地下結(jié)構(gòu)工程之一緒論

安徽建筑工業(yè)學(xué)院地下結(jié)構(gòu)工程主講教師：席培勝第1章1.緒論地下結(jié)構(gòu)的定義：保留上部地層（山體或土層）的前提下，在開挖出能提供某種用途的地下空間內(nèi)修建的結(jié)構(gòu)物，統(tǒng)稱為地下結(jié)構(gòu)。地下工程分類：交通隧道，水工隧洞、礦山巷道、地下倉(cāng)庫(kù)、地下工廠、地下民用與公共建筑、地下市政工程、人防工程、國(guó)防地下工程。鐵路和公路隧道解放后：修建的鐵路隧道計(jì)2500km。其中：大遙山隧道為14.295km（1987），居世界第十位；秦嶺隧道由兩座基本平行的單線隧道組成，間距30米，各全長(zhǎng)18.46公里，居亞洲第二位，世界第六位。最大埋深1600米，為目前世界之最，1999年貫通。我國(guó)水下隧道：打浦路隧道（第一條，2761m），外環(huán)沉管隧道，甬江、珠江江底隧道，在建的崇明大通道隧道；未來(lái)可能的隧道：瓊州海峽隧道、臺(tái)灣海峽隧道。國(guó)外：日本發(fā)展最快，修建達(dá)2000km。其中：圣哥達(dá)隧道16.5km。水下隧道發(fā)展較快，港九海底隧道、青函隧道（53.85km）,為世界之最；英法海峽隧道（49.6km，在建），直布羅陀海峽隧道（擬建，連接歐非大陸）；馬海峽隧道（擬建，連接日本與南朝鮮，230km）

一、地下建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀秦嶺隧道實(shí)景打浦路隧道寧波常洪沉管隧道瑞士圣哥達(dá)大隧道全長(zhǎng)16.5公里，是穿越海拔2千多米的阿爾卑斯山、連接瑞士南部和意大利北部的主要公路干道，為世界第二長(zhǎng)車輛隧道圖片為2001年10月24日因車輛相撞發(fā)生大火，死亡14人。英吉利海峽隧道耗資100億英鎊，接通英國(guó)肯特郡的?？怂雇ê头▏?guó)的加來(lái)，建造工程于1987年12月開始，到1990年12月結(jié)束。1994年5月6日由英國(guó)女王伊麗莎白二世和法國(guó)總統(tǒng)密特朗正式剪彩通車。這條雙軌隧道長(zhǎng)49.94公里，直徑7.6米。在英吉利海峽底開鑿隧道的規(guī)劃是19世紀(jì)初拿破輪戰(zhàn)爭(zhēng)期間首次提出的。水電站及航運(yùn)地下工程水電站包括：引水隧道、泄水隧洞及大跨度、高邊墻的地下廠房等地下工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建國(guó)后建成的大小中型水電站引、泄水隧洞約140座，全長(zhǎng)120km；最長(zhǎng)的為四川漁子溪一級(jí)電站有壓發(fā)電隧道，長(zhǎng)8429m。天生橋水電站，有壓發(fā)電隧道三座，內(nèi)徑9.0m，各長(zhǎng)11.34km。航運(yùn)地下工程:世界最大的航運(yùn)隧道為法國(guó)馬賽至羅那航運(yùn)線上的羅佛隧道，全長(zhǎng)7km，斷面寬24.5m,高17.5m.天生橋水電站龍灘水電站

城市地下工程

在地鐵方面，法國(guó)巴黎高速地鐵橫貫東西，全長(zhǎng)50km余；日本東京地鐵更有若干層好幾條線；我國(guó)的上海、北京、廣州等地鐵正如火如荼。多層次綜合開發(fā)利用地下空間，是城市地下工程建設(shè)的一個(gè)特點(diǎn)。如日本東京的上層地下工程，便多作為地下街、商場(chǎng)等；瑞典、挪威、美國(guó)等更把地下工程用于民用住宅、圖書館等。我國(guó)有利用人防工程改造的商場(chǎng)、地下人行街、車庫(kù)等。上海徐家匯地鐵站廣州越秀公園站

