城市地下空间结构(隧道)

1地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程，地下工程涉及的内容很多，主要有地下房屋、地下铁道、公路隧道、水下隧道、上下水道、电力及燃气管道、地下商业街、地下停车场、地下水力发电站、地下能源发电站、地下工厂、地下核能发电设施、各种通道工程、地下共同沟、过街地下通道、人防避难工程和各种储备设施等。

2地下工程的作用主要有：(1)隧道可供给城市地区的用水、排出雨污水，对环境保护起重要作用(2)地下可提供储藏空间和其他空间，使土地利用面积倍增。

(3)重要的‘生命线’，如城市可充分利用地下，提高抗御自然灾害的能力 (4)地下空间可提供放射性废物(核废料)或其他有害废弃物 (5)隧道可提供安全的、高速而经济的交通手段。

(6)增加了作为生产设施、事务所以及居住等地下空间的利用。

(7)食料、液体、瓦斯和二氧化碳的地下储存是社会的发展趋势（8）地下空间的利用可极大缓和城市的混杂
3钻爆法隧道开挖方法:全断面开挖法，分部开挖法（导洞开挖法（上，下，侧）、台阶开挖法（正，反））
4导洞开挖法：借助辅助巷道(导洞)开挖大断面洞室的方法称为导洞开挖法。

这种导洞具有临时性，一般断面4—8m在中等稳定岩层中不需临时文护。

采用本法施工时不需要特殊设备和机具，并能根据不同地质条件、洞室断面和文护形式变换开挖方法，灵活性大，适用性强。

5反台阶工作面：用台阶法并挖时将工作面分成上、下两部分。

若上部工作面超前时形成正台阶，称正台阶工作面；若下部工作面超前时形成倒台阶，称反台阶工作面。

其主要优点是上部断面爆破时岩渣直接落到洞室底板上，减少了上部工作面人力耙运岩擅的工序，并使亡、下两个工作面的作业相互干扰少，平行作业的时间长．工作效率高且管理方便。

6光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，在设计断面内的岩体爆破崩落后才爆周边孔．使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。

7预裂爆破是由于先起爆周边眼．在其他炮眼未爆破之前先沿着开挖轮廓线预裂爆破出一条用以反射爆破地震应力波的裂缝而得名的。

预裂爆破的目的与光面爆破相同，只是在炮眼的爆破顺序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，再引爆辅助眼，最后引爆周边眼，而预裂爆破是首先引爆周边眼，使沿周边服的连心线炸出乎顺的预裂面。

由于这个预裂面的存在，对后爆的掏槽眼、辅助眼的爆轰波能起反射和缓冲作用，可以减轻烃轰被对围岩的破坏，保持岩体的完整性，使爆破后的开挖面整齐规则。

8钻爆施工程序：钻眼、装药、堵塞、起爆、爆破质量标准、盲炮的预防处理
9钻爆法的特点：（1）开挖空间大，有利于提高施工机械化程度和劳动生产率（2）作业地点集中，施工管理方便（3）轨道和管线路可以一次铺成，并可铺双轨提高出渣效率（4）通风条件好，有利于改善劳动条件
10浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。

11浅埋暗挖法的施工技术特点：（1）围岩变形波及地表，(2）地质条件差，(3）周边环境复杂，(4）辅助工法多样，(5）开挖方法多，(6）风险管理难度大，(7）施工影响小
12浅埋隧道开挖方法的选择，应以地质条件为主要依据，结合工期、隧道长度、断面大小、施工单位的机械设备能力和施工技术水平等因素综合考虑。

同时，应尽量采用新技术、新工艺、新设备，以提高施工速度，保证施工质量，提高施工效率，改善劳动条件。

还应考虑到围岩条件发生变化时，开挖方法的适应性和变更的可能性。

所选的开挖方法应既能满足工程要求，又能降低成本。

开挖方法比选原则如下； 1．安全性 2．可行性 3．经济性 4．工期可控性
13盖挖法优缺点：优点(1)结构的水平位移小．安全系数高。

(2)对地面影响小．只在短时间内封锁地面交通．采取措施，甚至可做到基本上不影响交通，对居民生活干扰小。

(3)施工受外界气候影响小，缺点：(1)盖板上不允许留下过多的竖井，所以后继开挖的土方方便。

(2)施工作业空间较小，施工速度较明挖法低，工期较长。

(3)和基坑开挖、支档开挖相比，费用较高。

14盖挖施工类型：顺作和逆作。

逆作法是指按照土方开挖顺序从上层开始往下进行结构施工；顺作法正好相反，是在土方全部开挖完成后，从底板开始做结构的施工方法两者不同点（1）施工顺序不同（2）所采用支撑不同
15盾构机是—种既能支撑地层的压力，又能在地层中掘进的施工工具。

