地下工程概论第一章详解
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第一章地铁概述
地铁交通的显著优点（2）
能耗少 每公里为道路交通的15％～40％。 占地省 出入口、车辆段、郊区地面线占 用少量土地。 安全与环保 交通事故率低，噪声和环境 污染少。
地铁的发展简况（1）
世界上第一条地下铁道于1863年首先在伦 敦建成，至今已有140多年历史。开始是采 用蒸汽机车牵引，经过27年到1890年改为 电力牵引。 从1863年到1899年有7个城市修建了地下铁 道，从1900年到1949年，世界上又有13个 城市修建了地下铁道。
1989-1995 石家庄铁道学院 先后任讲师、副教授
1995-2000 清华大学 博士研究生
2000-2001 石家庄铁道学院 先后任副教授、教授、研究生处处长
2001-2003 解放军理工大学博士后
2003-
北京工业大学 教授
本课程的授课思路
地铁是建设在市区以快捷舒适地运送乘客为 目的的交通系统。 要实现这一目标，将涉及众多的专业知识， 比如交通规划、土木、车辆、供电、环控、 信号与通信系统等。
交通拥挤（续）
拥挤并不仅仅是汽车运输的专有产物， 它可以描述为引起大多数人出行不便的 城市出行中的现象。 如果没有拥挤的话，人类也许能更好地 与汽车相处。
交通拥挤原因
城市化 城市内部区域的专门化 需求的时间匹配问题 供给对需求的刺激
道路交通固有问题
道路交通方式本身所固有的交叉、冲突 环节在拥挤、土地有限的市区很难得到 很好的解决。
地铁的发展简况（2）
二次世界大战后，伴随着各国城市的快速发展， 地下铁道发展极为迅速。到1999年全世界已有 115个城市建成了地下铁道，线路总长度超过 了7000km。其中英、美、法、德、日、西班 牙以及俄罗斯等发达国家所属20个城市在二次 大战前开始了地铁建设，到1999年末，总里程 达2840km左右，其中一半以上为战后建设的。
关宝树地下工程第一章
② 饮用水贮藏 主要是在干燥和半干燥、季节型缺水地区建造 地下饮用水库，挪威等曾在岩体中建造饮用水贮藏设施，利用集 水竖井、钢管井等取水和放水。从实例上看，在经济上较地面型 优越。
1.7 放射性废弃物处理设施 地下的处理设施，一般都设在地下500-1000m深处。
1.8 粮食贮藏设施
主要是利用地下恒温性这一特点。地下贮藏的成本低， 可保护环境，节约能源等，由于能耗低，近几年发展极为迅速。
刘俊新 ( 西南科技大学土木工程与建筑学院 )
第一篇 地下工程概述
第一 概述
1.1 什么叫地下空间？
在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人 工开发而成的空间称为地下空间；
在城市规划范围以内的地下空间称为城市地下空 间；
在城市以外山区岩层中开发的地下空间称为山岭 地下空间；
在江、湖、河、海水下开发的地下空间称为水下 地下空间。
第二节 地下空间工程的优缺点
2.1 地下空间工程的优点 ① 限定视觉 ② 开放地面空间和土地的有效利用 ③ 地下流通和输送 ④ 环境和利益 ⑤ 能源利用的节省和气候的控制 ⑥ 相对稳定的温湿度 ⑦ 自然灾害的保护 ⑧ 安全防卫 ⑨ 噪声和振动的隔离 ⑩ 维修管理
产和交通工具不断密集，城市有限的空间资源和用地 严重不足，城市的环境也日益恶化。这些都严重限制 了城市的发展。
1.城市建设的迫切需求
合理开发和利用地下空间是解决城市有限土地资源和改善 城市生态环境的有效途径。
向地下要土地、要空间已成为城市发展的必然趋势，并成 为衡量城市现代化的重要标志。
提高城市土地的利用率与节省土地资源、缓解中心城市密 度、扩充基础设施容量、增加城市绿地、保持城市历史景 观。
④ 排水处理设施 排水设备应考虑自然流下，设在基 地内较低的位置；水处理设备也宜设在排水设备附近。
1.7 放射性废弃物处理设施 地下的处理设施，一般都设在地下500-1000m深处。
1.8 粮食贮藏设施
主要是利用地下恒温性这一特点。地下贮藏的成本低， 可保护环境，节约能源等，由于能耗低，近几年发展极为迅速。
刘俊新 ( 西南科技大学土木工程与建筑学院 )
第一篇 地下工程概述
第一 概述
1.1 什么叫地下空间？
在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人 工开发而成的空间称为地下空间；
在城市规划范围以内的地下空间称为城市地下空 间；
在城市以外山区岩层中开发的地下空间称为山岭 地下空间；
在江、湖、河、海水下开发的地下空间称为水下 地下空间。
第二节 地下空间工程的优缺点
2.1 地下空间工程的优点 ① 限定视觉 ② 开放地面空间和土地的有效利用 ③ 地下流通和输送 ④ 环境和利益 ⑤ 能源利用的节省和气候的控制 ⑥ 相对稳定的温湿度 ⑦ 自然灾害的保护 ⑧ 安全防卫 ⑨ 噪声和振动的隔离 ⑩ 维修管理
产和交通工具不断密集，城市有限的空间资源和用地 严重不足，城市的环境也日益恶化。这些都严重限制 了城市的发展。
1.城市建设的迫切需求
合理开发和利用地下空间是解决城市有限土地资源和改善 城市生态环境的有效途径。
向地下要土地、要空间已成为城市发展的必然趋势，并成 为衡量城市现代化的重要标志。
提高城市土地的利用率与节省土地资源、缓解中心城市密 度、扩充基础设施容量、增加城市绿地、保持城市历史景 观。
④ 排水处理设施 排水设备应考虑自然流下，设在基 地内较低的位置；水处理设备也宜设在排水设备附近。
地下工程讲课文档
目前最大直径11.2m的TBM 是美国Robbins公司制造 的，机体重约300t，功率 880kW。TBM已成为掘进岩 石隧道最有发展潜力的机械 之一 。
TBM
掘进机法（TBM）
TBM法适用范围：
通常可适用于中硬以下岩石的隧道掘进施工。北欧几国在硬岩中也 采用全断面掘进机，但需采用优质切刀；
TBM法的优点：
南京地铁二号线地表开裂 上海轨道交通4号线地铁事故造成房屋倾斜
