贵州大学地下工程复习资料.doc

地下工程地下工程的利用形态1人类生存，确保安全的2发展人类文明利用地下资源的3 随近代城市的发展而应用的4 大规模国土的有效利用六大设施：生活设施、城市设施、生产设施、储藏设施、输送设施、防灾设施地下工程的特性和利用构造特性： 空间性、密闭性、隔离性、耐压性、耐寒性、抗震性；物理特性： 隔热性、恒温性、恒湿性、透光性、难透性、隔音性；化学特性：反应性。地下工程的优点1 被限定的视觉的影响2 地表面的开放空间3 有效的土地利用4 有效的往来和运输方式5 环境与利益6 能源利用的节省和气候的控制7 地中的季节湿度的差异8 自然灾害的保护9 市民防卫10 安全11 噪声和震动的隔离12 维修管理地下空间的缺点（1）获得眺望和自然采光的机会有限（2）进入和往来的限制（3）能源上的限制地下停车场地下停车场分类：1建筑形式 单建式和附建式地下停车场 2使用性质 公共停车场和专用停车场 3运输方式 坡道式和机械式地下停车场4地质条件 土层和岩层中的地下停车场5设置场所 道路地下式停车场 公园式地下停车场 广场地下式停车场 建筑物地下式停车场*地下停车场设计的几个原则：与上位计划相配合 计算停车需要量；构造基准 坡道小汽车为1824，普通载重车为2228地下停车场的组成 地下停车场主要由停车间、通道、坡道或机械提升间、出人口、调车场地等组成 标志 其设置是为了更有效的确保安全交通而设定的。一般分为：引导标志、诱导标志、其他标志地下街的定义：在各建筑之间（或独立）修建的，两侧设有商店 、事务所、交通及其其它设施的地下人行通道，称之为地下街。地下街的类型 广场型 街道型 复合型建设地下街的基本原则：1、地下街的店铺面积人行通道面积2、地下街内必须设置简单明显的诱导标志，以满足紧急状态时使用者避难，疏散的需要3、地下街是城市规划的一部分，所以它与地面道路，站前广场等应相配合，形成一体，以充分发挥地下街的功能4、地下街原则上禁止与地面建筑物的地下室相连，必须相连时设识别标志，设排烟通风设备5、地下街要求在于平方米内设置隔火墙*地下街的规划设计要点（各项设施构成的基本要求）：周围地区的土地利用情况；周围地区的交通情况；周围地区的商业情况；现场的状况规划设计要点（设计中的注意事项）地下公共人行道 形状直线 标志简单、易懂、明显、数量 公共地下人行横道的宽度确定宽度 W= P/1600+ F W地下公共人行通道的有效宽度 （m） P根据预测，预计20年后最大的一小时步行者人数 （人数/小时） F余裕宽度，两旁设有店铺时，F取2m，没有店铺时，F取1m。端部每m应设地下广场台阶 台阶宽度1.5m地下广场 有通风，排烟设施 标志隧道影响隧道位置选择的五个因素： 工程和水文地质条件、地形地貌条件、工程难易程度、投资和工期、施工技术和运营条件等。越岭隧道平面位置选择：是指隧道垭口位置的选择，着重考虑垭口地质条件和隧道长度，垭口两侧展线的难易程度、线形和工程量的大小。越岭隧道立面位置选择：是指的是隧道越岭标高的选择。考虑运营条件、通过能力的提高，宜采用低位置方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济技术等多种因素综合比较来确定最优立面位置。隧道洞口位置的选择一般原则和要求： （1）应根据地质条件考虑“早进晚出”的原则，尽量避免大挖大刷破坏地层稳定状态。（2）洞口位置山体地质稳定、利于排水的地方。（3）洞口不宜设在排水困难的沟谷低洼处，一般宜 将洞口设在沟谷地质条件较好的一侧山嘴处。（4）当洞口处为悬崖陡壁时，一般不宜扰动原坡面，避免落石或坍方的可能。一般采用贴壁进洞方式或接长明洞的方式。（5）洞口位置宜与地形等高线大体上正交，若为斜交时，应尽可能大斜交角度。（6）洞口位置的选择应减少对环境的影响考虑提前进洞。（7）当位于有可能被淹没的河滩，洞口的路肩设计标高应高于设计洪以上0.5m。（8）洞口部分埋深较小，应考虑附近的地上构筑物、地下埋设物对隧道的影响。（9）洞口的位置应预先考虑运营后，通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。（10）洞口应考虑设置防雪、防风和防路工程以及冻害工程的必要性。 隧道位于曲线上的缺点以及隧道坡度折减的原因及要求：隧道净空：指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括建筑限界、通风及附属设备所需的断面积，以及富裕量和施工允许误差量等。建筑限界：指任何建筑物不得侵入的一种限界。道路隧道的建筑限界是由车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高组成的。