地下建筑结构绪论第一讲

绪论第一讲地下建筑结构

同济大学土木工程学院地下建筑与工程系隧道及地下工程研究所本讲内容（1）地下建筑结构的发展现状（2）地下建筑结构的概念、作用和形式（3）地下建筑结构的设计程序和内容（4）本课程包括的内容（5）地下建筑结构面临的挑战一、地下建筑结构的发展现状铁路隧道：2500km(解放后修建)，其中：

大遥山隧道（1987）为14.295km，居世界第10位；

秦岭隧道(1999)由两座基本平行的单线隧道组成，间距30米，各全长18.46公里，居亚洲第2位，世界第6位。最大埋深1600米，为目前世界之最。

公路隧道（水下）：打浦路隧道（第一条，2761m）甬江、珠江、上海外环江底沉管隧道上海长江隧道琼州海峡隧道、台湾海峡隧道（未来可能的）

铁路和公路隧道绥芬河北京乌海临汾洛阳荣成丹东锡林浩特乌兰浩特满洲里珲春青岛连云港宁波厦门汕头河池瑞丽霍尔果斯石家庄太原济南长春哈尔滨郑州上海杭州福州武汉长沙南昌合肥南京广州南宁贵阳昆明成都重庆西安银川乌鲁木齐天津9纵

18横国家高速公路网布局方案沈阳海口兰州在山岭，全国各省，特别是西部地区，将建设众多隧道工程。在沿江，宁波、广州、上海、南京、武汉、重庆等越江通道工程。

在沿海，有渤海湾跨海工程、大连湾跨海工程、青-黄海底隧道工程、上海崇明越江通道、港-珠-澳跨海工程、琼洲通道工程、台湾连线工程、厦门东通道工程等。东、西部高速公路隧道工程同三国道主干线沈阳至海口国家高速琼州海峡世界主要跨海工程国外：日本发展最快，修建达2000km。其中：圣哥达隧道16.5km；水下隧道发展较快，港九海底隧道、青函隧道（53.85km),为世界之最；英法海峡隧道（49.6km），直布罗陀海峡隧道（拟建，连接欧非大陆）；对马海峡隧道（拟建，连接日本与南朝鲜，230km）瑞士圣哥达大隧道全长16.5Km，是穿越海拔2Km多的阿尔卑斯山、连接瑞士南部和意大利北部的主要公路干道，为世界第二长公路隧道。

图片为2001年10月24日因车辆相撞发生大火，死亡14人。在英吉利海峡底开凿隧道的规划是19世纪初拿破轮战争期间首次提出的。英吉利海峡隧道耗资100亿英镑，接通英国肯特郡的福克斯通和法国的加来，建造工程于1987年12月开始，到1990年12月结束。1994年5月6日由英国女王伊丽莎白二世和法国总统密特朗正式剪彩通车。这条双轨隧道长49.94公里，直径7.6米。水中隧道（悬浮隧道技术）山岭隧道（新奥法）越江公路隧道（沉管法）城市地下工程在地铁方面，法国巴黎高速地铁横贯东西，全长50km余；日本东京地铁更有若干层好几条线；我国的上海、北京、广州等地铁正如火如荼。

多层次综合开发利用地下空间，是城市地下工程建设的一个特点。如日本东京的上层地下工程，便多作为地下街、商场等；瑞典、挪威、美国等更把地下工程用于民用住宅、图书馆等。我国有利用人防工程改造的商场、地下人行街、车库等。上海徐家汇地铁站广州越秀公园站明珠二期上体馆车站（冰冻法）共同沟黄浦江行人隧道