(4) 投资大，建设周期长，工程规模大、造价高。如英吉 利海峡隧道(又称英法海底隧道或欧洲隧道)，是一条连接英国 英伦三岛与欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它 由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底 段的隧洞长度为3×38km。从1986年2月12日法、英两国签 订关于隧道连接的坎特布利条约，到1994年5月7日正式通车， 历时8年多，耗资约150亿美元。
TBM是一种将机械破岩和出渣各工序联合作业，并连续掘进的大型工程 机械
TBM通常由电动机驱动主轴旋转，对刀盘施加一定压力，使其贴近岩 壁，通过刀盘上装设的盘形滚刀破碎岩石，使隧道断面一次成型；
隧道掘进机有两种基本类型：部分断面掘进机和全断面掘进机；
美国罗宾斯公司1952年生产 第一台TBM；
地下工程
地下工程
地下工程概述
6.1引言
地下工程是指从事各种地下工程的规划、设计、施工和运 营养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程专业的一个 分支；也可以指在岩石中、土中或水底以下的工程设施，包 括地铁、地下商场、公路隧道等。
衬砌结构。材 料为钢筋混凝 土或砖、石。
修建地下工程时，通常在 地层内挖出具有一定几何形 状的“坑道”，如矩形、圆 形等，由于土层开挖后，应 力释放，容易变形、坍塌， 所以除了在极为稳定的岩层 中以外，大多情况下都要在 坑道周围进行支护。
TBM
掘进机法（TBM）
TBM法适用范围：
通常可适用于中硬以下岩石的隧道掘进施工。北欧几国在硬岩中也 采用全断面掘进机，但需采用优质切刀；
TBM法的优点：
南京地铁二号线地表开裂 上海轨道交通4号线地铁事故造成房屋倾斜
(4) 投资大，建设周期长，工程规模大、造价高。如英吉 利海峡隧道(又称英法海底隧道或欧洲隧道)，是一条连接英国 英伦三岛与欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它 由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底 段的隧洞长度为3×38km。从1986年2月12日法、英两国签 订关于隧道连接的坎特布利条约，到1994年5月7日正式通车， 历时8年多，耗资约150亿美元。
TBM是一种将机械破岩和出渣各工序联合作业，并连续掘进的大型工程 机械
TBM通常由电动机驱动主轴旋转，对刀盘施加一定压力，使其贴近岩 壁，通过刀盘上装设的盘形滚刀破碎岩石，使隧道断面一次成型；
隧道掘进机有两种基本类型：部分断面掘进机和全断面掘进机；
美国罗宾斯公司1952年生产 第一台TBM；
地下工程
地下工程
地下工程概述
6.1引言
地下工程是指从事各种地下工程的规划、设计、施工和运 营养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程专业的一个 分支；也可以指在岩石中、土中或水底以下的工程设施，包 括地铁、地下商场、公路隧道等。
衬砌结构。材 料为钢筋混凝 土或砖、石。
修建地下工程时，通常在 地层内挖出具有一定几何形 状的“坑道”，如矩形、圆 形等，由于土层开挖后，应 力释放，容易变形、坍塌， 所以除了在极为稳定的岩层 中以外，大多情况下都要在 坑道周围进行支护。
地下工程概论
点
（四）、公路隧道的通风
混合式通风(隧道分段设置）： 由纵向式与半横向式组合 由横向式与半横向式组合 由竖井与纵向式组合 由竖井与横向式组合
等等
通风方式大致的发展趋势:
横向或半横向式
分段纵向式或混合式
（四）、公路隧道的通风
（四）、公路隧道的通风 通风方式的适用长度
典型隧道横断面和通风构造
（四）、公路隧道的通风
在地质条件较好的地层采用拱形直墙式断面； 在地质条件较差的地层采用接近圆形的断面；在浅 埋、深埋公路隧道中可采用矩形或近椭圆形断面
4、公路隧道路面 沥青系列路面：弹性路面； 水泥系列路面：刚性路面； 复 合 式路面：上面层为沥青，下面层为水泥混凝 土组成的路面
欧洲几乎所有隧道都采用沥青路面，而日 本则普遍采用水泥混凝土路面，我国绝大部分 隧道采用水泥混凝土路面。近年，且采用铺设 沥青上面层的复合路面开始增多。
英法海峡隧道平纵断面图
连接英国和法国的英法海峡隧道工程由三条隧道组成，内径4.8m的 服务隧道居中，内径7.6m的铁路隧道位于两侧。隧道海域部分的长 度为37.5km，全长49.2km。1985年开始融资，1987年动工，1993年 投入运营，历时6年，总投资54.2亿英磅。建成后从伦敦到巴黎的时 间仅需3小时
（3）科学技术的发展，尤其是开发和利用地下 空间技术的发展。
青函隧道 连接北海道、本州的青森和函馆，全长53.85Km，水下23.30Km，1988年3月 13日正式运营
1939年开始，1946年开始调查，1964年开始挖导坑，1971年正式施工，1972 年进行海底段施工，于1983年1月27日导坑贯通，1988年3月正式通车运营， 从规划到通车历时近50年
公路隧道通风设计的内容：
《地下工程》课件
结构监测
对地下结构进行监测，确保施工质量和 安全。
地下工程常见问题
地下水问题
地下水的渗漏、排水和管理 是地下工程中常见的挑战。
地质构造问题
不同地质构造对地下工程的 影响不同，需要进行合理的 勘探和设计。
建筑材料问题
选择合适的建筑材料，确保 地下结构的稳固和持久。
设备运行问题
地下工程中的设备运行和维护需要特别注意，以 确保施工的安全和顺利。
环境影响问题
地下工程对周围环境和生态系统的影响也需要进 行评估和管理。
地下工程的发展与前景
国内外地下工程发展概述
介绍国内外地下工程的发展现状 和趋势。
地下工程的前景分析
分析地下工程的市场需求和未来 发展趋势。
地下工程未来发展趋势
展望地下工程在技术、设计和可 持续发展方面的新趋势。
地下工程的安全管理
应用领域
地下工程广泛应用于城市基 础设施建程施工过程
1
地下勘探工作
2
进行地质勘探，了解地下结构和环境。
3
施工施工过程
4
按照设计方案进行施工，监督和管理施
工进度。
5
前期准备工作
确定施工方案、检查地质环境、准备相 关材料和设备。
设计和评估
制定详细设计方案，评估施工可行性。
