地下工程结构设计特点

地下工程结构设计特点及工程事例分析
Mr.Lin
地下工程设计时需要根据地下工程的特点，在安全的条件下有效和经济的设计地下结构。

1、地下结构是在受载状态下构筑，主要承受地层垂直压力和侧向压
力；
2、地下结构设计应充分考虑如何利用和改善地层的自稳范围与自稳
时间。

地层有一定的承载能力，地层种类和构造不同，自稳范围
和时间在一个较大范围内变化；
3、地下工程设计应将地层变形控制在允许范围之内。

（分块施工、
支护结构、窑洞不能太大，难度和技术）
4、充分考虑地下水变化带来的地层参数的变化和静、动水压力的变
化。

5、动态的设计过程：地下工程设计和施工有自己的模式，且随着施
工过程的进展变更设计特别多。

下面结合地下工程结构设计特点谈谈自己对南京地铁地陷事故的看法。

工程事例
近日，有报道关于南京地铁施工引发的地陷问题，南京地铁3号线大行宫站基坑附近发生局部地陷，导致一辆31路公交车连同乘客掉到坑里去了。

有图有真相
地铁属于典型的城市地下工程，在设计和施工时应该依据地下工程的特点，尤其在设计阶段应将地下工程结构设计的几个典型特点考虑到
位。

网上普遍认为，这次地陷是由地铁施工引发的，官方给出的解释也是由施工引发的流土所致。

然而，作为土木学子尤其是将来从事岩土工程的我们，必须清醒而全面的认识到此类工程问题的本质，不能简简单单的归咎于施工，毕竟土木工程建设本身的综合性决定了土木工程问题的复杂性。

1. 我们知道，工程的设计和施工是紧密联系的，尤其像地铁这种
地下工程，在施工过程中根据施工所遇到的问题随时变更设计
是很常见的事。

很显然，导致地铁地陷的施工方和设计方并未
根据地下工程设计的这一特点，在遇到地下水渗漏水土流失严
重的情况下变更设计和施工方案，这是问题产生的原因之一。

2. 地下结构是在受载状态下构筑，主要承受地层垂直压力和侧向
压力。

当地下结构受载突然增大就比如事故图中载满乘客的公
交车行驶至施工中的地铁隧道上方，地下结构垂直向压力陡
大，导致地层变形超过允许范围，从而地层破坏，引发地陷。

很明显，支护结构肯定没有做到位，不然地层不可能承受不了
一辆公交车引起的荷载变化；另一方面，像城市地铁工程建设
这类工程的通病就是，不停的赶工期，并不知道如何利用和改
善地层的自稳范围与自稳时间。

3. 联系第二点，倘若支护结构完好，也不可能保证万无一失，原
因就是有地下水的存在。

地铁设计和施工若不充分考虑地下水
变化带来的地层参数的变化和静、动水压力的变化。

施工过程
中地下水渗漏，水土流失，架空土层突然受压，这也是引发地
陷的原因之一。

4. 在我个人看来，第四点原因就是纯粹的设计方面的原因，包括
地铁线路的规划设计和施工方法的设计。

根据考古资料和文献记载，大行宫那个位置有条古河道，只不过名字不是秦淮河，而是青溪。

青溪是三国时期孙权开挖的。

当时孙权为了构建建邺城东侧和南侧的防线，在城内原有河道的基础上，开挖了北结玄武湖，南连秦淮河的人工河，史称青溪。

青溪从玄武湖流出，沿着现在的太平北路、太平南路一路向南，地铁3号线市政府到夫子庙这一段，基本就是沿着这条河道修的。

南京图书馆施工时，还发现过东吴时期的桥梁，这也说明那个时期大行宫附近确实是河道。

为什么地铁规划和设计者在设计时没有充分考虑古河道的存在，从而避免古河道对地下工程的影响。

另外，根据南京市地下文物保护管理规定，古河道也是文物。

地下文物是指地下和水下具有历史、艺术、科学
价值的历史遗存物，包括：古墓葬、古文化遗址、古城址、古居址、古作坊遗址、古寺庙遗址、古桥。

工程建设中应避免对文物的破坏，这一点需要工程设计者好好反思。

另外，施工方法的选择应该充分考虑工程需要及当地土层地质情况。

南京地铁线施工线路古河道分布图。