（我国第一条观光隧道

，盾构法）山区城市隧道（新奥法）打浦路隧道（盾构法）地下书广场废（明挖裹法）地下绢车站涌（盖挖狼、逆谊作法祖）最新准盾构庸技术盾构串隧道排水微隧道管（顶管漏法）地下闹通道炮（管棚秆法）地下执通道景（管幕—箱涵呜顶进轮技术）水电泽站及篇航运腿地下胸工程水电线站包衫括：秩引水透隧道车、泄宇水隧菠洞及凉大跨多度、塌高边稍墙的合地下俯厂房明等地滨下工端程。大据统表计，堪我国程建国纯后建吉成的掠大中寺小型云水电贡站引午、泄窑水隧茂洞约14融0座，搭全长12树0k绢m；最荣长的洗为四市川渔财子溪汉一级娱电站棚有压乡丰发电甲隧道骡，长84角29筝m。天派生桥馋水电纲站，宪有压僵发电他隧道割三座威，内柄径9.圆0m，各检长11骨.3切4k汪m。航运膨地下莲工程:世界茄最大蓬的航返运隧程道为潜法国京马赛劣至罗慢那航汁运线拿上的寸罗佛脖隧道梳，全软长7k固m，断早面宽24贤.5维m,高17帐.5刚m。天生塔桥水计电站龙滩侮水电匪站坝高27脾7m表孔6-进12带.5×1汉8.简5深孔7-越5×8泄洪耐洞4-顽14×1浩1.冻3厂房2-升8×7膀50水电乒地下牲厂房主副既厂房驶洞主变摄洞尾调障洞母线罗洞尾水奇主洞交通添洞出线办洞引水惧发电摘系统缓设计白鹤辱滩水摊电站姻装机猎容量13恶05爆0M筹W，多吴年平今均发罗电量56托4.造9亿kWh。是萝西电秘东输贪骨干接电源胳点之暖一广西达龙滩脚水电捕地下披厂房其他各类阿物资太的储宪库，售如瑞怒典佛舅斯马策克海咏底核尝废料缴储库咱系统巧；我射国柳戏州大换型天材然洞找室作池冷藏那库；替以及具地下妻油库怀、大决型跨出江海蠢桥梁庆的基易础、树地下剥物流坊系统衰、地稼下防蜻卫设号施等港。新日装本石售油公释司的店海上章油库串木卷野基筒地的克地下解油库地下旧石窟泄洞室（小申隧道宁棚大悼跨洞隐室开懂挖法袭）桥梁诸锚碇女工程于（基坑监法）典型野桥梁辈锚碇鲜施工开挖中的低温气体储藏隧洞（新奥法）地下防卫设施（新奥法）二、池地下唤建筑缺结构斜的概斗念、陶作用传和形禾式（一意）地廉下建茧筑结诉构的揭概念地下捏建筑狡是修解建在优地层董中的睁建筑雅物。迅它可及以分煎为两葡大类跑：修拉建在脖土层喊中和让修建剖在岩含层中赞的。广义蒙上讲往，任婶何结嫌构物浑都是厌修建搬在相没应的制介质侄中的慎，如飘上部划结构副是修眠建在章空气栋介质急中，雹地下星建筑漆结构压一般游修建在土素层中很、岩揭层中稳或水猎中。本学术科所厅要研搂究的波所有仅问题熟都可拜归为弃“结差构与绳介质靠的相拼互作篇用问全题”甘。。示意击图（二愿）地今下建剑筑结魔构的衫作用地下厕建筑莲结构要，即耽埋置返于地醒层内浙部的删结构和。按照家使用棉要求访在地钟层中箱挖掘享洞室沿洞凯室周边距修建读永久路性支期护结佣构——即衬微砌结匙构。内部碍结构急与地蛾面建株筑的萌设计凝基本捕相同作用奋：衬砌结结构持主要魄是起承重甜和围时护作用箭。承重载，即田承受葡岩土孙体压粗力、沫结构纵自重亭以及胞其它化荷载彩作用弓；围护苦，即毯防止狼岩土砖体风寄化、郑坍塌鲜、防责水、判防潮需等。地下派建筑顺与地果面建各筑结盛构的肠区别（1）计汤算理创论、萍设计惜和施孟工方效法（2）地贼下建枯筑结虏构所笔承受插的荷熔载比久地面把结构支复杂钻。（3）地贼下建拉筑结朴构埋馆置于较地下揉，其蛮周围形的岩焰土体垂不仅洋作为色荷载饿作用熟于地页下建粱筑结迁构上古，而膝且约参束着井结构纺的移限动和着变形肺。计算驴理论捷上最裹主要役差别腐：在地雅下建酷筑结岩构设器计中忧除了桃要计稿算因疾素多趁变的弦岩土膜体压梅力之绣外，翠还要例考虑楼地下痕结构械与周椒围岩咱土体济的共已同作妈用。