《地下工程》PPT课件
欢迎参加《地下工程》的PPT课件，本课将深入讨论地下工程的概念、施工过 程、常见问题、发展前景、安全管理、案例分析以及总结与展望。
地下工程概述
定义
地下工程是指在地下进行的 建设工作，包括地铁隧道、 城市供水管道、地下商场等。
类型
地下工程可以分为隧道工程、 管道工程、地下室工程等不 同类型。
对地下结构进行监测，确保施工质量和 安全。
地下工程常见问题
地下水问题
地下水的渗漏、排水和管理 是地下工程中常见的挑战。
地质构造问题
不同地质构造对地下工程的 影响不同，需要进行合理的 勘探和设计。
建筑材料问题
选择合适的建筑材料，确保 地下结构的稳固和持久。
设备运行问题
地下工程中的设备运行和维护需要特别注意，以 确保施工的安全和顺利。
环境影响问题
地下工程对周围环境和生态系统的影响也需要进 行评估和管理。
地下工程的发展与前景
国内外地下工程发展概述
介绍国内外地下工程的发展现状 和趋势。
地下工程的前景分析
分析地下工程的市场需求和未来 发展趋势。
地下工程未来发展趋势
展望地下工程在技术、设计和可 持续发展方面的新趋势。
地下工程的安全管理
应用领域
地下工程广泛应用于城市基 础设施建程施工过程
1
地下勘探工作
2
进行地质勘探，了解地下结构和环境。
3
施工施工过程
4
按照设计方案进行施工，监督和管理施
工进度。
5
前期准备工作
确定施工方案、检查地质环境、准备相 关材料和设备。
设计和评估
制定详细设计方案，评估施工可行性。
《地下工程》PPT课件
欢迎参加《地下工程》的PPT课件，本课将深入讨论地下工程的概念、施工过 程、常见问题、发展前景、安全管理、案例分析以及总结与展望。
地下工程概述
定义
地下工程是指在地下进行的 建设工作，包括地铁隧道、 城市供水管道、地下商场等。
类型
地下工程可以分为隧道工程、 管道工程、地下室工程等不 同类型。
第1讲地下建筑工程施工课件.doc
§0 绪 论岩土工程的工作方法：§0.1 概 述１ 地下工程的含义与基本特征地下工程是一个较为广阔的范畴。
它泛指修建在地面以下岩层或土层中的各种工程空间与设施，是地层中所建工程的总称，通常包括矿山井巷工程、城市地铁隧道工程、水工隧洞工程、交通山岭隧道工程、水电地下硐室工程、地下空间工程、军事国防工程、建筑基坑工程等。
它具有如下特征：1）具有良好的防护性能，可免遭或减轻包括核武器在内的空袭、炮2）对于要求恒温、恒湿、超净的生产或生活用建筑非常适宜，尤其2 地下空间应用历史地下工程是随着社会的进步而兴起并不断发展的。
从16世纪以后，由于炸药的发明和应用，以及凿岩机械的出现，大大加速了地下工程的发展。
19世纪在美国修建了世界上第一座长约12km 的铁路隧道；1863年伦敦建成第一条城市地下铁道；1871年穿越阿尔卑斯山，连接法、意的全长12.8km 的公路隧道开通。
第一讲：2学时3 地下建筑工程建设发展前景①铁路、公路隧道建设②地下海底隧道③城市地铁隧道④城市地下市政建设⑤水利、水电地下工程⑥国防建设工程⑦油库、核废料库⑧深部矿产资源开采§0.2 地下建筑的类型及特点1 地下建筑分类随着国民经济的发展，地下工程的范围越来越广泛，其分类也越来越复杂。
按领域分，有矿山、交通、水电、军事、建筑、市政等；按用途分，有交通、采掘、防御、贮存、工业、商业、农业、居住、旅游、娱乐、物流等；按空间位置分，有水平式、倾斜式和垂直式；按断面形状分，曲线型断面、半曲线型断面和直线型断面；按所处地质条件按埋藏深度尽管分类方法繁多，因为它们直接决定着施工方案与方法、施工工艺与设备的选择。
在岩石中开凿的工程，围岩比较稳定，支护比较容易，开挖较为困难，需用爆破法或岩石掘进机法破岩；在土中则相反，支护困难破岩易，可用人工或机器开挖（如挖掘机、盾构机），必要时还要采取特殊的施工法，如降水、冻结、注浆等；在水中修建隧道则需用沉管法。
地下工程概论设计与施工
①基本原理
是将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构是承载 主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支 承，
② 隧道支护结构与围岩的模拟
通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的，而围 岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约 束能力时间接地考虑。围岩的承载能力越高，它 给予支护结构的压力越小，弹性支承约束支护结 构变形的抗力越大，相对来说，支护结构所起的 作用就变小了。
孔
•竖 井
•后盾管片
•盾 构正
•管 片拼
•管 片
面网 装机
格
•压浆泵
•出土 机
•盾•的由构隧管道法片衬组施砌成结工概貌
构
2020/11/10 •盾构法施工概貌
地下工程概论设计与施工
•发展史：
• 最早是在1818年由英国工程师布鲁诺尔(M.I , Brunel)发明的，他是从船的木板中，有一种蛀虫钻 出孔道，并用它分泌的粘液加固洞穴得到启发而研制 出的，并于1925年开始用一个宽11.58m、高6.7m 的矩形盾构，在英国伦教的泰晤出河下面修建世界第 一条水底隧道。施工中遇到泥水涌入隧道的极大困难， 两次被淹，直至1835年对后构作了改良.用压气辅助 施工，才于1843年完工。隧道全长458m。
2020/11/10
地下工程概论设计与施工
③围岩：
地层中受坑道开挖影响的那部分岩体。
④围岩分级：
根据一个或几个主要指标将无限的岩体序 列划分为具有不同稳定程度的有限个类 别，并依照每一类围岩的稳定程度给出 最佳的施工方法和支护结构设计。
2020/11/10
地下工程概论设计与施工
（2） 我国铁路隧道围岩分级的指标
地下工程概论设计与施工
具体工法
全断面法 台阶法 分部开挖法
地下工程概论_隧道1
平面障碍
原方案：16.6km
隧道8座，4.2Km，桥2座
1）沿河傍山方案：工程费低，路基25差个弯，道，施一个工车易站 塌
方，线路条件差，运营条件差
隧道方案：6.107km
2）隧道直穿方案：初期工程大、费用高，线路短， 运营条件改善。
