地下工程演示文稿

地下工程演示文稿當(dāng)前1頁，總共75頁。地下工程當(dāng)前2頁，總共75頁。地下工程概述

地下工程是指從事各種地下工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，是土木工程專業(yè)的一個分支；也可以指在巖石中、土中或水底以下的工程設(shè)施，包括地鐵、地下商場、公路隧道等。6.1引言

當(dāng)前3頁，總共75頁。襯砌結(jié)構(gòu)。材料為鋼筋混凝土或磚、石。當(dāng)前4頁，總共75頁。

修建地下工程時(shí)，通常在地層內(nèi)挖出具有一定幾何形狀的“坑道”，如矩形、圓形等，由于土層開挖后，應(yīng)力釋放，容易變形、坍塌，所以除了在極為穩(wěn)定的巖層中以外，大多情況下都要在坑道周圍進(jìn)行支護(hù)。地下結(jié)構(gòu)工程中的支護(hù)結(jié)構(gòu)通常采用襯砌，襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌的形狀和尺寸，應(yīng)能使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)最為合理，既不浪費(fèi)又能滿足要求。當(dāng)前5頁，總共75頁。

由于受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式、使用功能的不同，地下工程的設(shè)計(jì)和施工不同于地上的建筑結(jié)構(gòu)，其主要工程特點(diǎn)表現(xiàn)在：

(1)工程涉及的領(lǐng)域眾多，包括建筑工程、市政工程、交通工程、水電工程、國防工程、能源工程等。水電站地下廠房地下人防工程示意當(dāng)前6頁，總共75頁。

(2)建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，考慮因素眾多。地下建筑由于特殊的建筑方式，往往需經(jīng)通風(fēng)、采光、防潮、排水等處理。

(3)不可預(yù)見因素多，風(fēng)險(xiǎn)高，地質(zhì)條件、地下水狀態(tài)等對地下工程的設(shè)計(jì)和施工影響較大，事故發(fā)生率高。地下工程施工時(shí)經(jīng)常導(dǎo)致地表沉降或者隆起引起地面開裂，引起附近建筑開裂或者傾斜，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致建筑倒塌。南京地鐵二號線地表開裂上海軌道交通4號線地鐵事故造成房屋傾斜當(dāng)前7頁，總共75頁。

(4)投資大，建設(shè)周期長，工程規(guī)模大、造價(jià)高。如英吉利海峽隧道(又稱英法海底隧道或歐洲隧道)，是一條連接英國英倫三島與歐洲法國的鐵路隧道，于1994年5月6日開通。它由三條長51km的平行隧洞組成，總長度153km，其中海底段的隧洞長度為3×38km。從1986年2月12日法、英兩國簽訂關(guān)于隧道連接的坎特布利條約，到1994年5月7日正式通車，歷時(shí)8年多，耗資約150億美元。英吉利海峽隧道當(dāng)前8頁，總共75頁。

地下工程的發(fā)展歷史與人類的文明史相呼應(yīng)，大概可以分為古代、近代、現(xiàn)代三個時(shí)期。

地下工程的發(fā)展簡史陜西窯洞當(dāng)前9頁，總共75頁。人類在原始時(shí)期就利用天然洞穴作為群居、活動場所和墓室。當(dāng)前10頁，總共75頁。當(dāng)前11頁，總共75頁。當(dāng)前12頁，總共75頁。我國的地下儲糧已有5000多年歷史敦煌、云崗、龍門三大石窟群也是我國古代杰出的地下建筑工程。當(dāng)前13頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前14頁，總共75頁。當(dāng)前15頁，總共75頁。當(dāng)前16頁，總共75頁。當(dāng)前17頁，總共75頁。當(dāng)前18頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前19頁，總共75頁。地下商場當(dāng)前20頁，總共75頁。地下停車場當(dāng)前21頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前22頁，總共75頁。小浪底地下廠房內(nèi)景當(dāng)前23頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前24頁，總共75頁。

十三陵抽水蓄能電站位于北京市昌平區(qū)，電站總裝機(jī)容量為800MW，電站樞紐由上池、輸水系統(tǒng)和地下廠房等組成。水電六局承建地下廠房及尾水系統(tǒng)土建工程，全部為地下工程，其中大洞室3個，一般洞室7個，豎井7個，各類隧洞24條。三大洞室包括：主廠房149×23×46.6米，主變室141.7×16.5×25.5米及事故閘門室115.9×8.3×13.85米；最深的井，直徑8.6米，深度183.5米；兩條尾水隧洞，直徑5.2米，長1628米，其它各類隧洞總長約4900米。工程于1990年4月開工，1995年9月竣工。

