地下工程结构复习材料(自己整理的)

为人类生存确保安全加以利用的地下工程。

伴随城市现代化发展而加以利用的地下工程。

伴随科学技术发展而利用的地下工程。

大规模国土有效利用的地下工程。

防御和减少灾害的地下设施。

2地下结构是指保留上部地层（山体或土层）前提下，在开挖处能够提供某种用途的地下空间修筑的结构物。由衬砌结构和内部结构两部分组成。根据土层介质的不同，地下结构可分为两大类，一类是修建在土层中的地下结构，一类是修建在岩层中的地下结构。

3土层地下结构常见的形式  浅埋式结构，地道式结构，装配式圆形管片结构，沉井式结构，顶管式结构，沉管式结构，基坑支护结构，附建式结构，地下连续墙结构。

4岩层中的地下结构 常见的形式  半衬砌结构，帖壁式衬砌结构，离壁式衬砌结构，喷锚支护结构，复合衬砌结构，穹顶直墙衬砌结构，连拱隧道结构。

5作用在地下结构上的荷载按其存在形态分为  静荷载，动荷载，活荷载，其他荷载。

6动荷载主要指 要求地下防护结构需考虑核武器和常规武器（，火箭）爆炸冲击波压力所产生的荷载，这是瞬时作用的动荷载。动荷载还可能有地震波作用下的荷载和长期震动产生的荷载。

7围岩是指地层中受开挖作用影响的那一部分岩体。

8围岩分级方法  单因素岩石力学指标分级法，多因素综合指标分级法，组合指标函数法，9定性与定量多因素指标相结合分级法。（p10表2.1 公路隧道围岩分级）

10初始应力场 由于岩体的自重和地质构造作用，在地下工程开挖前岩体就已经存在着一定的地应力场称为围岩的初始应力场。围岩的初始应力场包括自重应力场和构造应力场。对于岩石地层，初始应力可分为自重应力和构造应力两部分，二土层中一般只有自重应力。

11地层抗力 结构产生压向地层的变形，由于结构和岩土体紧密接触，则岩土体将制止结构的变形，从而产生对结构的反作用力，这个反作用力就称为地层抗力。

12围岩压力  围岩发生变形时及时进行衬砌和支护，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌结构就要产生压力，即所谓的围岩压力。所以围岩压力就是指位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构货支撑结构上的压力。

13垂直围岩压力计算p13-16

当地下结构的埋深大到一定程度，两侧摩擦力远远超过了滑移柱的重量，洞室开挖后，洞室上方岩体会形成压力拱，将地面至压力拱之间的围岩压力卸于两侧岩体（故压力拱又称卸荷拱），只有拱内的岩体重量对地下结构产生压力。

14炮航对地下结构的破坏效应分为两种，一种是对结构产生局部破坏效应，这种破坏效应不会破坏整体结构，仅在着弹点周围或结构背面出现破坏现象。另一种是对结构的整体破坏，此种破坏由炮航的爆破冲击动荷载造成的，破坏的严重程度同结构形式，支座条件，材料性质有关，这种破坏效应的防护结构视为整体作用控制的结构。

15结构的厚跨比h/l≥1/4~1/3(h代表顶盖厚度，l代表结构净跨)称为整体式小跨度结构，按局部冲击作用设计即可。结构的厚跨比  h/l＜1/4~1/3称为整体大跨度结构，按整体作用控制设计。

16核爆炸作用按等效静荷载进行设计p20

17防空地下室防常规武器作用按距结构外墙一定距离地面爆炸计算，且按常规武器地面爆炸的整体破坏效应进行设计。

18一般人防工程结构动力计算，可采用等效静荷载法，按单自由度的弹性或塑性体系计算。结构周边的等效静荷载可按下列式子计算

q1=Kd1 Pc1

q2=Kd2 Pc2

q1 q2——顶盖竖向，外墙水平等效静荷载（Mpa）

Kd1 Kd2——顶盖外墙动力系数

结构的厚跨比在此处键入公式。pc1——常规武器地面爆炸作用到结构顶板上的均布荷载峰值

Pc2——常规武器地面爆炸作用当结构外墙上的均布荷载峰值

19防空地下室底板可不计入常规武器地面爆炸产生的等效静荷载，但底板设计应符合规定的构造要求。

20我国采用的地下结构设计方法  经验类比模型，荷载-结构模型，地层-结构模型，收敛-模型。

21地层-结构模型原理  将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌和地层内力，并据以验算地层稳定性和进行构件截面设计。