第5页，共24页。
1、隧道位置的选择
按地质条件进行选择
单斜构造地层 褶曲构造地层 不良地质条件
滑坡地段 岩堆地段 泥石流地段
第6页，共24页。
单斜构造：
尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结 构面平行，应成一定角度。
错误
正确
ห้องสมุดไป่ตู้
第7页，共24页。
褶曲构造 ：
通常，若隧道必须通过褶曲时、置于翼部较为有利，但需考虑 偏侧压力；隧道不能置于向斜内，特别是向斜的轴部，同时尽 量避免把隧道置于背斜的轴部。
（2）换坡点处的代数差，在Ⅰ、Ⅱ级铁路大于3‰， Ⅲ级铁路大于4‰时，应设竖曲线；
（3）设计时竖曲线不宜与缓和曲线重叠。
第24页，共24页。
错误
正确
第10页，共24页。
不良地质条件
泥石流
山顶积聚的土壤或砾石、岩块受洪水浸融成为流体，顺山沟或峡谷急剧 下滑，摧毁铁路路基或隧道。隧道宜置于牢固稳定的地基之上（切割深 度以下），洞口置于冲击扇范围外。
错误
正确
第11页，共24页。
1、隧道位置的选择
按线路类别进行选择
越岭隧道位置的选择： 垭口、高程的选择 傍山隧道位置的选择： 最小覆盖层厚度
– 正修建及规划的穿越阿尔卑斯的铁路隧道
• 国内的发展
– 第一座铁路隧道，狮球岭隧道（台湾，基隆～台南，261m） – 大陆第一条铁路隧道,八达岭隧道（1907，京包线） – 建国以来的发展分为三个阶段：
中职教育-《地下工程施工》课件：第一章 绪论(张彬 主编 人民交通出版社).ppt
2.隧道的种类
隧道的种类很多，有多种分类方法，例如依据隧道所穿过岩土的性质可分为 岩石（硬土）隧道和土质（软土）隧道；依据隧道的位置可分为山岭隧道、 城市隧道和水底隧道；依据隧道的埋置深度可分为浅埋和深埋隧道。
11
§ 1.2地下工程简介
上述分类方法的实际应用不多，通常依据隧道的用途进行分类。 （1）交通隧道
按衬砌材料和构造分类 ——
衬砌结构材料主要有砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、钢轨、锚杆、喷射混 凝土、铸铁、钢纤维混凝土、聚合物钢纤维混凝土等
3
§ 1.1地下工程概述
二、地下工程性质
地下工程是规划、勘测设计、施工、管理、维修的综合性应用科学技术，是土 木建筑工程的一个分支。地下工程的规划、设计与施工需要运用工程测量、岩 石力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑结构、建筑设备、工程机械、 技术经济及管理科学等学科门类，也需计算机应用及工程测试方面的技术知识。 因此地下工程是一门涉及范围广泛的综合性学科。
5
§ 1.2地下工程简介
一、城市地下工程
城市地下空间利用是城市发展到一定阶段而产生的客观要求。同时，一个 所处的自然地理环境和地缘政治对其开发利用地下空间的动因、重点、规模、 强度等都有一定影响。这些因素构成地下空间发展的背景和条件。目前城市地 下空间开发利用的功能，几乎涉及城市功能的全部，但从整体而言，根据功能， 城市地下工程可分为以下几类：
6
§ 1.2地下工程简介
2.地下市政设施 市政设施是城市基础设施的重要组成部分，也是城市地下空间开发利用的
重要内容，除传统的市政管线外，地下市政设施还包括共同沟、地下污水泵站、 地下变电站、地下水库以及地下垃圾回收与处理设施、地下污水处理厂等设施。 3.城市防灾设施
隧道的种类很多，有多种分类方法，例如依据隧道所穿过岩土的性质可分为 岩石（硬土）隧道和土质（软土）隧道；依据隧道的位置可分为山岭隧道、 城市隧道和水底隧道；依据隧道的埋置深度可分为浅埋和深埋隧道。
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§ 1.2地下工程简介
上述分类方法的实际应用不多，通常依据隧道的用途进行分类。 （1）交通隧道
按衬砌材料和构造分类 ——
衬砌结构材料主要有砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、钢轨、锚杆、喷射混 凝土、铸铁、钢纤维混凝土、聚合物钢纤维混凝土等
3
§ 1.1地下工程概述
二、地下工程性质
地下工程是规划、勘测设计、施工、管理、维修的综合性应用科学技术，是土 木建筑工程的一个分支。地下工程的规划、设计与施工需要运用工程测量、岩 石力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑结构、建筑设备、工程机械、 技术经济及管理科学等学科门类，也需计算机应用及工程测试方面的技术知识。 因此地下工程是一门涉及范围广泛的综合性学科。
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§ 1.2地下工程简介
一、城市地下工程
城市地下空间利用是城市发展到一定阶段而产生的客观要求。同时，一个 所处的自然地理环境和地缘政治对其开发利用地下空间的动因、重点、规模、 强度等都有一定影响。这些因素构成地下空间发展的背景和条件。目前城市地 下空间开发利用的功能，几乎涉及城市功能的全部，但从整体而言，根据功能， 城市地下工程可分为以下几类：
6
§ 1.2地下工程简介
2.地下市政设施 市政设施是城市基础设施的重要组成部分，也是城市地下空间开发利用的
重要内容，除传统的市政管线外，地下市政设施还包括共同沟、地下污水泵站、 地下变电站、地下水库以及地下垃圾回收与处理设施、地下污水处理厂等设施。 3.城市防灾设施
地下工程概述
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¾了解地下工程发展概况¾明确地下结构体系与地面结构的区别¾掌握地下工程的分类¾掌握地下结构计算理论的发展¾掌握地下工程支护结构计算的力学模式¾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。
地下工程概述
为了施工方便， 埋设一临时水准点。 附:)为了施工方便，在导坑内拱部边墙每 为了施工方便 在导坑内拱部边墙每100m埋设一临时水准点。 埋设一临时水准点