當(dāng)前25頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前26頁，總共75頁。突出的優(yōu)越性：熱穩(wěn)定性、密閉性和地下建筑良好的防護(hù)性能。地下倉庫是解決人口集中地區(qū)能源、糧食、水的供應(yīng)和放射性以及其他廢棄物處理問題的有效途徑。地下燃料庫類型：開鑿碉室貯庫；巖鹽溶淋洞室油庫；廢舊礦坑油庫；其它油庫。地下倉庫當(dāng)前27頁，總共75頁。儲藏室?guī)r石中的地下建筑當(dāng)前28頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：居住設(shè)施公共設(shè)施功能設(shè)施生產(chǎn)設(shè)施交通設(shè)施儲藏設(shè)施防災(zāi)、人防設(shè)施軍事設(shè)施當(dāng)前29頁，總共75頁。當(dāng)前30頁，總共75頁。6.2地下工程設(shè)施分類使用目的：周圍環(huán)境材料：巖石地層中的地下工程、土質(zhì)地層中的地下工程。建造方式：單建式、附建式工程規(guī)模大小：小型地下工程、大型地下工程當(dāng)前31頁，總共75頁。1959年中央大街建成時(shí)交通狀況與現(xiàn)在的比較波士頓地下空間開發(fā)利用6.4隧道當(dāng)前32頁，總共75頁。6.4隧道隧道（Tunnel），是修筑在巖體、土體或水體的，兩端有出入口的，供車輛、行人、水流及管線等通過的通道，包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水（海）底隧道和各種水工隧道等。當(dāng)前33頁，總共75頁。6.4隧道隧道的特點(diǎn)：（1）是交通運(yùn)輸線路穿越天然屏障，包括山嶺、丘陵、土層、水（海）域等的有效方法；（2）穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，遇到以外的情況較多，工程定位、設(shè)計(jì)、施工方法都必須隨時(shí)作相應(yīng)調(diào)整；（3）施工作業(yè)面窄，可容納的勞動力和機(jī)械設(shè)備都收到限制，對工業(yè)化、機(jī)械化施工要求高；（4）造價(jià)昂貴。當(dāng)前34頁，總共75頁。地下鐵道的修建方法很多，概括起來有兩大施工方式，即明挖法和暗挖法。常用的明挖法有三種：

（1）敞口放坡明挖

（2）板樁法

（3）地下連續(xù)墻施工法暗挖法

（1）盾構(gòu)法

（2）注漿法

（3）沉管法

（4）頂管法

鐵路隧道當(dāng)前35頁，總共75頁。道路隧道按道路所處的位置，道路隧道分為山嶺路隧道、水底道路隧道和城市道路隧道。優(yōu)點(diǎn)：在地形復(fù)雜的山區(qū)公路選線中，采用隧道可為選線提供最佳方案，因?yàn)樗淼滥芸朔叱陶系K，縮短路線長度，減少坡度和曲率，從而提高線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。道路隧道要盡量設(shè)計(jì)成直線。當(dāng)前36頁，總共75頁。道路隧道洛達(dá)爾隧道洛達(dá)爾隧道是位于挪威西部地區(qū)的世界最長的公路隧道，被稱為最長的公路隧道。洛達(dá)爾隧道位于洛達(dá)爾和艾于蘭之間，全長24.51千米。

當(dāng)前37頁，總共75頁。洛達(dá)爾隧道當(dāng)前38頁，總共75頁。秦嶺終南山隧道當(dāng)前39頁，總共75頁。水底隧道水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的巖土的覆蓋厚度埋深的大小，關(guān)系到隧道長短、工程造價(jià)和工期的確定。尤其重要的是覆蓋層厚度關(guān)系到水下施工的安全問題。設(shè)計(jì)水底隧道的埋置深度需考慮以下幾個主要因素：1、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2、施工方法要求3、抗浮穩(wěn)定的需要4、防護(hù)要求水底隧道的斷面形式：圓形斷面、拱形斷面、矩形斷面隧道防水1、采用防水混凝土，2、壁后回填，3、圍巖注漿，4、雙層襯砌當(dāng)前40頁，總共75頁。