（三斯）地袋下建糠筑结历构的薪型式首先由受扇力条项件控容制，即蛇在一捡定地鄙质的炎围岩罩压力急、水各土压跟力和渣一定牧的爆岸炸与腰地震这等动扛载下边求出逼最合心理和央经济福的结闭构型蜘式；其次橡由地狱下建雹筑的功能惨要求锯和施狐工技就术要贞求等确定岛。主要蚁有：地下颠建筑熊结构亭的几苦种形故式土层跳地下法建筑买结构细型式（一刮）浅挺埋式攀结构伤：平面孔成方极形或榆长方深形，灶当顶至板做堤成平饶顶时枣，常迫用梁疤板式前结构贫。地巩下指箱挥所瓣可以渐采用挥平面历呈条健形的织单跨胶或多庆跨结朋构。辣为节郑省材刷料，稳顶部丸可做单成拱代形。（二具）附侍建式败结构芦：是房侦屋下陵面的货地下诉室，支一般究有承夸重的绿外墙莲、内访墙（趣地下费室作陵为大丘厅用葬时则较为内射柱）筐和板柳式或宫梁板谊式顶娱底板从结构滥。（三映）沉附井结欢构：沉井帝施工向时需仪要在嫌沉井骄底部顷挖土粱，顶描部出滤土，碍故施炭工时武沉井坚为一开航口的昂井筒腊结构，水喇平断绪面一燥般做臂成方箭形，优也有恭圆形樱，可来以单恒孔也盖可以仰多孔维，沉浩毕后交再做允底顶保板。（四元）地筹下连孙续墙双结构刺：先建冈造两诱条连裕续墙列，然裹后在产中间饱挖土挖，修朵建底下板、桂顶板震和中王间楼且层。土层减地下谨建筑沃结构胳型式（五价）盾岛构结寻构：盾构皮推进灯时，召以圆菊形为蛾最宜哲，故填常采吸用装拾配式海圆形洞衬砌庸，也诉有做赤成方定形和悬半圆辱形的铲。（六恢）沉数管结涂构：一般格做成知箱形真结构洪，两喂端加赔以临拥时封眉墙，梯托运局至预哨定水就面处起，沉耕放至剧设计失位置样。（七择）桥端梁基古础结央构：桥梁吵基础亿结构甲可分推为浅基与础、会深基燥础及娘深水定基础先三大灾类，位目前暂常用准的基采础形冈式是占桩基惧础和佳沉井躬基础密。（八例）其救它结烧构：还包洞括顶桃管结乱构和映箱涵塑结构融等。在城阁市管僵道埋举深较堡大、权交通竿干线渴附近拖和周斤围环若境对示位移榜、地藏下水暗有严加格限识制的缝地段犯常采皆用顶师管结多构施务工更纠为安牵全和架经济估。而在喜铁路乏和公弄路交毅叉口俩，为维了不巴影响碍交通适，需晋建立告交桥择和立赢交地惹道，秘一般露采用写箱涵倍结构英。岩石员地下赛建筑孤结构粗形式型式污主要闪包括礼直墙刊拱形卵、圆零形、盾曲墙绝拱形陶等。链此外练，还败有一宋些其置它类参型的伤结构止，如池喷锚研结构蛾、穹染顶结骡构、攻复合迅结构握等。最常旱用的签是拱摧形结沈构，这傲是因栗为它窝具有果以下优点龙：（一困）地下谈结构冷的荷苗载比惜地面于结构宇大，且郊主要市承受兼垂直攀荷载桨。因型此，僵拱形驴结构彼就受探力性执能而漆言比毛平顶雾结构屈好（笋例如列在垂凑直荷县载作笛用下修弯矩傲小）众。（二窗）拱形蛙结构叠的内找轮廓业比较钓平滑，只改要适凝当调凯整拱投曲率前，一梅般都靠能满甘足地且下建宝筑的逃使用俊要求设，并释且建欣筑布谦置比证圆形仓结构参方便烂，净攻空浪谨费也榴比圆翼形结疲构少及。（三僻）拱主老要是摄承压著结构。适棕用于响采用竞抗拉趁性能差较差衔，抗抵压性撤能较搬好的烂砖、沸石、桨混凝蛇土等搁材料挠构筑独。材新料造浅价低钢，耐尝久性唉良好虑，易敏维护俘。岩石当地下强建筑疯结构瓶形式常用探的几池种拱游形结示构、硬喷锚雀结构扎以及贵穹顶灾结构劝等。（一猴）、马拱形扔结构1．贴菌壁式劲拱形蚁结构（1）半守衬砌盾结构（2）厚败拱薄耻墙衬街砌结肯构（3）直科墙拱城形衬追砌（4）曲蜡墙拱刊形衬排砌结乘构2．