2、观测与注意事项 、
（1）观测方法同地面水准测量 ） 视距小于50m，并目估前后视距相等； ，并目估前后视距相等； 视距小于 水准仪刻安置在三角架上或安置在悬臂的支架上； 水准仪刻安置在三角架上或安置在悬臂的支架上； 水准尺刻直接立在底板水准点上， 水准尺刻直接立在底板水准点上，也可用倒尺法顶立在洞顶水 准点标志上。 准点标志上。 （2）在工作面推进过程中，支水准路线要往返观测，在限差范围 ）在工作面推进过程中，支水准路线要往返观测， 取平均值作为结果，推算各水准点高程。 内，取平均值作为结果，推算各水准点高程。 （3）检查地下水准点的稳定性，定期重复水准测量，比较高差成 ）检查地下水准点的稳定性，定期重复水准测量， 若无变动，取平均值为高差成果；若有变动， 果，若无变动，取平均值为高差成果；若有变动，最后一次为测 量成果。 量成果。 （4）隧道贯通后，根据相向支水准路线，测定高程贯通误差，分 ）隧道贯通后，根据相向支水准路线，测定高程贯通误差， 别附合与洞口水准点。 别附合与洞口水准点。
（3）施工周期长，安全问题突出； ）施工周期长，安全问题突出； （4）生产管理在测量工作中占重要地位； ）生产管理在测量工作中占重要地位； （5）பைடு நூலகம்道工程主要任务是实现井巷贯通。 ）巷道工程主要任务是实现井巷贯通。
二、地下工程施工测量的内容
1、地面平面与高程控制； 、地面平面与高程控制； 2、将地面控制点坐标、方向和高程传递到地下的联系测量； 、将地面控制点坐标、方向和高程传递到地下的联系测量； 3、地下洞内平面与高程控制测量； 、地下洞内平面与高程控制测量； 4、根据洞内控制点进行施工放样，指导隧道的正确开挖与施工； 、根据洞内控制点进行施工放样，指导隧道的正确开挖与施工； 5、在地下进行设备安装与调校测量； 、在地下进行设备安装与调校测量； 6、竣工测量。 、竣工测量。
2、观测与注意事项 、
（1）观测方法同地面水准测量 ） 视距小于50m，并目估前后视距相等； ，并目估前后视距相等； 视距小于 水准仪刻安置在三角架上或安置在悬臂的支架上； 水准仪刻安置在三角架上或安置在悬臂的支架上； 水准尺刻直接立在底板水准点上， 水准尺刻直接立在底板水准点上，也可用倒尺法顶立在洞顶水 准点标志上。 准点标志上。 （2）在工作面推进过程中，支水准路线要往返观测，在限差范围 ）在工作面推进过程中，支水准路线要往返观测， 取平均值作为结果，推算各水准点高程。 内，取平均值作为结果，推算各水准点高程。 （3）检查地下水准点的稳定性，定期重复水准测量，比较高差成 ）检查地下水准点的稳定性，定期重复水准测量， 若无变动，取平均值为高差成果；若有变动， 果，若无变动，取平均值为高差成果；若有变动，最后一次为测 量成果。 量成果。 （4）隧道贯通后，根据相向支水准路线，测定高程贯通误差，分 ）隧道贯通后，根据相向支水准路线，测定高程贯通误差， 别附合与洞口水准点。 别附合与洞口水准点。
（3）施工周期长，安全问题突出； ）施工周期长，安全问题突出； （4）生产管理在测量工作中占重要地位； ）生产管理在测量工作中占重要地位； （5）பைடு நூலகம்道工程主要任务是实现井巷贯通。 ）巷道工程主要任务是实现井巷贯通。
二、地下工程施工测量的内容
1、地面平面与高程控制； 、地面平面与高程控制； 2、将地面控制点坐标、方向和高程传递到地下的联系测量； 、将地面控制点坐标、方向和高程传递到地下的联系测量； 3、地下洞内平面与高程控制测量； 、地下洞内平面与高程控制测量； 4、根据洞内控制点进行施工放样，指导隧道的正确开挖与施工； 、根据洞内控制点进行施工放样，指导隧道的正确开挖与施工； 5、在地下进行设备安装与调校测量； 、在地下进行设备安装与调校测量； 6、竣工测量。 、竣工测量。
城市地铁车站施工暗挖、盖挖、明挖
14950 第三步 左侧壁上导坑开挖进尺超过15m，开始左侧壁下导坑台阶法开挖，留核心土，初期支护
350
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2500 150200 3600
3600
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4400
250
3根
锁
脚
锚
杆
长
3
m 25
0
4400 临时支护
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4400
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4400
城市地铁施工 概论
轨道交通作为城市重大的公益性基础设施工程，近年来正飞速发展。修建 地铁常用的浅埋暗挖技术、明挖、盖挖及盾构，均根据不同的地理环境和 水文、地质条件被普遍采用，并不断取得技术进步。本文只是对这些工法 作一次系统梳理，同时针对施工现场经常出现的一些关键技术提出对策。
第一章 城市地下工程浅埋暗挖技术
PBA法
Ⅵ
Ⅴ
1
1
4
3
Ⅵ
1 1
4
Ⅱ
ⅧⅡ
7Ⅷ
ⅡⅧ
Ⅱ
9
1
1
Ⅺ
9
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Ⅺ
1
Ⅺ
1
1
Ⅹ
1
Ⅹ1
Ⅹ
1
图 12
法施工顺序图
Ⅷ 5
Ⅶ
Ⅳ
Ⅳ
1
5
Ⅲ
Ⅱ 图13 中洞法施工顺序图
Ⅷ Ⅶ
Ⅳ
一．中洞法
一．用CRD法开挖中洞（包括初期支护和施工支护）；Ⅱ、 中洞底板底纵梁；Ⅲ、钢管柱、楼板；Ⅳ、柱顶纵梁和中 洞拱部；5、用台阶法开挖左、右洞；Ⅵ、左右洞底板； Ⅶ、左右洞部分边墙和楼板；Ⅷ、左右洞其余边墙和拱部。
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城市地铁施工 概论
轨道交通作为城市重大的公益性基础设施工程，近年来正飞速发展。修建 地铁常用的浅埋暗挖技术、明挖、盖挖及盾构，均根据不同的地理环境和 水文、地质条件被普遍采用，并不断取得技术进步。本文只是对这些工法 作一次系统梳理，同时针对施工现场经常出现的一些关键技术提出对策。