行车限界：指为了保证道路隧道中行车安全，在一定宽度、高度的空间范围内任何物件不得侵入的限界（建筑限界去除人行部分） 。直线隧道净空加宽计算考试要求：加宽的原因（三个） 公式及字母含义和单位（要求的上限） 加宽范围： 直线段 缓和曲线段 曲线段 能看懂图直线隧道的净空及曲线隧道的加宽：（1）直线隧道的净空：净空：指隧道内轮廓（轨面以上）所包括的空间；高 6.65m(电气) 6.15m(非电化)宽：4.9m实际根据其使用条件决定：机车车辆外型尺寸车辆限界设备接近限界建筑限界净空（受力合理的因素）（2）曲线隧道的净空加宽： a)由于外轨超高引起的加宽： 因为ABCCDF，则ED就是加宽值。 AC/BC=OD/ED ED=（BCxOD）/AC，令BC=E ， OD=H， AC=G，代入得：ED=d内超=ExH/G(cm)式中 H倾斜时控制点至轨面的高度（cm）； G钢轨中心距（近似值1435mm）； E曲线外轨超高值，E=0.7v2/R(cm)； v行车速度； R曲线半径（m）。 b) 由于车辆通过曲线作刚体平移运动时引起的加宽：d内曲 l2/8R d外曲(L2l2)8R式中：R曲线半径； L车辆刚距 d内曲4050/R d外曲4400/R曲线隧道总净空加宽值：d内d内超d内曲 d外d外曲 d总d内d外 内外加宽值不同 加宽后的隧道中线与线路中线就不会重合，会发生偏离 d偏0.5x(d内d外)c) 曲线加宽的范围：i.所有圆曲线加1/2缓和曲线和向直线方延长的13m 缓和曲线加宽值为d内，d外ii.剩余的缓和曲线加直线部分的22m加宽值为 1/2d外,1/2d内支护结构基本作用1.与围岩组成较安全的隧道结构体系，承受各种荷载2.保持隧道断面的使用净空3.防止围岩质量恶化，提供光滑表面。对支护结构的基本要求 1.必须能与围岩大面积地牢固接触，保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作2.要允许隧道结构体系能产生有限制的变形，充分发挥围岩的承载能力减少支护结构的作用的，使两者更加协调工作3.要能分期施工，并使早期支护和后期支护相互配合，“主动”控制围岩的变形。支护类型 木支撑 钢支撑 锚杆和金属网支护 喷射混凝土和混凝土支护洞门的作用减少洞口土石方开挖量边坡稳定边坡引离地面流水装饰洞口洞门的形式（类型）洞口环框端墙式洞门翼墙式洞门其它型式：柱式洞门 台阶式洞门斜洞门 交通隧道内的附属建筑物避车洞 小避车洞 不分道床种类,毎隔60m；宽2m凹入边墙1m，中心高2.2m。大避车洞 碎石道床毎隔300m，整体道床毎隔420m；宽4m凹入边墙2.5中心高2.8m。隧道长度在300m以下，可不设大避车洞;300400m内，在中央设一处大避车洞。紧急停车带 是为故障车辆离开干道进行避让，以免发生交通事故，引起混乱，影响通行能力而专供紧急停车使用的停车位置。紧急停车带间隔一般取500800m 。汽车专用隧道取500m，隧道长度600m时在中间设置一处；混合隧道取800m，隧道长度900m时在中间设置一处.紧急停车带有效长度：全挂车进入所需20m(最低15m）+两端延长（各5m）+预留紧急停车宽度：3.0m .路网规划时应该考虑的问题路网中线路的主要走向要贯通城市的中心区（城市的主干道下） 要考虑城市的发展远景 方便旅客使用在有条件的情况下，地铁应尽量与地面铁路相联 考虑现实的可能性：技术要求、实际施工、设计能力、经济条件、自然条件 地铁车站的类型1、按车站设置位置分类：中心站、郊区站2、按运营功能分类：中间站：供旅客上下车;换乘站：两条线路的交汇点，供上下车、供换线;区间站：有折返设备的中间站，供列车折返;终点站：一条线路的两端（特殊的区间站）3、按埋深分类：浅埋车站深埋车站；4、按车站规模分类：一、二、三级站5按车站与地面关系分类：地下车站地面车站、高架车站；地铁站台的类型：岛式站台；侧式站台；混合式站台站台处理的因素（三个）站台有效长度：根据列车编组长度决定 L = nl + cL站台有效长度 n 列车远期编组数（车厢数目）l 每节车厢的长度 c 富佘量（北京=2m，广州、香港 =1m，上海=0.3m）站台宽度的计算：、确定宽度的因素： a).预测高峰时的客流量； b).列车运行时的时间间隔； c).站台形式； d).车站横截面的形状； e).车站站台层的用房、楼梯、自动扶梯的布置；、平面形式：b侧站台宽； c柱子直径；d楼梯宽度；、计算公式： a).经验公式计算 b=(MW)L+0.48式中：M每列车单向在车站上下人数（高峰小时）W人流密度.（取0.44m2 人） L 站台有效长度。0.48安全带，直线至 站台边岩体、围岩围岩的定义:指地壳中受开挖隧道影响的那一部分岩体。