离蹲壁式抹拱形遮衬砌渴结构（二涛）喷闲锚结缘瑞构（三谢）穹雨顶结砍构（四探）连粗拱隧卸道结诉构（五忙）复剪合衬趁砌结湾构补充沾：地砍下建明筑工从程分盘类地下页建筑塘工程菠（亦骆简称规地下银工程办）有晚许多道分类学方法毛：按使堆用功袋能分四类按周蕉围围狠岩介员质分菊类按设盯计施榴工方果法分短类按施挤工材编料和你断面恼构造增型式伞分类按重剂要程遮度、砖防护但等级养、抗锁震等狼级等快分类最常塞用的蹄是按惧使用巾功能废分类1、按烫使用港功能稍分类可分陕为：地下吓交通民工程华、地缠下市晴政管跳道工溜程、梅地下叔工业艳建筑愿、地池下民颂用建蓝筑、另地下良军事佩工程棉、地链下仓烂储工杜程、塞地下需娱乐绪体育胸设施钻等。（1）地下薄交通叼工程识：地下爽铁道缩慧、公索路隧朗道、幻玉过街两人行怨道、浓海（通河、稻湖）寄底隧巷道……（2）地下施市政遥管道拴工程船：输水秆隧道券、地深下给隙（排卫）水觉管道萍、通胳讯、扰电缆背、供茄热与死供气氏道、削共同层沟。（3）地下纯工业短建筑欢：地下成核电熟站、栏水电纪站厂新房、织地下六车间倘、地付下厂阿房……地下尘垃圾腿焚烧冒厂。（4）地下践民用某建筑税：地下内商业股街、锡地下说商场钉、地拉下商尿业（巩购物韵中心握）、寇地下宵医院揭、地将下旅注馆、之地下捏学校……（5）地下民军事屿工程况：人防丢掩蔽荷部、闷地下网军用陵品仓朱库、袋地下罚战斗和工事宴、地恶下导决弹发扫射井头、地速下飞桑机（历舰艇温）库液、防歇空指纤挥中殿心（6）地下瞎仓储骑工程予：地下喘粮、透油、欣水药帅品等邮物资消仓库爪、地哀下车肯库、旅地下滥垃圾号堆场占、地椅下核格废料焰仓库顶、危疑险品朽仓库执、金腐库……（7）地下缩慧文娱妈文化饥设施够：图书劳馆、较博物壮馆、纲展览欠馆、扎影剧晌院、击歌舞斜厅……（8）地下隙体育挥设施割：篮球错、乒途乓球转、网兵球、厅羽毛集球场摆，田伙径场，游泳芹池，登滑冰血场等2、按丝式周围愿地层拴介质炮分类软土地下隙工程岩石睛（硬良土）地下狐工程海（振河、遗湖）乌底或铁悬浮蹲工程按照钉地下齐工程郑所处英围岩宫介质驾的覆检盖层伪厚度绩，又沸分为深埋太、中召埋、姜浅埋不同众埋深临工程狭。3、按秀照施跪工方言法分弯类明挖疾法（砌放坡束、支狼护、格降水醉）盖挖槐法、芝逆作提法浅埋秘暗挖料法沉箱怒、沉漂井、粱沉管叠法盾构肃法（SM乖,喝TB礼M）顶管前法(大口铁径与肾微型宣顶管)新奥奖法（NA秋TM）、抄钻爆矛法4、按愧结构诊型式佩分类地下浮建筑杀和地晋面建滔筑结众合在男一起复的常梯称为附建呜式，独债立修丧建的寒地下梨建筑苏称为单建谣式。地下庆结构虏型式掠可以申隧道议式，诸横断唯面尺箭寸远民远小句于纵浮向长推度尺俘寸，恢即廊道降式。平面披布局笼上也手可以仪构成棋盘已式或者欺如地短面房著间布殊置，珍可以油为单跨貌、多地跨，做也可渣以单赞层或魄多层，常竖用浅度埋地太下结拾构为浮多跨刃多层则框架加结构海。地下赖结构罗横断江面可馆根据忧所处造部位幕地质品条件汁和使宇用要抬求，饭选用写不同盏的形停状，拘最常重见的尊有圆形叹，口证形（散人张兴开嘴细），誉马蹄硬形，醉直墙虾拱形胀，曲日墙拱迹形，奴落地吩拱，起连拱钻（塔天拱）胀，穹胞顶直演墙等等鹿。5、按胆衬砌懒材料躬和构顿造分福类衬砌称又称泻被覆蚕或支痛护，泡它是映在地馒下工乖程周听围构贯筑的名永久芹性的禁支护例结构它。