第一章 城市地下工程浅埋暗挖技术
PBA法
Ⅵ
Ⅴ
1
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Ⅵ
1 1
4
Ⅱ
ⅧⅡ
7Ⅷ
ⅡⅧ
Ⅱ
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图 12
法施工顺序图
Ⅷ 5
Ⅶ
Ⅳ
Ⅳ
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Ⅲ
Ⅱ 图13 中洞法施工顺序图
Ⅷ Ⅶ
Ⅳ
一．中洞法
一．用CRD法开挖中洞（包括初期支护和施工支护）；Ⅱ、 中洞底板底纵梁；Ⅲ、钢管柱、楼板；Ⅳ、柱顶纵梁和中 洞拱部；5、用台阶法开挖左、右洞；Ⅵ、左右洞底板； Ⅶ、左右洞部分边墙和楼板；Ⅷ、左右洞其余边墙和拱部。
地下工程-绪论
——各国都日益重视地下空间的开发利用
✓ 号召人们“往深处想”！ ✓ 将地下岩土当成新型的“国土资源” ✓ 科学家预测
二十一世纪末将有1/3的人口穴居地下
一、地下工程概述
地下工程：在地面以下土层或岩体中修建各种 类型的地下建筑物或结构的工程。
按其用途及功能可再分为：
1、地下交通工程：地下铁道、公路隧道、过街人行道、海（河、 湖）底隧道…… 2、地下市政管道工程：地下给排水管道、通讯、电缆、供热、供 气管道、将上述管道汇聚在一起的共同沟； 3、地下工业建筑：地下核电站、水电站厂房、地下车间、地下厂 房、地下垃圾焚烧厂……
这一时期—— 以陵墓建造为主
二、地下空间的应用历史
秦始皇兵马俑
二、地下空间的应用历史
巴比伦人在幼发拉底河底挖出一条长3000英尺的隧道
二、地下空间的应用历史
第三时代
中世纪时期，欧洲地下空间利用基本处于停滞状态， 我国地下空间利用多用于建造陵墓和满足宗教建筑的 一些特殊要求，如北魏、隋、唐、宋、元等各朝都建 造了一些陵墓和石窟等。
波士顿的中央大道建成于1959年，为高架6车道，它 直接穿越城市中心区，当时设计每天运量为75，000辆机动 车，现在实际运量达到200，000辆，成为美国最拥挤的城 市交通线。其每天的交通拥堵时间超过10小时，交通事故 发生率是其他城市的4倍。如果不进行改造，预计交通拥堵 时间从现在的10小时发展到2010年的16小时。据估算，由 于堵塞、事故、油料浪费、尾气污染、时间延误等因素所 造成的实际损失超过5亿美元。
一、地下工程概述
对 策？
➢上天？ ➢入地！
地下空间－新型国土资源，造福人类
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“
✓ 号召人们“往深处想”！ ✓ 将地下岩土当成新型的“国土资源” ✓ 科学家预测
二十一世纪末将有1/3的人口穴居地下
一、地下工程概述
地下工程：在地面以下土层或岩体中修建各种 类型的地下建筑物或结构的工程。
按其用途及功能可再分为：
1、地下交通工程：地下铁道、公路隧道、过街人行道、海（河、 湖）底隧道…… 2、地下市政管道工程：地下给排水管道、通讯、电缆、供热、供 气管道、将上述管道汇聚在一起的共同沟； 3、地下工业建筑：地下核电站、水电站厂房、地下车间、地下厂 房、地下垃圾焚烧厂……
这一时期—— 以陵墓建造为主
二、地下空间的应用历史
秦始皇兵马俑
二、地下空间的应用历史
巴比伦人在幼发拉底河底挖出一条长3000英尺的隧道
二、地下空间的应用历史
第三时代
中世纪时期，欧洲地下空间利用基本处于停滞状态， 我国地下空间利用多用于建造陵墓和满足宗教建筑的 一些特殊要求，如北魏、隋、唐、宋、元等各朝都建 造了一些陵墓和石窟等。
波士顿的中央大道建成于1959年，为高架6车道，它 直接穿越城市中心区，当时设计每天运量为75，000辆机动 车，现在实际运量达到200，000辆，成为美国最拥挤的城 市交通线。其每天的交通拥堵时间超过10小时，交通事故 发生率是其他城市的4倍。如果不进行改造，预计交通拥堵 时间从现在的10小时发展到2010年的16小时。据估算，由 于堵塞、事故、油料浪费、尾气污染、时间延误等因素所 造成的实际损失超过5亿美元。
一、地下工程概述
对 策？
➢上天？ ➢入地！
地下空间－新型国土资源，造福人类
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“
关宝树地下工程第一章
第二节 城市现代化发展而利用的地下工程
2.1 地下空间在城市现代化的建设中的利用大致有： 地下办公场地 地下街 地下停车场 地下交通系统 地下能源供给设施 地下通信设施 地下上下水道 地下废弃物处理设施 地下文化设施等。
2.提高城市的防空抗毁及防灾能力
地下空间具有极高的抗爆性能。城市总体规划要 考虑地下空间的平时使用和战时使用的结合。
地下空间资源的潜力很大，具有诸多优点。
1.5 地下空间利用的发展过程
（1）远古时期（从公元前3000年至5世纪），人 类为了防寒暑、避风雨、躲野兽，开始利用天然洞穴 作为居住。北京西郊周口村、日本、欧洲、美洲等地 均发现穴居的遗迹。
（4）贮库工程，如油库、粮库、物资库等工程。 （5）工业与民用工程，如地下工厂、自来水厂、污
水处理厂等等。
（6）公共建筑工程，如电影院、展览馆、商店等。 （7）人防工程，如隐蔽所、通讯枢纽、军需物资库
等。
1.3 古今国内外地下工程
天然洞窟
古希腊萨摩斯隧道
秦 岭 隧 道
黄浦江人行隧道:隧道为我国第一条越江人行隧道， 建于浦西南京路外滩与浦东陆家嘴东方明珠塔之间，隧 道内径6.67米，全长646.7米。
1.2 地下住宅空间的分类
1.3 地下空间的用途
1.4 地下住宅利用形态
1.5 能源贮藏
1.地中式贮槽（竖型地下贮槽）
地下贮藏的设施有：埋入地下的金属贮槽、利用 废弃坑道、天然的地下空洞、用开挖方法修建地下空 洞等贮藏空间。
目前以采用开挖形成贮藏空间的方法为主。如竖 坑的地下贮槽。采用钢、混凝土、合成树脂等作衬砌， 有时也利用地下水防止贮藏物的泄漏形成水封式贮槽。
上海杨浦 电厂取水
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不良地质条件下开挖成为可能。 支护方式：木支撑，金属支撑，砌体支护，混凝土支护，
