?盾构机是根据隧道与地基情况量身设计、制造或改造的。?施工断面：多为圆形，也有矩形、马蹄形、半圆形和异型。?适用对象：城市地铁、水下隧道、水工隧道等。43.沉管法?施工方法：预制钢筋砼管段浮运至预挖水底基槽的隧址管段定位后注水压载下沉至设计位置与相邻管段水下连接基础处理回填覆土隧道内部铺装。?适用对象：水底隧道。对地基要求低，十分适应于软基、河床或海床等水深较浅、易于疏浚设备开挖基槽的工程地点。?常用断面型式：圆形和矩形44.盖挖法?工法：先用连续墙、钻孔桩等作为围护构造和中间桩，然
25、后施工钢筋混凝土盖板，在盖板、围护墙、中间桩的保护下进行土方开挖与构造施工。45.盖挖逆做法：土方开挖与构造施工顺序均由上而下进行。1盖挖逆作法的施工步骤2适用条件及范围?接近开挖地点有重要构造物时；?有强大土压和其他水平力作用，用一般挡土支撑不稳定，而需要强度和刚度都很大的支撑时；?开挖深度大，开挖或修筑主体需较长时间，十分需要保证施工安全时；?因进度上的理由，需要在底板施工前修筑顶板，以便进行上部回填和开放路面时。3施工中注意的问题?逆筑混凝土，故应能充分承受临时设施的自重和其他荷载，同时不要产生有害的变形，并知足主体设计上的条件；?顶板下的作业，因施工性及作业环境差，故要充分注意施工的顺序、方