其佩主要烂作用捕：承重炉：即承绒受围难岩压赶力，按地下却水压建力，拢结构千自重脂以及物其它围荷载凭作用欺；围护冰：除用秒来防钱止围国岩风炭化与取崩塌温外，牙必须句做到润防水椅和防吹潮；足够境的刚恒度，因耐腐斤蚀性凉，稳稀定性腔：衬砌态结构蹦材料缘瑞主要胸有砖衫、石铅、砌亩块混昼凝土狸、钢价筋混苦凝土曾、钢坝轨（营型钢次、格松栅拱垮）、诵锚杆糕、喷惑射混辱凝土纽奉，铸店铁、寇钢纤西维混祥凝土紫，聚卡合物笑钢纤驱维混秃凝土畏等。6、按露现场续浇筑羽施工愈方法限分类衬砌搜构造拐型式勉分为莲：1）模秒筑式眉衬砌2）离嗽壁式醋衬砌3）装岔配式胡衬砌4）喷宋锚支街护衬茂砌三峡洞、南境水、旨新咏高春部到分、难龙滩ht翁tp辫:/芝/g蓝eo谢te篮c.爪to伙ng芬ji版.e冠du亭.c他n/交mt占lt抱im贝ed乓ia住/s阳tr等uc森tu惜re芒/ht亏tp嚼:/融/w算ww物.t墙jg葛eo介.c炼om时/t隔um迎u/三、地下排建筑敲结构室的设边计程过序和芦内容初步棒设计哥的内识容主咏要包灶括：（一)工程禽等级滤和要垄求，呀以及宿静、谣动荷困载标考准的档确定星；（二)确定复埋置暮深度世与施紧工方杂法；（三)初步荡设计富荷载段值；（四其）选环择建结筑材单料；（五爹）选泳定结向构型同式和团布置挺；（六叔）估熊算结穿构跨仍度、励高度蛮、顶短底板遗及边谷墙厚菌度等倘尺寸富；（七肝）绘制岔初步踢设计掏结构怜图；（八宗）估碍算工打程材虑料数幅量及巡寿财务番概算巧。技术敌细节立的主刊要内先容是澡：（一院）计垒算荷荐载：塔按地嚼层介靠质类编别、童建筑练用途砖、防光护等骗级、歌地震扔级别插、埋易置深混度等宋求出老作用饮在结英构上口的各费种荷表载值沉；（二睁）计太算简衫图：只根据畜实际讨结构斗和计剑算工胡具情想况，水拟出尽恰当泽的计劫算图鼻式；（三纱）内腾力分讯析：彼选择疑结构宫内力沉计算科方法馅，得抹出结兴构各迷控制未设计输截面替的内赌力；（四股）内课力组逆合：然在各甚种荷逐载内搞力分身别计匀算的对基础亩上，朱对最面不利矛的可哨能情捷况进借行内源力组盒合，求求出圾各控旗制界碍面的险最大屠设计属内力歪值；（五稀）配横筋设顿计：群通过倒截面着强度泰和裂霸缝计樱算得零出受出力钢森筋，抗并确组定分幼布钢扒筋与品架立脂钢筋嘴；（六王）绘推制结叠构施配工详醒图：伍如结籍构平蚁面图养、构糊件配庙筋图粗、节途点详等图，抬风、究水、畅电和赵其他脆内部因设备宏的预盗埋件拖图；（七灶）材贩料、麻工程骂数量察和工膊程财裕务预欺算。四、队本课证程包惩括的奸内容递请参幅见教生材大第纲地下牢建筑锣结构封的特唐点荷载吵的不沙确定索性水、烦土压业力，亮岩体誉压力青，地凡下结差构与脂地层敢共同揪作用匆问题国等计算赶方法普的不甲成熟经验钳类比腥法、蚀荷载老结构肉法、闭数值答分析享法、野动态助反馈包分析股法指导鸦思想理论淘计算堪导向疑、监岭测数师据定持量、堆经验晓总结兆判断五、叠隧道原及地刘下工赏程面堡临的荣挑战五、稼隧道蛋及地恋下工珠程面秋临的千挑战城市贞地下考工程亡面临幸的挑筒战（1）理局论研甩究集软中在臂地下潜结构御和地症层的倦相互坚作用绢上；息集中相在地判层损虏失上崖及其摄损伤吗机理跃上；（2）岩伟土力剖学本喘构理食论与垂地层扒适用妄性研布究；（3）开熄发观奏测方检法，篮自动办报警尸系统絮的研粘究；（4）加充固地吹层的肥各种竞类型躺注浆难法、定冻结捕法和探地下息水位蒙降低临法等堆；（5）开跨发能镰够主孙动控照制掌毛子面娇功能崭的隧冻道掘横进机丛；（6）复储杂环逝境下趣的设膏计和染施工臂技术粘；（7）隧议道前种方障骑碍物菌的探烛测与亲排除夸。隧道笑及其湿他地策下工删程面压临的衬挑战（1）长埋大隧平道的种设计吊、施塘工技温术；串通风下防灾视技术舌；（2）特锈殊地伞质地裹层的月设计