地球上由于海洋的存在，陸地被分割，形成不同條件下的若干區(qū)域，并造成交通障礙及文化差異。工程界認(rèn)為：十九世紀(jì)和二十世紀(jì)是長大橋梁、高層建筑發(fā)展的時(shí)代，而二十一世紀(jì)將是長大隧道工程發(fā)展的時(shí)代。海底隧道的歷史可以說是從1802年提出英法海底隧道設(shè)想開始的

1944年建成日本關(guān)門鐵路隧道，是世界上第一條海底隧道；日本青函隧道及英法海峽隧道是20世紀(jì)最宏偉的隧道建設(shè)壯舉。海底隧道當(dāng)前41頁，總共75頁。1936年動工，1944年建成，是世界上第一條海底隧道?？傞L3.6km，最深點(diǎn)-40m，最小埋深9.5m，斷面積76.9m2日本關(guān)門（鐵路）隧道世界上第一條海底隧道

當(dāng)前42頁，總共75頁。海底隧道的特點(diǎn)（1）通過深水進(jìn)行地質(zhì)勘測比在地面的地質(zhì)勘測更困難，造價(jià)更高，而且準(zhǔn)確性較低；（2）沿海底隧道線路布置施工豎井困難很大；（3）很高的孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應(yīng)力，造成較低的成拱作用和地層穩(wěn)定性較低；（4）很高的滲水壓力，災(zāi)難性的涌水與塌方；（5）高水頭造成襯砌承受較大的荷載；（6）海水對鋼筋及混凝土的腐蝕作用；（7）縱剖面呈V形或W形，不能自然排水。當(dāng)前43頁，總共75頁。海底隧道施工方法

（1）鉆爆法；（2）沉管法；（3）掘進(jìn)機(jī)法（TBM）（4）盾構(gòu)法（4）懸浮隧道（SFT，研究中）當(dāng)前44頁，總共75頁。鉆爆法（DrillingandBlasting

）是指采用傳統(tǒng)爆破技術(shù)進(jìn)行隧道開挖的施工方法，其程序包括：鉆孔、爆破、通風(fēng)及巖石裝運(yùn)等；鉆爆法通?？蛇m用于各類巖石地層的隧道施工；采用鉆爆法進(jìn)行洞室開挖通?？煞譃槿珨嗝骈_挖法、臺階開挖法、導(dǎo)洞開挖法和分部開挖法四類。通常根據(jù)具體地質(zhì)條件、洞室斷面大小、支護(hù)形式、裝運(yùn)條件以及施工隊(duì)伍與設(shè)備條件等因素綜合選擇合理經(jīng)濟(jì)的開挖方法。當(dāng)前45頁，總共75頁。鉆爆法關(guān)鍵技術(shù)：必須采取有效措施預(yù)防塌方、涌水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害；海底隧道都是處于水系之下，隨時(shí)都有可能給工程帶來淹沒、塌通、涌水，或形成泥石流的危險(xiǎn)。關(guān)鍵是斷層破碎帶的支撐和加固堵水。目前國內(nèi)外通常采用的方法是強(qiáng)行穿越法、注漿法、冷凍法和其他輔助方法。當(dāng)前46頁，總共75頁。采用鉆爆法施工的海底隧道主要有：日本的關(guān)門鐵路隧道、關(guān)門公路隧道、新關(guān)門隧道青函隧道（53.85Km）英國的墨爾西隧道冰島的畢爾海峽隧道挪威的各海底隧道當(dāng)前47頁，總共75頁。日本關(guān)門公路隧道（鉆爆法）陸地段斷面

海底段斷面

1958年，3.4km，最深點(diǎn)-50.1m；最小埋深：20.7m

，斷面：95m2

當(dāng)前48頁，總共75頁。日本新關(guān)門鐵路隧道（鉆爆法）1974年，18.71km，最深點(diǎn)-50m；最小埋深：68.5m

，斷面：74m2

標(biāo)準(zhǔn)斷面

海底松軟地段特殊斷面

當(dāng)前49頁，總共75頁。掘進(jìn)機(jī)法（TunnelBoringMechine簡稱TBM）TBM是一種將機(jī)械破巖和出渣各工序聯(lián)合作業(yè)，并連續(xù)掘進(jìn)的大型工程機(jī)械TBM通常由電動機(jī)驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，對刀盤施加一定壓力，使其貼近巖壁，通過刀盤上裝設(shè)的盤形滾刀破碎巖石，使隧道斷面一次成型；隧道掘進(jìn)機(jī)有兩種基本類型：部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)和全斷面掘進(jìn)機(jī)；美國羅賓斯公司1952年生產(chǎn)第一臺TBM；目前最大直徑11.2m的TBM