其他

各類物資的儲(chǔ)庫(kù)，如瑞典佛斯馬克海底核廢料儲(chǔ)庫(kù)系統(tǒng)；我國(guó)柳州大型天然洞室作冷藏庫(kù)；以及地下油庫(kù)、大型跨江海橋梁的基礎(chǔ)等。新日本石油公司的海上油庫(kù)串木野基地的地下油庫(kù)二、地下建筑結(jié)構(gòu)的概念、作用和形式（一）地下建筑結(jié)構(gòu)的概念（1）基本概念地下建筑是修建在地層中的建筑物。它可以分為兩大類：一類是修建在土層中的；一類是修建在巖層中的；廣義上講，任何結(jié)構(gòu)物都是修建在相應(yīng)的介質(zhì)中的，例如，上部結(jié)構(gòu)是修建在空氣介質(zhì)中，地下建筑結(jié)構(gòu)一般修建在土層中、巖層中或水中。本學(xué)科所要研究的所有問題其實(shí)都可以歸為“結(jié)構(gòu)與介質(zhì)的相互作用問題”（2）示意圖（二）地下建筑結(jié)構(gòu)的作用

地下建筑結(jié)構(gòu)，即埋置于地層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。修建地下建筑物時(shí)，首先按照使用要求在地層中挖掘洞室，然后沿洞室周邊修建永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)——即襯砌結(jié)構(gòu)。而內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地面建筑的設(shè)計(jì)基本相同

作用：襯砌結(jié)構(gòu)主要是起承重和圍護(hù)兩方面的作用。承重，即承受巖土體壓力、結(jié)構(gòu)自重以及其它荷載的作用；圍護(hù)，即防止巖土體風(fēng)化、坍塌、防水、防潮等。

地下建筑與地面建筑結(jié)構(gòu)的區(qū)別（1）計(jì)算理論、設(shè)計(jì)和施工方法（2）地下建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載比地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）地下建筑結(jié)構(gòu)埋置于地下，其周圍的巖土體不僅作為荷載作用于地下建筑結(jié)構(gòu)上，而且約束著結(jié)構(gòu)的移動(dòng)和變形。所以，在地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了要計(jì)算因素多變的巖土體壓力之外，還要考慮地下結(jié)構(gòu)與周圍巖土體的共同作用。這一點(diǎn)乃是地下建筑結(jié)構(gòu)在計(jì)算理論上與地面建筑結(jié)構(gòu)最主要的差別。

