地下工程1

沈阳输水隧道
世界第一高隧—— 青藏铁路风火山隧道
全长1338米，轨面标高4905米，全部位于永久冻土层以内，是世界 上海拔最高、冻土区最长的高原永久冻土隧道。
青藏铁路开工前，西方媒体预言：青藏铁路根本过不了风火山，因 为风火山地下全 是长年冻土，冰厚达150多米。因此，风火山隧道 被列为青藏铁路全线重点工程之首。 2001年青藏铁路开工初期，各施工单位都为职工定做了背负式氧气 瓶，但背负5公斤重的氧气瓶增加了职工负担，氧气瓶的容量也不 能满足施工人员对氧气的需求。 世界上第一座大型高原制氧站在风火山正式投入使用。
网中各条线路组成的几何图形。
从几何图形上考虑，大致可归纳为放射形、放射加
环线形、棋盘形、棋盘加环线形、棋盘环线加对角线形
和其它形如十字、L字、T字等简单图形以及混合形等。
线形设计
1、2—放射形
2 3
1
3—放射加环线形 4—棋盘形
4 5 6
5—棋盘加环线形
7 8 9
6—棋盘环线加对角线形
10
7、8、9、10、11、12、13
线形设计
线形走向
在确定线路起始点位置时，要预留向城市周围集
团城镇延伸的可能性，以适应远景城市发展的需要。
尤其对一个正在发展中的城市，一定要注意将路网设计
成“开放式”而不是“封闭式”的，
即路网中的线路端点，根据城市规划需要，要设计成可向
外伸展而不是往里收缩的形式。
线形设计
路网基本结构形式
路网基本结构形式：根据城市现状与规划情况编制的路
隧道施工“掘进容易，支护难”，特别是冻土隧道施工支护、衬砌 更难。施工人员喷射混凝土进行支护，没有成功。 高原冻土施工的关键在控制温度：温度低了，混凝强度达不到；温 度高了，围岩又会遇热融化，造成洞壁滑塌
研制了两台大型隧道空调机组，把洞内温度控制在正负5摄氏 度以内，既防止了冻土隧道因热融而导致塌方的可能，又解决了因 洞内温度低、混凝土不能正常养护的质量隐患。
隧道照明
由入口照明、基本照明、出口照明和接续道路照明
组成。
入口照明：指使司机从适应野外高照度到适应隧道内明
亮度，所必需保证的视觉照明。
“黑洞效应”
瞬间“失明”
隧道的线形、通风、照明
基本照明：指使司机适应急剧的明亮度变化，在隧道保
持的视觉条件必要的照明。
出口照明：指汽车从较暗的隧道驶出至较明亮的隧道外，
辅助隧道的 工期是领先于两 个主隧道的，这 为主隧道的施工 提供了详尽的地 质资料，对保证 安全施工有重要 意义。日常运营 中遇到紧急情况 时，辅助隧道可 以保证在90分钟 内将全部人员从 隧道和列车中撤 离到地面。它还 是向主隧道提供 新鲜空气的通道， 电力供应，通讯、 交通工具的维修
模拟图
英吉利海峡凿通
广州市黄埔大隧道，隧道顶绿化，隧道内部景色、通透式的隧道上盖
海底隧道 1、英吉利海峡隧道
是运送乘客最快的 英吉利海峡隧道连 接着英国的福克斯 通和法国的桑加特， 它其实是由3条并排 的隧道所组成的。 两条直径为7.3米的 主隧道之间相距30 米，中间还修有一 条直径为4.5米的辅 助隧道，每隔375米 与两侧主隧道连通。

物理特性
隔热性、恒温性、恒湿性、遮光性、隔音性

化学特性
反应性
地下工程特征

无限性与制约性
层次性与不可逆性
热稳定性与密闭性


抗灾害与防护性
社会、经济、环境综合性

施工条件复杂性
地下工程结构形式及衬砌结构分类
地下工程结构形式
附建式：地下建筑与地面建筑结合在一起的 单建式：独立修建的地下建筑。 结构、断面形式 隧道、硐室、多层多垮的框架结构等 圆形、矩形、直墙拱、落地拱等
为防止视觉降低而设的照明。
“白洞效应” 眩光不适
接续道路照明：指从设有夜间照明的隧道驶至没有照
明的一般道路部分，为适应亮度变化所设的照明。
隧道断面

隧道断面
拱
锚索 锚杆
围岩
直墙
衬砌
仰拱
第三章 地下铁道

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
我国地铁现状
已开通运营的城市有： 北京、天津、上海、广州、香港和台湾。 正在修建的有：南京、深圳、武汉、杭州、苏州、重庆、 佛山 等城市。 拟修建的有：西安、大连、青岛、哈尔滨、郑州、长春、 等城市
现代地下工程
第一章 绪论
地下工程历史与发展 地下工程分类 地下工程空间特性 地下工程特征 地下工程结构形式及衬砌结构分类 地下工程灾害防护设计 地下工程的施工技术简介