是美國Robbins公司制造的，機(jī)體重約300t，功率

880kW。TBM已成為掘進(jìn)巖石隧道最有發(fā)展?jié)摿Φ臋C(jī)械之一。TBM當(dāng)前50頁，總共75頁。掘進(jìn)機(jī)法（TBM）

TBM法適用范圍：通?？蛇m用于中硬以下巖石的隧道掘進(jìn)施工。北歐幾國在硬巖中也采用全斷面掘進(jìn)機(jī)，但需采用優(yōu)質(zhì)切刀；TBM法的優(yōu)點(diǎn)：具有掘進(jìn)快速、經(jīng)濟(jì)、安全、巖層適應(yīng)性好等技術(shù)特點(diǎn)；可精確地切割地層，超挖量一般不超過5%；不擾動地層，可提高作業(yè)面的穩(wěn)定性。采用TBM法施工的海底隧道：英法海峽隧道（49Km）香港地鐵中環(huán)線海底隧道，地鐵將軍澳線海底隧道當(dāng)前51頁，總共75頁。掘進(jìn)機(jī)法（TBM）關(guān)鍵技術(shù)：（1）掘進(jìn)機(jī)的定制；應(yīng)根據(jù)海底的地質(zhì)條件，主要是掘進(jìn)工作面前方的不良地質(zhì)情況以及涌水、巖石穩(wěn)定性等，斷面形式、TBM的配套設(shè)備等因素來定制掘進(jìn)機(jī)。（2）超前地質(zhì)鉆探；（3）局部降水；（4）測量定向的準(zhǔn)確性；（5）隧道襯砌：必須能抵抗地層和水的荷載以及隧道掘進(jìn)機(jī)推力，便于機(jī)械手裝配襯砌

，抗海水侵蝕耐久性；英法海峽隧道的建成向人們展示了TBM技術(shù)發(fā)展所取得的顯著成就。當(dāng)前52頁，總共75頁。盾構(gòu)法(ShieldMechine）盾構(gòu)機(jī)是在軟土、軟巖和破碎含水地層中修建隧道時(shí)，進(jìn)行開挖和襯砌的一種專用機(jī)械設(shè)備；盾構(gòu)機(jī)主體部分是一可移動的高強(qiáng)度鋼套殼。在隧道掘進(jìn)時(shí)，鋼套殼插入土內(nèi)，在永久襯砌施作之前用以支撐隧道四周的地層，以保證永久襯砌的施工而免去臨時(shí)支撐。盾構(gòu)外殼斷面一般為圓筒形，也有按隧道實(shí)際需要作成異形斷面的；當(dāng)前53頁，總共75頁。盾構(gòu)法盾構(gòu)法適用范圍：盾構(gòu)法一般限制在港灣下的淺水區(qū)和沿海地帶的軟土地層施工，在深堆積層等軟弱的不透水粘土中最為適用；盾構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)：在盾構(gòu)機(jī)械內(nèi)進(jìn)行開挖和襯砌（安裝預(yù)制管片），作業(yè)安全；機(jī)械化程度高，施工人員少，進(jìn)度快。當(dāng)前54頁，總共75頁。盾構(gòu)法關(guān)鍵技術(shù)：(1)盾構(gòu)機(jī)的選擇；(2)掌子面的穩(wěn)定；(3)防水技術(shù)：包括地層及襯砌壁后壓漿防水，襯砌結(jié)構(gòu)本身及其接縫的防水，內(nèi)襯防水；(4)隧道襯砌安裝：初襯一般為裝配式鋼筋混凝土管片，二襯一般是用于補(bǔ)強(qiáng)、加強(qiáng)防水或裝飾等目的；(5)背襯注漿：目的是防止圍巖松動并提高防水性；施工時(shí)應(yīng)控制好注漿壓力、注漿量和注漿材料質(zhì)量。當(dāng)前55頁，總共75頁。盾構(gòu)法國外盾構(gòu)已有180余年的發(fā)展歷史，19世紀(jì)初，世界上第一次用盾構(gòu)法修建了倫敦泰晤士河下的一條高6.8m、寬11.4m的矩形隧道。采用盾構(gòu)法施工的海底隧道：日本德山港海底隧道東京灣橫斷公路隧道丹麥大海峽隧道當(dāng)前56頁，總共75頁。日本東京灣橫斷公路隧道（盾構(gòu)法）9.1Km，1998年建成，是目前世界上最長的海底公路隧道；該隧道共設(shè)三孔，每孔外徑13.9m、三車道，其中二孔于1996年修建完成，第三孔留待將來施工；隧道由8臺直徑14.14m的超大型泥水式土壓平衡盾構(gòu)在海底地層中穿越和對接。該盾構(gòu)機(jī)長13.5m，重3200t；地質(zhì)：隧道區(qū)段主要是軟弱的沖積、洪積粘性土層（N值僅在0~12）