22地层结构模型求解方法有解析法，数值法，特征曲线法。

特征曲线法也称为收敛-法，是用围岩的支护需求曲线和支护结构的补给曲线以求得达到稳定状态时支护结构的内力。基本原理是：隧道开挖后，如无支护，围岩必然产生向隧道内的变形（收敛）。施加支护以后，支护结构约束了围岩的变形（），此时围岩和支护结构一起共同承担围岩挤向隧道的变形压力。对于围岩而已，它承受支护结构的约束力，对支护结构而言，它承受围岩维持变形稳定而给以的压力。当两者出于平衡状态时，隧道就处于稳定状态。

23浅埋式结构是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件（H土＜2~2.5h1  h1为压力拱高）或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。

24据我国的过程经验，埋深在5~10米的浅埋式结构采用明挖法施工时经济合理的，但有时候受条件，也可以采用暗挖法施工，称为浅埋暗挖式地下结构。

25浅埋式地下结构大体分为三种：直墙拱形结构，矩形闭合结构，梁板式结构。

26直墙拱形结构一般多用于跨度为1.5~4m的地下结构中，按其拱顶轴线形状又可分为半圆拱，割圆拱，抛物线等多种形式。

27矩形闭合结构是由钢筋混凝土墙，柱，顶板和底板整体浇注的方形盒子结构，顶板底板为水平构件，侧墙为竖直构件。根据水平构件尺寸将此类结构划分为两种结构体系：一是框架结构体系，二是箱形结构体系。

28矩形闭合结构计算简图，内力计算，截面计算p55~57

29框架结构内力近似计算，当地下结构刚度较大，而地基相对来说较松软，可假定地基反力为线性分布，按荷载作用下的钢筋混凝土结构计算内力。当地下结构跨度较大（刚度较小），而地基较硬时，宜将静荷载作用下地层中的闭合框架按弹性地基上的框架进行计算，弹性地基可按温克尔地基考虑，也可以将地基视作弹性半无限平面。

30在设有支托的框架结构中，进行截面承载力验算时，杆件两端的截面设计高度采用h+s/3。h为构件截面高度，s为平行于构件轴线方向的支托长度。同时h+s/3的值不得超过杆端截面高度h1.

31地下结构的特点是外侧与土、水相接触，内侧相对湿度较高。因此，受力钢筋的保护层最小厚度通常比地面结构增加5~10mm。

32为了防止不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等引起结构破坏，沿地下结构纵向，每隔一定距离需设置变形缝（伸缩缝或沉降缝）。变形缝的间距为30m左右。为了满足伸缩和沉降的需要，变形缝宽一般为20~30mm，缝中填充富有弹性且防水的材料。变形缝的构造方式主要有三种：嵌缝式，贴附式，埋入式。

33附建式地下结构是指具有预定战时防空功能的附属于较坚固的建筑物的地下室结构，这种地下室又称防空地下室或附建式人防工事。

34防空地下室分为甲类和乙类。甲类防空地下室设计必须满足其预定的战时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求。乙类防空地下室设计必须满足其预定的战时对常规武器和生化武器的各项防护要求。

35附建式地下结构的形式：梁板式结构，板柱式结构，箱形结构，框架结构，拱壳结构，外墙内框、墙板结构。

36防空地下室结构在承受动荷载情况下有两种荷载组合：一种常规武器爆炸动荷载的等效静荷载与静荷载组合。另一种核爆炸压缩波动荷载的等效静荷载与静荷载的组合。甲类防空地下室结构应按照上述两种荷载组合，乙类防空地下室结构应按照第一种荷载组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。