锚喷支护。 应用领域：如有益矿物的开采(采煤等)，运河隧道、地下铁道，上下水道、
地下商业街等，使地下空间利用的范围迅速扩大。
二、利用形态
具体的形态分为五种：
1、人类生存、确保安全为目的，这主要指在地下修建 的生活、生产、储藏、输送、防灾等设施。 2、伴随城市的现代化发展而存在的：上下水道、交通 等； 3、伴随科学发展：地下水电站、工厂、核电站等。 4、 大规模国土有效利用：公路、铁路隧道等 5、防御灾害：防御灾害、防空洞等。
城市地下空间利用发展的重点：办公楼、地下街、地下停车场、交通设施、 通讯设施、上下水道、废异物处理设施、文化设施等。这些设施与地面设施 一起构成了城市的立体空间网络
二、跨海、江、河高速交通通道的基础设施建设，已引起各国政 府的关注。
博斯普鲁斯通海峡架桥
世界重大工程
濹西拿海峡架桥 直布罗陀海峡隧道
东京湾海峡隧道
考虑环境、安全、便利等条件而建设的，上下水道、能源供给、交通 等基础设施，
3、国家水平的设施
从增强国力、促进经济发展，改善和提高人民生活水平出发考虑 的:我国南水北调工程中跨黄（河）输水隧洞；京沪高速铁路越 （长）江隧道,西（安）安（康）线长达18.4km的秦岭铁路隧道
4、 国际水平的设施
英法海峡隧道，勃朗峰隧道（意大利-法国）,联系欧洲共同体的 高速铁路计划，是由南北和东西两条干线构成，总长度达 3000km，全部位于地下100m的水平。
生活设施
住宅 ． ． ． ．
城市设施
生活设施
贮藏设施
办公楼
工厂
能源
地下街
发电设施
粮食
停车场
．
用水
文化设施
．
放射性废
．
弃物
图 1－1 地下空间利用及其设施
输送设施
铁道 公路 管道
． ．
防灾设施
避难 贮备 洪水
． ．
三、开发地下空间的原因（人类生存空间的危机）
对生活生 存环境的 追求
可持续发 展的基础
五、地下工程的可持续性发展
1、 大量运输系统可持续性发展 •设施的经济可持续性和方便； •生态系统的可持续性发展 •社会的可持续发展 2、地下工程的可持续性发展 •隧道提供城市用水、排污通道，可保护环境 •地下提供储藏、生活空间，提高土地利用率； •提高防御自然灾害能力，重要“生命线” •为有害废弃物提供安全场所 •提供安全、环境健全、高速、经济的交通手段 •提供生产、办公、居住空间 •提供食物、燃料、瓦斯、液体的储藏空间
日韩隧道
日美横断太平洋悬浮地下铁道隧道 （富士山——夏威夷——洛山矶）
日——南美隧道工程
第三节 地下工程利用的预测
地下空间利用的发展方向，包括三个方面的内容： 1、 浅层和次浅层空间应全面和充分地开发和利用 浅层：地下10m以内； 次浅层：地下10~30m。
城市浅层和次浅层地下空间利用构想
结构型式：多种多样 典型例子：元前2770年，埃及金字塔， 元前2200年，古代巴比伦王朝连接宫殿和寺院，幼发拉底河水底隧
道（1Km）。 元前18~12世纪，中国殷代的墓葬群。 元前5世纪，波斯的地下水路。 元前312~216年期间，修建的罗马地下输水管。 元后370年左右，东罗马帝国的地下储水池。
2、 在次深层和深层空间之间建立城市公用设施 的封闭再循环系统；
次深层：地下50~100m
城市再循环概念示意图
3、在深层空间建立水和能源储藏系统，以及危险品存放系统。 深层：地下100m以下
总之，我们对地下空间利用应有以下几点认识： l 21世纪将是充分利用地下空间的世纪，地下空间利用在可持续
发展中占据着重要的地位； l 地下空间是国家重要的社会资源，必须加以充分利用； l 地下空间的利用应作为国家的基本国策，予以技术立法，推进
第二节 地下工程发展的重点
一、城市建设 1、从利用的现状看，主要重点发展在联络城市各处设施的地下通道。如地下商
业街，地下联络通道。
2、城市有轨交通系统（包括地铁、轻轨、单轨等运送系统等），作为城市的基 础设施和灾害防御设施，得到了巨大的发展。
3、 防御和防灾设施的地下化，也是城市地下利用的重要方面。
第一章 绪论
1-1 概述 地下工程的概念：
凡在地层内部天然形成或人工修筑的地下 建筑物（或空间）总称为地下工程。
一、地下空间利用经历四个阶段 第一个时代：原始时代----穴居时代
人类出现-B.C.3000年的新石器时代，防御自 然威胁的。 开挖工具：兽骨等工具开挖洞穴。
第二个时代：古代时期
时间：B.C.3000年---5世纪，是为城市生活而利用的时代。地下空 间技术的基础时代。
目前为什 么进入地 下
提高抗御自然 灾害的能力
利用地下 空间特性
抗震性 恒温，恒湿 隔断性
1、大城市空间的严重不足。 2、保护历史建筑物和城市景观环境。 3、要充分利用和发挥地下空间优越的特性。
四、地下利用设施分类 按设施的水平来划分，
1、 个人水平的设施，多是利用浅层（地价高涨，扩大居住空间）。 2、 城市水平的设施，主要是从经济观点决定的，包括停车场、地下街等。
•
地下空间利用
提高城市功能措施
城市膨胀
人口过密
自然灾害
防灾措施 人为灾害
城市功能降低
1.生活、作业空间不足 2.交通恶化 3.功ห้องสมุดไป่ตู้恶化 4.粮食、能源贮藏能力不足
1.地震 2.台风、洪水
二次灾害
1.战争 2.放射能 3.化学药品
4.火灾
环境灾害 1.噪音 2.振动
提高城市功能
确保安全
利用地下特性 地下设施
第三个时代：中世纪时代
时 间：5世纪到14世纪的1000年左右。 开挖方式：金属工具人工开挖。由于矿石开采需要. 支护方式：木支撑，金属支撑，砌体支护。
第四个时代：近代和现代
时 间：从16世纪以后的产业革命开始的时代。 刺激因素: 炸药的发明和应用，混凝土等新材料的发明。 开挖方式：钻爆法，掘进机法，沉管法,盾构等。硬岩，软岩，水体下，
日韩隧道 三峡大坝
美国星球计划 第二巴拿马晕运河
爪哇.苏门答拿隧道
伊泰普坝
英法海峡隧道平纵断面图
青函隧道
全长53.85Km，水下23.30Km，1988年3月13日正式运营
1939年开始，1946年开始调查，1964年开始挖导坑，1971年正式施工，1972 年进行海底段施工，于1983年1月27日导坑贯通，1988年3月正式通车运营， 从规划到通车历时近50年
