城市地下工程特点及支护方法

城市地下工程特点及支护方法

摘要：城市地下工程就一般分类而言属浅埋的土层地下工程，具地质条件差、周边环境复杂、结构埋深浅、与临近结构相互影响等特点，了解城市地下工程特点，对城市地下工程的设计有重要意义。本文通过分析总结城市地下工程特点提了城市地下工程的支护采用刚性支护结构或复合式支护结构。

关键词：城市地下工程工程特点支护

1.地下工程的主要类型

地下工程通常是指在地下开挖的各种隧道与洞室，如铁路隧道、公路隧道、矿山井巷、军事地下工程、水工隧洞、地下仓库以及地下厂房等。地下工程因其具有不占用地面面积，不受外界气候影响，不干扰城市基础设施，隐蔽性好等特点而广泛应用于国民经济建设和国防工程建设之中。

地下工程可从以下不同角度进行分类。

（1）按使用目的或用途不同，地下工程的类型主要有交通隧道、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房、城市地下工程。

（2）按介质环境不同，地下工程可分为土层地下工程和岩石地下工程。从结构设计角度出发，地层环境的不同对于地下工程的结构选型、荷载确定以及结构设计计算方法有很大影响。

（3）按埋深不同，地下工程可分为浅埋地下工程和深埋地下工程。作用于这两类地下工程上的荷载不同，施工方法也不一样。浅埋地下工程一般采用明挖法或盖挖法施工，深埋地下工程一般采用

暗挖掘进施工。

2.城市地下工程的主要特点

随着国民经济的快速发展，城市地下工程进入了蓬勃发展阶段，城市地下工程就一般分类而言属浅埋的土层地下工程，但其独特的工程复杂性层出不穷。归纳起来，城市地下工程具有以下特点。

（1）地质条件差

目前，我国城市地下工程埋深多在20m以内，而在此深度范围内大多为第四纪冲积或沉积层，或为全、强风化岩层，地层多松散无胶结，存在—卜层滞水或潜水。同时我国部分城市，如武汉、南京、杭州、上海等城市，部分区域承压水位高，承压水含水层顶板埋藏浅，对地下工程施工影响巨大。城市地下工程的基本特点是地质条件差(多数情况下富含地下水)，而在现阶段取得准确的地质及围岩力学参数和设计荷载参数等数据极其困难，给地下工程的结构设计与施工带来困难。

（2）周边环境复杂

由于各种原因，城市地下工程的修建滞后于城市建设，尤其是城市地铁工程往往多建在建筑物已高度集中的地区，在城市道路下面及各种管线附近通过。工施工往往引起地层变形和地表沉降。这些变形和沉降对邻近固有建(构)筑物和设施的损伤不可忽视。例如，施工将产生一定范围的地表沉降，当沉降达到临界值时，将会引起建筑物的倾斜、开裂等，严重的可导致建筑物功能丧失；城市中很多高层建筑采用的是桩基础，地下工程施工引起的地层移动会

对桩基础施加轴向和侧向力，这种力将可能导致既有结构的损害。因此研究地下工程在施工过程中对周围环境的影响及其控制技术

就显得尤为重要。

（3）结构埋深浅、与临近结构相互影响

城市地下工程具有埋深浅的特点，多在3～20m间，城市地下的管网设施、商业街、停车场等构筑物鳞次栉比，相互影响，相互制约，给工程的修建带来众多设计与施工技术方面的特殊难题。例如，城市中的地铁工程一般都处在密集的建筑群下，有些工程的基础与既有建筑物或构筑物的基础紧邻，产生相互作用；处于较浅位置的地下管线结构，与深部的大型停车场或地铁工程形成上、下位置临接关系；多条隧道的工程又形成平面上的临接问题，而现有工程的设计理论(强度控制设计)和常规施工技术已经难以满足保护地铁

工程周围环境的要求。研究隧道支护结构和周边建筑物及其他构筑物之间的共同作用，近邻建筑物的变形以及在开挖过程中建筑结构的内在反应，进而研究其控制技术，是城市地下工程施工应该解决的问题。

（4）围岩稳定性难于判断

地下工程的围岩稳定问题一直是地下工程设计与施工研究的重点问题。对于城市地下工程而言，其地质、环境以及结构方面的特殊性给这一问题的研究增加了特殊的内容。现有较广泛使用的围岩稳定性理论认为：在地下工程施工过程中，地下工程周围岩体发生应力重分布，当这种重分布应力超过围岩的强度极限时，将造成围

岩的失稳破坏。在浅埋条件下是否存在承载拱对其稳定性判别非常重要，有必要通过监测与研究解决。因此，围岩稳定性评价是与地下工程施工和运营密切联系的一项极为重要的研究内容。

3.城市地下工程的支护

基于城市地下工程具地质条件差、周边环境复杂、结构埋深浅、与临近结构相互影响等特点，城市地下工程的支护宜采用刚性支护结构或复合式支护结构。

（1）刚性支护结构

这类支护结构通常具有足够大的刚性和断面尺寸，一般用来承受围岩松动压力。通常采用现浇混凝土，有的采用石砌块或混凝土砌块。从构造上看，它有贴壁式结构和离壁式结构。贴壁式结构保持围岩和衬砌紧密接触，中间有回填层，但其排水防潮效果较差。离壁式结构的拱圈、边墙与岩壁相离，其间空隙不做回填，不能加强围岩的稳定，一般仅适用于稳定或基本稳定围岩中修建的衬砌结构。

（2）复合式支护结构

复合式支护结构是柔性支护和刚性支护的组合。通常初期支护是柔性支护，一般采用锚喷支护；二次衬砌是刚性支护，一般采用现浇混凝土支护或高强钢架。复合式支护结构是一种新兴的支护结构型式，主要用于软弱地层，尤其适用于塑性流变地层。复合式支护是根据支护结构原理中需要先柔后刚的思想，先采用柔性支护让围岩释放掉大部分变形和地压，然后再施加刚性支护承受余下的围

岩变形和地压，以维持围岩稳定。

参考文献：

[1]常士骠，张苏民主编，工程地质手册（第四版）m，中国建筑工业出版社，643.