山顶洞人的洞穴
秦始皇墓葬假想图
古代中山国地下粮仓
修建在地下的贮品建筑物： 地下粮库，地下冷藏库, 地下燃油、燃气库,地下军械、等。 优点：防空、防爆、隔热、保温、抗震、防辐射，以及 贮品不易变质、少耗能源、减少维修和运营费用、 节省材料、占地面积小和库内发生事故时对地面波及 较小等优点。 对地下粮库：防火和防水，在储存期间保持规定的温度、 湿度，避免粮食发芽、霉烂变质和色、香、味的恶化； 公元605年,隋炀帝杨广在洛阳兴建了含嘉仓和兴洛仓， 均由为数众多的地下小粮仓组成 地下冷藏库既能充分利用地下空间资源，又能利用 地层作为隔热和保温层。由于燃油（柴油、汽油、原油等） 和燃气（液化天然气等）极易燃烧和爆炸，需要量又大， 修建地下燃油库（包括地下水封油库）和燃气库可达到 安全储存的目的
英吉利海峡隧道
汽车在英吉利海峡隧道中行驶
尽管把英法两国连在一起的海底隧道称为人类历史上最伟 大的海底工程之一，但它带给建筑工人的却远不是什么荣誉。 曾有记者形容为“肮脏的，致命的”。因为工人每天都在荒芜 人烟的角落里苦干。英吉利海峡施工现场1
英吉利海峡施工现场2
隧道的线形、通风、照明

线形要求：一般要求采用直线，如采用曲线，尽 量采用大半径曲线，以保证视距。 坡度确定影响因素：通风（汽车尾气CO,氮氧化 合物等）、排水（施工积水或岩层渗水）、施工 （重车运输）等。 通常认为：纵坡坡度介于0.3~3°之间

地下工程施工技术简介
1.眀挖法 ： 敞口放坡明挖：现场灌注混土结构或预制现场装配．回填 适用范围 ：地面开阔建筑物稀少， 土质较稳定 板桩护壁眀挖：现场灌混凝土或预制构件现场装配、回填 适用范围 ：施工场地较窄，土质自立性较差；工字钢，钢板桩、灌 注桩等均可作为护壁板桩，也可用连续墙护壁 2.盖挖逆筑法 ： 桩梁支承盖挖法：打桩或钻孔桩．其上架梁，加顶盖，恢复 交通后，在项盖下开挖，灌注混凝土结构 适用范围 ：街道地面交通繁忙，土质较坚固稳定街道 地下连续墙盖挖：修筑导槽、分段挖槽，连续成墙，加顶盖恢复 交通、在项盖保护下开挖，构筑混凝土结构 适用范围 ：地面交通繁忙，且两侧有高大建筑物．土质较差
成的衬砌

锚喷式衬砌：由喷混凝土、钢筋网喷混凝土、锚杆喷混凝
土或锚杆钢筋网喷混凝土来加固并支护围岩的一种

复合式衬砌：分两次修筑，中间加设薄膜防水层
地下工程灾害防护设计
灾害类型 自然灾害（地震、洪水、地陷等）和人为灾害 （意外事故：火灾、爆炸和交通事故，军事打击 和恐怖事件等） 火灾防治 水害防治 地震灾害防治 特殊灾害防治（弹药库房的隔离等）
圆形断面
平面断面 直墙 拱断
面
衬砌结构分类
衬砌是地下建筑周边构筑的永久性支护 作用：1、承重 2、围护

模筑式衬砌：现场立模浇注整体混凝土或砌筑砌块料石壁
后空袭填实和灌浆，与围岩紧帖

离壁式衬砌：衬砌与岩壁相隔离，其间空隙不做回填，仅
拱脚处局部扩大延伸与岩壁顶紧

装配式衬砌：由预制构件混凝土管片或砌块在洞内拼装而
辅助施工法： 1、注浆加固法；向地层注入凝结剂，封堵地下水增加地层强度后 再进行土岩体开挖，灌注混凝土结构 适用于：局部地层不稳定或发生坍塌跨落，地下水流速＜lm/s的地区 2、降低水位法：采用水泵将施工区的地下水位降低，以疏干工作面 适用于：渗透系数较大的地层 3、冻结法：对松软含水冲积地层先钻冻结孔．安装冻结管． 通过盐水或液氮逐渐将地层冻结形成冻土壁在其保护下 再开挖及构筑混凝土结构 适用于：松软含水较大地层
地铁线网规划原则
地铁的主要作用是缓解城市交通。居民出行 关心的是“时距”，而不是“行距”。
1、线网规划与城市发展协调（城市发展的长远规划） 2、线网规划与城市客流协调（尽量布置在主干道）； 3、线网规划保证各条线路客运负荷均匀（考虑运营成本 的经 济性）； 4、线网规划与城市环境协调（线路上古文物建筑、地质 条件）；
L N 600
式中： L---隧道长度，km N---设计交通量，辆/h
2、机械通风
依靠通风设备，形成一定空气压力强制性将隧道内 污染空气排出隧道，同时达到引入新鲜空气的目的。
隧道的线形、通风、照明
机械通风方式：