岩体的定义:由结构面结构体组合而成的具有结构特征的地质体。围岩的三大特性：自然特性、围岩的工程特性和围岩特性数据的可靠性。围岩的工程性质：物理性质 水理性质 力学性质 岩体的力学性质：岩体的变形特性 抗拉变形抗压变形剪切变形 流变围岩的初始应力场 定义在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场。组成自重应力场：指上覆岩体自重所产生的应力场构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是地应力作用的结果。影响围岩稳定性的主要因素 1.地质因素：岩体结构类型 结构面性质和空间的组合 岩石的力学性质 围岩的初始应力场 地下水状况2.工程活动所造成的人为因素 坑道的尺寸和形状 施工中所采用的开挖方法围岩分级的因素指标单一的岩性指标;综合岩性指标支护结构计算方法：结构力学法、岩体力学法、信息反馈法及经验法。计算模式： 结构力学法：1主动荷载模型 2主动荷载加围岩弹性约束的模型；3实际荷载模型。 岩体力学法：整体复合模型具体方法：结构力学法：1假定抗力图形法 2弹性地基梁法 3弹性支承法（连杆法） 岩体力学法：数值法、剪切滑移破坏法和特征曲线法信息反馈方法及经验方法：理论反馈法 直接反馈法（正算法） 间接反馈法（逆算法） 经验反馈法 收敛：当隧道开挖以后无支护时，围岩必然向洞室内挤入而产生挤向隧道内的变形，这种变形称为收敛。约束：施加支护以后，由于支护的支顶而约束了围岩的变形,称之为约束。二次衬砌稳定性标志及控制 二次衬砌基本稳定的标志是外荷载基本不再增加，位移不再变化，可用周边接触应力和位移值两项指标控制。地下工程施工基础技术：地基处理技术、锚固技术、支挡技术、衬砌技术、爆破技术、量测技术。地下工程的施工方法明挖 1基坑开挖 2盖挖法：逆筑法 顺筑法 3沉管法暗挖 钻爆发（矿山法）：一般矿山法 浅埋矿山法; 非钻爆法：盾构法掘进机法（盾构掘进机法） 顶进法 主要施工的施工工序明挖法 顺筑法 施工工序：底板 侧壁（中柱或中壁）顶板;逆筑法 施工工序：顶板 底板 侧壁（中柱或中壁） 矿山法施工工序：钻孔装药放炮散烟（通风）清撬 出渣支护衬砌 盾构施工工序：盾构机的出发与到达 土体开挖与推进 衬砌拼装与防水 新奥法施工基本原则：“少扰动，早支护，勤量测，紧封闭” 新奥法施工基本要点：(1)挖采用少扰动的控制爆破和较少的开挖步骤；开挖尽量利用围岩的自承能力，发挥围岩自身支护作用；及时施作柔性支护（钢拱架、喷射砼和锚杆）；在软弱破碎围岩地段，使断面及早闭合；二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条件下修筑；尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中;施工中进行动态观测，合理安排施工程序，修正设计和施工。盾构法施工的优、缺点：优点：地面作业很少（除竖井外），隐蔽性好，因噪声、振动引起的环境影响小；隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深度的影响，适宜于建造深埋隧道；穿越河底或海底时，不影响通航，也不受气候的 影响；穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，对周围环境影响较小；自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。 缺点：施工设备费用较高；覆土较浅时，地表沉降较难控制；施作小曲率半径隧道时掘进较困难。盾构机基本构造 盾构机的壳体由切口环、支承环和盾尾三部分组成。 盾构法施工的一般步骤：在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井；盾构机在起始端工作井内安装就位；依靠盾构千斤顶推力（作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构机从起始工作井的墙壁开孔处推出）；盾构机在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；施工过程中，适时施作衬砌防水;盾构机进入终端工作井后拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。锚杆的种类和常用形式：机械式锚固锚杆 粘结式锚固锚杆 摩擦式锚固锚杆辅助施工方法的分类地下工程防水原则及地下水防治的主要措施优良防水材料应具备的特性铁路、公路隧道运营通风的特点及通风方式运营隧道防治有害气体的措施和改善隧道施工通风技术的途径