地下結(jié)構(gòu)型式地下結(jié)構(gòu)：水平，傾斜（斜井）豎直（豎井）；水平坑道埋置深度的不同，又分成淺埋和深埋兩種。結(jié)構(gòu)型式首先由受力條件來(lái)控制，即在一定地質(zhì)條件的土水壓力下和一定的爆炸與地震等動(dòng)載下求出最合理和經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)型式。圖結(jié)構(gòu)型式也受使用要求的制約；施工方案是決定地下結(jié)構(gòu)型式的重要因素之一。圖1-1地下結(jié)構(gòu)型式北京地鐵王府井車站廣州辛地鐵槐東（驚山口逝）~楊（箕鑰）區(qū)間很隧道綜合地質(zhì)、擺使用、廈施工三因貍素，刊地下獅結(jié)構(gòu)短常見居的型搖式有打以下借幾種信：go地下當(dāng)結(jié)構(gòu)程常見茂的型槍式有扮以下館幾種（1）附西建式結(jié)垮構(gòu)圖（2）熔淺埋點(diǎn)式結(jié)遠(yuǎn)構(gòu)圖（3）肯地道株式結(jié)蛙構(gòu)圖（4）沉貞井法結(jié)美構(gòu)（5）穩(wěn)盾構(gòu)障法結(jié)吧構(gòu)圖（6）連非續(xù)墻結(jié)嫌構(gòu)圖（7）頂揚(yáng)管結(jié)構(gòu)圖（8）沉混管法結(jié)檢構(gòu)圖圖1-成2附建結(jié)逢構(gòu)exi扭t圖1-3淺埋耍式結(jié)巨構(gòu)ex烈it圖1-4地道式計(jì)結(jié)構(gòu)顯圖1-渣5沉井ex君it圖1-6盾構(gòu)exi榴t圖1-冷7地下連兔續(xù)墻結(jié)另構(gòu)ex堅(jiān)it圖1-8頂管ex他it圖1-碑9沉管exi雷t1.展2設(shè)計(jì)掀內(nèi)容設(shè)計(jì)分工節(jié)藝設(shè)寶計(jì)、勿規(guī)劃斷設(shè)計(jì)侄、建頭筑設(shè)等計(jì)、厭防護(hù)汪設(shè)計(jì)績(jī)、結(jié)診構(gòu)設(shè)腸計(jì)、煎設(shè)備橡設(shè)計(jì)鞏等。結(jié)構(gòu)獲設(shè)計(jì)工作靈一般焦分初陽(yáng)步設(shè)多計(jì)和藏施工產(chǎn)圖設(shè)未計(jì)兩零個(gè)階時(shí)段。初步拐設(shè)計(jì)聲的內(nèi)虧容（1）工戀程防護(hù)剛等級(jí)，酷三防要婦求與動(dòng)誘載標(biāo)準(zhǔn)紛的確定討；（2）雁確定考埋置旅深度洪與施五工方元法；（3）草牢算荷載表值；（4）選員擇建筑男材料；（5）選疏定結(jié)構(gòu)惠型式和茂布置；（6）估鋒算結(jié)構(gòu)耗跨度、始高度、勾頂?shù)装迤斑厜Χ穸鹊群苤饕卟蚀?；?）兵繪制艱初步裕設(shè)計(jì)誓結(jié)構(gòu)限圖；（8）福估算橫工程協(xié)材料柄數(shù)量略及財(cái)誕務(wù)概小算。技術(shù)叢設(shè)計(jì)主要是般解決結(jié)容構(gòu)的強(qiáng)木度、剛裕度和穩(wěn)藍(lán)定、抗御裂性等職問題，岸并提供胖施工時(shí)寶結(jié)構(gòu)各川部件的四具體細(xì)偏節(jié)尺寸來(lái)及連接凳大樣。（1）棵計(jì)算莫荷載嚴(yán)：（2）翁計(jì)算虜簡(jiǎn)圖義：（3）內(nèi)意力分析咱：（4）芬內(nèi)力筆組合緊：（5）配膀筋設(shè)計(jì)銷：(6）繪木制結(jié)構(gòu)遼施工詳箱圖：（7）材琴料、工揮程數(shù)量抗和工程膛財(cái)務(wù)預(yù)遼算。1.3計(jì)算血原則1）旅使用津規(guī)范2）喂設(shè)計(jì)鮮標(biāo)準(zhǔn)脆：確定濕地下宗建筑夫物的宇荷載充、建墓筑材旺料的添選用扭、允紗許考離慮由名塑性蓋變形捧引起耐的內(nèi)劇力重泊分布轟、截訴面計(jì)傅算原羞則、故材料紙強(qiáng)度丸指標(biāo)3）計(jì)瞞算理論（1）計(jì)算挨原理：較多地旋應(yīng)用以礎(chǔ)文克爾埋假定的太基礎(chǔ)局第部變形寶理論以酒及以彈霉性理論偏為基礎(chǔ)糠的共同范變形理患論。說(shuō)明（2）計(jì)紐奉算方扣法：一般績(jī)結(jié)構(gòu)拆力學(xué)首法，批彈性帶地基也梁法蒙，矩家陣分?jǐn)?shù)析法林。彈性抗勻力限制莖了結(jié)構(gòu)盲的變形蘆，故改出善了結(jié)森構(gòu)的受妙力情況茄，如圖1-追10所示出。exi灘t本課皆程是精土木頸工程稀的一期門專朝業(yè)課短。獲得地麻下結(jié)構(gòu)查工程的旬基礎(chǔ)知辜識(shí)，掌靜握地下轟結(jié)構(gòu)工劍程的技益術(shù)性能帶，應(yīng)用誓方法及菌其施工徑工藝；本書將融對(duì)各種太常見的國(guó)地下結(jié)唉構(gòu)工程霸進(jìn)行授滿課：大開喂挖基河坑、凍深基色坑工財(cái)程、淺埋式裝結(jié)構(gòu)、鉤沉井結(jié)惱構(gòu)、新奧肌法隧倍道、葉盾構(gòu)線襯砌液結(jié)構(gòu)板、沉姜管結(jié)