37防护结构设计的现行设计规范也是采用以概率论为基础的极限状态设计方法，结构可靠度用可靠指标度量，采用以分项系数表达的设计表达式进行设计。

设计表达式

式中  γ0—结构重要性系数；

          γG—永久荷载分项系数；

           SGk—永久荷载效应标准值；

          γQ—等效静载分项系数；

           SQk—等效静载效应标准值，可按由抗力等级选取的爆炸动荷载进行计算确定；

           R—结构构件承载能力设计值；

           R(·)—结构构件承载能力函数；

           fcd—动载作用下混凝土轴心抗压强度设计值；

           fsd—动载作用下钢筋抗拉强度设计值；

           αk—几何参数标准值。

在人防工程设计中，结构的重要性已完全体现在人防工程的抗力级别上，故可取γ0=1.0。

永久荷载的分项系数γG与《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001一致，即当其效应对结构不利时，可取1.2；有利时可取1.0。

爆炸等效静载分项系数γQ一般取1.0。

38梁板式结构顶板计算  地下空间结构板大多都是连续的板，属于多列双向板，可简化为单块双向板或单向连续板进行近似计算。 P67~70

39梁板式结构顶板计算截面设计要点  要控制配筋率和允许延性比[β]。过高的配筋率会降低构件的延性，故受拉钢筋配筋率μ，不宜大于1.5％；对于受弯、大偏心受压构件，当μ＞1.5%时，其延性比允许值[β]，按下式确定：

X/h0——混凝土受压区高度和截面有效高度之比

40在室内外出入口通道中，一侧位于防护门(或防护密闭门)以外的通道内、另一侧在防护门以内的防空地下室外墙称为临空墙。

41临空墙结构设计：平时临空墙为竖向受力构件，当武器爆炸空气冲击波荷载垂直作用于临空墙墙面时，临空墙既受竖向荷载作用，又受水平荷载作用，一般情况下，在武器爆炸等效静载作用下，临空墙为大偏心受力构件，可按大偏心受力构件分析其内力及配筋计算。众所周知，大偏心受力构件不考虑轴力的影响是偏于安全的，为计算方便，通常也可按四边嵌固的受弯板计算。

42在室内外出入口通道中，与临空墙相对应的，一侧位于通道内、另一侧与岩土体接触的墙体称为通道墙。

43通道墙结构设计：无顶盖段的敞开段通道墙，按一般挡土墙进行设计计算；有顶板的通道墙，一般简化为封闭框架进行设计计算。内力计算应按常规武器和核武器分别作用下的设计荷载进行，综合选取两种情况的内力结果进行截面设计计算。 

所谓逆作法施工，是指在地下结构施工时，不架设临时支撑，以结构本身既作挡墙又作内支撑，施工顺序与顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体的施工方法。

逆作法优点：

①由于上部结构和地下结构可平行立体施工，当建筑规模大、 上下层次多时，大约可节省工时1/4~1/3；

②地下结构本身作为支撑，结构刚度相当大，能有效控制周围土体的变形和地表沉降，减小了对周边环境的影响，提高了工程施工的安全性；

③由于地下室外墙与基坑围护墙两墙合一，既省去了单独设立的围护墙，又可在工程用地范围内最大限度扩大地下室面积，增加有效使用面积； 

④一层结构平面可作为工作平台，楼盖结构即为支撑体系，省去架设工作平台和大量支撑费用，而且还可以解决特殊平面形状或局部楼盖缺失所带来的支撑布置上的困难，并使受力更加合理；

⑤由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，从而大大降低基坑内地基的回弹量。

地下连续墙的施工方法（概念）：

在地面上用一种特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边(例如地下结构的边墙)，依靠泥浆(又称稳定液)护壁的支持，开挖一定槽段长度的沟槽；再将钢筋笼放入沟槽内。采用导管在充满稳定液的沟槽中进行混凝土浇筑，并把稳定液置换出来。相互邻接的槽段，由特别接头(施工接头)进行连接，这样所形成的一道连续钢筋混凝土地下墙，简称之地下连续墙。