锚喷支护。 应用领域：如有益矿物的开采(采煤等)，运河隧道、地下铁道，上下水道、
地下商业街等，使地下空间利用的范围迅速扩大。
二、利用形态
具体的形态分为五种：
1、人类生存、确保安全为目的，这主要指在地下修建 的生活、生产、储藏、输送、防灾等设施。 2、伴随城市的现代化发展而存在的：上下水道、交通 等； 3、伴随科学发展：地下水电站、工厂、核电站等。 4、 大规模国土有效利用：公路、铁路隧道等 5、防御灾害：防御灾害、防空洞等。
城市地下空间利用发展的重点：办公楼、地下街、地下停车场、交通设施、 通讯设施、上下水道、废异物处理设施、文化设施等。这些设施与地面设施 一起构成了城市的立体空间网络
二、跨海、江、河高速交通通道的基础设施建设，已引起各国政 府的关注。
博斯普鲁斯通海峡架桥
世界重大工程
濹西拿海峡架桥 直布罗陀海峡隧道
东京湾海峡隧道
考虑环境、安全、便利等条件而建设的，上下水道、能源供给、交通 等基础设施，
3、国家水平的设施
从增强国力、促进经济发展，改善和提高人民生活水平出发考虑 的:我国南水北调工程中跨黄（河）输水隧洞；京沪高速铁路越 （长）江隧道,西（安）安（康）线长达18.4km的秦岭铁路隧道
4、 国际水平的设施
英法海峡隧道，勃朗峰隧道（意大利-法国）,联系欧洲共同体的 高速铁路计划，是由南北和东西两条干线构成，总长度达 3000km，全部位于地下100m的水平。
生活设施
住宅 ． ． ． ．
城市设施
生活设施
贮藏设施
办公楼
工厂
能源
地下街
发电设施
粮食
停车场
．
用水
文化设施
．
放射性废
．
弃物
图 1－1 地下空间利用及其设施
输送设施
铁道 公路 管道
． ．
防灾设施
避难 贮备 洪水
． ．
三、开发地下空间的原因（人类生存空间的危机）
对生活生 存环境的 追求
可持续发 展的基础
五、地下工程的可持续性发展
1、 大量运输系统可持续性发展 •设施的经济可持续性和方便； •生态系统的可持续性发展 •社会的可持续发展 2、地下工程的可持续性发展 •隧道提供城市用水、排污通道，可保护环境 •地下提供储藏、生活空间，提高土地利用率； •提高防御自然灾害能力，重要“生命线” •为有害废弃物提供安全场所 •提供安全、环境健全、高速、经济的交通手段 •提供生产、办公、居住空间 •提供食物、燃料、瓦斯、液体的储藏空间
日韩隧道
日美横断太平洋悬浮地下铁道隧道 （富士山——夏威夷——洛山矶）
日——南美隧道工程
第三节 地下工程利用的预测
地下空间利用的发展方向，包括三个方面的内容： 1、 浅层和次浅层空间应全面和充分地开发和利用 浅层：地下10m以内； 次浅层：地下10~30m。
城市浅层和次浅层地下空间利用构想
结构型式：多种多样 典型例子：元前2770年，埃及金字塔， 元前2200年，古代巴比伦王朝连接宫殿和寺院，幼发拉底河水底隧
道（1Km）。 元前18~12世纪，中国殷代的墓葬群。 元前5世纪，波斯的地下水路。 元前312~216年期间，修建的罗马地下输水管。 元后370年左右，东罗马帝国的地下储水池。
2、 在次深层和深层空间之间建立城市公用设施 的封闭再循环系统；
次深层：地下50~100m
城市再循环概念示意图
3、在深层空间建立水和能源储藏系统，以及危险品存放系统。 深层：地下100m以下
总之，我们对地下空间利用应有以下几点认识： l 21世纪将是充分利用地下空间的世纪，地下空间利用在可持续
发展中占据着重要的地位； l 地下空间是国家重要的社会资源，必须加以充分利用； l 地下空间的利用应作为国家的基本国策，予以技术立法，推进
第二节 地下工程发展的重点
一、城市建设 1、从利用的现状看，主要重点发展在联络城市各处设施的地下通道。如地下商
业街，地下联络通道。
2、城市有轨交通系统（包括地铁、轻轨、单轨等运送系统等），作为城市的基 础设施和灾害防御设施，得到了巨大的发展。
3、 防御和防灾设施的地下化，也是城市地下利用的重要方面。
第一章 绪论
1-1 概述 地下工程的概念：
凡在地层内部天然形成或人工修筑的地下 建筑物（或空间）总称为地下工程。
一、地下空间利用经历四个阶段 第一个时代：原始时代----穴居时代
人类出现-B.C.3000年的新石器时代，防御自 然威胁的。 开挖工具：兽骨等工具开挖洞穴。
第二个时代：古代时期
时间：B.C.3000年---5世纪，是为城市生活而利用的时代。地下空 间技术的基础时代。
目前为什 么进入地 下
提高抗御自然 灾害的能力
利用地下 空间特性
抗震性 恒温，恒湿 隔断性
1、大城市空间的严重不足。 2、保护历史建筑物和城市景观环境。 3、要充分利用和发挥地下空间优越的特性。
四、地下利用设施分类 按设施的水平来划分，
1、 个人水平的设施，多是利用浅层（地价高涨，扩大居住空间）。 2、 城市水平的设施，主要是从经济观点决定的，包括停车场、地下街等。
•
地下空间利用
提高城市功能措施
城市膨胀
人口过密
自然灾害
防灾措施 人为灾害
城市功能降低
1.生活、作业空间不足 2.交通恶化 3.功ห้องสมุดไป่ตู้恶化 4.粮食、能源贮藏能力不足
1.地震 2.台风、洪水
二次灾害
1.战争 2.放射能 3.化学药品
4.火灾
环境灾害 1.噪音 2.振动
提高城市功能
确保安全
利用地下特性 地下设施
第三个时代：中世纪时代
时 间：5世纪到14世纪的1000年左右。 开挖方式：金属工具人工开挖。由于矿石开采需要. 支护方式：木支撑，金属支撑，砌体支护。
第四个时代：近代和现代
时 间：从16世纪以后的产业革命开始的时代。 刺激因素: 炸药的发明和应用，混凝土等新材料的发明。 开挖方式：钻爆法，掘进机法，沉管法,盾构等。硬岩，软岩，水体下，
日韩隧道 三峡大坝
美国星球计划 第二巴拿马晕运河
爪哇.苏门答拿隧道
伊泰普坝
英法海峡隧道平纵断面图
青函隧道
全长53.85Km，水下23.30Km，1988年3月13日正式运营
1939年开始，1946年开始调查，1964年开始挖导坑，1971年正式施工，1972 年进行海底段施工，于1983年1月27日导坑贯通，1988年3月正式通车运营， 从规划到通车历时近50年