當(dāng)前57頁，總共75頁。丹麥斯多貝爾特大海峽隧道

（盾構(gòu)法）海底鐵路隧道（7.9Km）斯多貝爾特橋海底隧道主航道丹麥斯多貝爾特大海峽隧道是跨海工程的一部分當(dāng)前58頁，總共75頁。丹麥斯多貝爾特大海峽隧道（盾構(gòu)法）7.9Km，由兩條外徑8.5m的鐵路隧道組成，采用4臺直徑8.78m的混合型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工；隧道最大埋深75m，穿越的地層為冰磧和泥灰?guī)r，均為含水層，滲透水量大，工程中曾發(fā)生了涌水險(xiǎn)情，采用了海底井管降水、冷凍、氣壓等輔助施工方法加以處理；1996年建成，積累了寶貴的海底隧道施工經(jīng)驗(yàn)。冰磧和泥灰?guī)r地層，均為含水層當(dāng)前59頁，總共75頁。丹麥斯多貝爾特大海峽隧道——盾構(gòu)法施工4臺混合型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，直徑8.78m，長10m管片裝配式襯砌當(dāng)前60頁，總共75頁。沉管法將若干個預(yù)制管段分別浮運(yùn)到海面現(xiàn)場，并一節(jié)接一節(jié)地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)；自1910年美國在底特律河修建第一座沉管隧道，至今已建成100多座，最長的5.8km；預(yù)制單元開槽沉放單元當(dāng)前61頁，總共75頁。沉管法

沉管隧道的結(jié)構(gòu)形式有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩大類，鋼結(jié)構(gòu)一般為圓形斷面，鋼筋混凝土一般為矩形斷面；我國修建沉管隧道起步較晚，已建成有廣州珠江隧道、寧波甬江隧道、上海黃埔江隧道、香港維多利亞港2座海底沉管隧道等混凝土沉管—?dú)W洲日本還修建了復(fù)合斷面的沉管隧道鋼套沉管—美國當(dāng)前62頁，總共75頁。沉管法修建工序沉管拖運(yùn)開挖基槽預(yù)制管段沉管沉放沉管聯(lián)結(jié)沉管填埋隧道內(nèi)部工程當(dāng)前63頁，總共75頁。沉管法修建工序1.1開挖江底/海底沉槽Dredging挖槽運(yùn)輸沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預(yù)制當(dāng)前64頁，總共75頁。沉管法修建工序：1.2沉管單元預(yù)制預(yù)制單元ElementFabrication

預(yù)制場（干船塢）CastingBasin拖運(yùn)沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預(yù)制當(dāng)前65頁，總共75頁。沉管法修建工序：2.沉管單元拖運(yùn)至隧道現(xiàn)場暫時(shí)密封單元兩端成可漂浮體駁船浮運(yùn)沉管單元

拖運(yùn)沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預(yù)制當(dāng)前66頁，總共75頁。沉管法修建工序：3.沉管單元沉放拖運(yùn)沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預(yù)制沉放單元Immersion人孔當(dāng)前67頁，總共75頁。沉管法修建工序：4.聯(lián)結(jié)沉管單元單元聯(lián)結(jié)ElementconnectionGINA橡膠伸縮縫抽干水平衡水箱拆除臨時(shí)隔板當(dāng)前68頁，總共75頁。沉管法修建工序：5.填埋沉管單元填埋沉管BeddingandBackfilling拖運(yùn)沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預(yù)制當(dāng)前69頁，總共75頁。沉管