盾构法:以盾构为核心的一整套完整的建造隧道的施工方法称为盾构施上法，它是隧道暗挖施工法的—种。

与其他
暗挖法施工相比，盾构施工引起的地表沉降较小。

16盾构法的优点有：1对环境影响小。

1)出土量少，故周围地层的沉降小，对周围建筑物的影响小；2)不影响地表交通；不影响商店营业，无经济损失；无需切断、船迁地下管线等各种地下设施，故可节省搬迁费用；3)对周围居民生活、出行影响小4)无空气、噪声、振动污染问题。

2施工不受地形、地貌和江河水域等地表环境条件的限制3地表占地面积小，故征地费用少。

4适于大深度、大地下水压施工，相对而盲施工成本低。

5施工不受天气〔风、雨等)条件限制。

6挖土、出土量少．利于降低成本。

7盾构法构筑的隧道抗震性好。

8适用于地层范围宽．软土、砂卵土、软岩直到岩层均适用
17盾构类型：全面开放式、部分开放式、密封型以及全断面隧道掘进机
19盾构法引起地面沉降常见的解决措施（1）保持开挖面的稳定性（2）既是、有效、足量的充填衬砌背后的建筑间隙，必要时还可以通过在管片上的注浆孔进行二次加固注浆，以充填第一次注浆收缩后留下的孔隙（3）严格控制盾构施工中的偏差量，盾构施工偏差大，不但影响地下铁路线路、限界等使用要求，还会过多扰动地层而导致地面沉降两的增加
20隧道掘进机法（TBM）是指利用隧道掘进机在岩石地层中进行隧道开挖的方法
21隧道掘进机的分类：按切削方式分：全断面切削方式和分段面切削方式，按开挖地层分类：土质隧道掘进机和岩石隧道掘进机
22隧道掘进机法的优缺点：优:(1)掘进效率高(2)掘进机开挖施工质量好，且超挖量少(3)对岩石的扰动小(4)施工安全。

缺：(1)掘进机对多变的地质条件(断层、破碎带、挤压带、涌水及坚硬岩心等)的适航性铰差(2)掘进机的经济性问题(3)施工途中不能改变开挖直径(4)升挖断面的大小、形状改变难．在应用上受到一定的制约。

23隧道掘进机法使用的基本条件：一、工程地质条件：1影响施工工法的地质因素(1）隧道地压（2）涌水状态2影响掘进效率的地质因素（1）岩石强度（2）岩层裂隙（3）岩石硬度（4）破碎带等恶劣条件，二、机械条件，三、开挖长度，四、工程所在地的设施条件
25泥水平衡式顶管施工的特点：优： (1)对土质的适应性强，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用（2)采用泥水平衡式顶管施工引起的地面沉降比较小(3)顶进效果好．适宜于长距离顶管(4)工作坑内的作业环境比较好，作业也比较安全(5)施工速度快，每昼夜顶进速度可达20 m以上(6)管道轴线和标高的测量采用激光仪连续进行，能做到及时纠偏，顶进质量容易控制。

缺： (1)所需的作业场地大，设备成本高。

(2)弃土的运输印存放都比较困难。

(3)如果遇到疆土层过薄，或者遇上渗透系数特别大的沙砾、卵石层，作业就会因此受阻。

(4)由于泥水顶管施工的设备比较复杂，一旦有哪个部分出现了故障，就要全面停止施工作业。

26土压平衡式顶管施工特点利用挖下来的土压在工作面加压，以此来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力，土压平衡要同时满足两个条件：第一，顶管掘进机在顶进过程中与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；第二，它的排土星与抛进饥推进所占的土体积也处丁一种平衡状态。

27中继间：也称中继站或中继环，是在顶进管段中间安装的接力顶进工作室，此工作室内部有中继千斤顶，从而把这段一次顶进的管道分成若干个推进区间。

28顶管法是一种非开挖的敷设地卜管道的施上方法，基本原理就是借助于主顶千斤顶(汕缸)及管道间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。

与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。

29沉管法：沉管法修筑隧道，就是在水底预先挖好沟槽，把在陆地上（船台上或临时干坞内）预制的沉放管段，用拖轮运到沉管现场，待管段准确定位后，向管段水箱内灌水压载下沉，然后进行水下连接。

30干船坞方式这种方式须修建专用的船坞用以制造预制管段，主要应用于宽度较大公路、铁路、地下铁道等隧道，优点： (1)管段在干船坞内制造，不需钢壳，钢材使用量小(2)断面大小不受限制。

缺点：(1)必须找到合适的地点，修建干船坞(2)需要设置防水层，并且对防水层要加以保。