射流式纵向通风
竖井式纵向通风


横向式通风
半横向式通风

混合式通风
隧道的线形、通风、照明 射流式纵向通风
第二章 交 通 隧 道
隧道：作为通道沟通（或穿越）障碍（山峰、海洋 等）的一种地下建筑物。 按照所施工的岩层分类：岩石隧道和软土隧道。 按照地下通道功能有：公路隧道、铁路隧道、水底 隧道、地下铁道和航运隧道。 交通隧道功能：改善线形，缩短里程，便捷交通。
公路隧道
地下铁道
铁路隧道
地下空间
呼和浩特水库泻洪排砂洞 呼和浩特河道整治工程水库放水洞
地下工程分类
隧道工程：铁路、公路、地铁、水底隧道及水工 和电缆隧道等； 地下构筑物：军事、人防工程、城市水工构筑物； 地下建筑物：地下室、地下厂房、仓库、车库、 地下车站、商业街等。

小区地下车场 地 铁
人防工程
水工隧洞
现代地下工程特性

构造特性
空间性、密闭性、隔离性、耐压性、抗震性
3.暗挖法
盾构法：采用盾构机开挖地层．并在其内装配管片式衬砌或浇注 积压混凝土衬砌 适用于：松软含水地层 顶进法：预制钢筋混凝土管道结构或钢结构．边开挖，边顶进 适用于：穿越交通繁忙通路、铁路、地下管网和建筑物等地区 管棚法：顶部打入钢管．压注桨液，在管棚保护下开挖， 立钢拱架，喷混凝土、浇注混凝土结构 适用于：松散地层 4.矿山法 台阶工作面法：对较坚硬稳定岩层，分部或全断面开挖．锚喷支护 或复合衬砌 适用于：坚硬或较坚硬稳定的地层 导洞法；对松散不稳定地层，采用小断面导洞分层分次顺序开挖． 临时支护，全断面钢拱架，喷混凝土 适用于：较松散、不稳定地层 掘进机法：岩石掘进机掘进，其后进行锚喷衬砌，必要时二次衬砌 适用于：使用与含水量不大的各种岩层
在隧道顶部安装射流式风机，从一个硐口直接吸入 新鲜空气，由另一硐口排出污染空气。
新鲜空气
污染空气
隧道的线形、通风、照明

竖井式纵向通风
机械通风所需动力与隧道长度3次方成正比。对于
长隧道，射流式已经不能满足空气质量要求。通常在隧
道内分段设置竖井通风。
污染空气
新鲜空气
新鲜空气
隧道的线形、通风、照明

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城市交通流量
城市交通干道是否存在单向客流量超过2万人次
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城市地面、上部空间进行地铁建设的可能性
城市中心区土地的超强度开发，建筑容量、商业容量、业务容量 过分膨胀，使得原有道路框架不胜重负
€
人均国民收入
国外经验认为，人均国民收入（GDP）达1200～1300美元，是建设 快速轨道交通的起点；2500美元，进入大规模建设地铁的时期。

隧道的线形、通风、照明
隧道空气污染物组成 汽车尾气成分：一氧化碳、氮氧化合物、炭氢化 合物、亚硫酸气体和其他烟雾粉尘。 隧道通风方式： 1、自然通风 不设置专门通风设备，依靠硐口间的自然压 力差或依靠交通工具行使时的活塞作用产生风力， 达到改善隧道空气质量的目的。

隧道的线形、通风、照明
自然通风的距离限制
地铁的优点
①运量大。其运量为公共汽车的6～8倍；
②行车速度快。地铁不受行车线路的干扰，行驶速度为
地面公共交通工具行车速度的2～4倍，不会堵车，省时、
准时；
③安全、可靠、舒适、运输成本低；
④环保与美观。改造地面环境，节省地面空间，降低噪
声、减少废气污染；
⑤抗灾能力强。
地铁建设前提条件
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城市人口
城市人口 100万，应作为城市地铁建设的宏观前提
—其他
11 12 13 14
图3-1 路网几何结构图形
北苑 4 回龙观 13 清河 3 13 支 香山 首都机场 5
8
9 颐和园
望京
10 海淀 小煤厂 1 苹果园站 6 3 西直门 2 直门
东坝 10 支
建国门
古城路 八角游乐园 北京西站 复兴门 2 北京站 7 热电厂 12 永定门 线路号
1号线 2号线 3号线 4号线 5号线 6号线 7号线 8号线 9号线 10号线 11号线 12号线 13号线 14号线 线合计