地下连续墙适用条件：

基坑深度大于10 m；

软土地基或砂土地基；

在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面和建筑物的沉降有严格时；

围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时；

采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。

槽幅是指地下连续墙一次开挖成槽的槽壁长度。

目前常用的槽幅为3~6 m。地层稳定性越好，槽幅可设计得越长，但考虑到施工工效及槽壁稳定的时效，一般不超过8 m。

导墙是指地下连续墙开槽施工前，沿连续墙轴线方向全长周边设置的导向槽，起定位、导向、容蓄泥浆及安装与承载挖槽机等作用。

导墙一般采用“┓┏”形现浇钢筋混凝土，厚度一般为200~300 mm，混凝土等级通常采用C20。导墙深度以墙脚进入原状土不小于300 mm为宜，墙顶面需高出地面100~200 mm，防止周围的散水流入槽段内。净宽度要求比地下连续墙的设计宽度大30~50 mm。 

中间支承柱是逆作法施工中，在底板未封底受力之前，与地下连续墙共同承受地下结构、上部结构自重和施工荷载的承重构件。

临时立柱是逆作法的关键构件。

51. 目前常用的中间支承柱结构型式有：

①直接利用地下室的结构柱作为中间支承柱；

②底端插入灌注桩的工字钢、H型钢或钢管柱；

③钢管混凝土中间支承柱；

④钻(挖)孔灌注桩作为中间支承柱。

中间支撑柱采用底端插入灌注桩的H型钢和钢管混凝土较多。                             52.在设计地下连续墙和主体结构连接接头时，可根据结构的实际情况，采用刚性接头、铰接接头和不完全刚接接头等形式。

刚性接头常用的连接方法主要有预埋钢筋连接和预埋钢筋接驳器连接

铰接接头常用的连接方式主要有预埋钢筋连接和剪力连接件连接。

第7章   1、所谓逆作法施工，是指在底下结构施工时，不架设临时支撑，以结构本身既作挡墙又做内支撑，施工顺序雨顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体的施工方法。

2、逆作法优点：

（1）由于上部结构和底下结构可平行立体施工，当建筑规模大、上下层次多是，大约可节省工时1/4 ~ 1/3；

（2）地下结构本身作为支撑，结构刚度相当大，能有效控制周围土体的变形和地表沉降，减小了对周边环境的影响，提高了工程施工的安全性；

（3）由于地下室外墙与基坑围护墙合一，既省去了单独设立的维护墙，又可在工程用地范围内最大限度地扩大地下室面积，增加有效使用面积；

（4）一层结构平面可作为工作平台，楼盖结构既支撑体系，省去架设工作平台和大量支撑费用，而且还可以解决特殊平面形状或局部楼盖缺失所带来的支撑布置上的困难，并使受力更加合理；

（5）由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，从而大大降低基坑内地基德回弹量。

综上所述，对于软土地区具有多层地下室的高层建筑，采用逆作法施工不仅可缩短工期，而且具有明显的经济效益。一般可节省底下结构总造价的25% ~ 35%。此外，逆作法施工还可以最大限度地降低噪声和减少扬尘，环境效益显著。

3、地下连续墙：在地面上用一种特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边，依靠泥浆护壁的支持，开挖一定槽段长度的沟槽，再将钢筋笼放入沟槽内。采用导管在充满稳定液的沟槽中进行混凝土浇筑，并把稳定液置换出来。相互邻接的槽段，由特别接头进行连接，这样所形成的一道连续钢筋混凝土地下墙称为地下连续墙。

4、地下连续墙适用条件：（1）基坑深度大于10m；（2）软土地基或砂土地基；（3）在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面和建筑物的沉降有严格时；（4）围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时；（5）采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。

5、槽幅：是指地下连续墙一次开挖成槽的槽壁长度。目前常用的槽幅为3 ~ 6 m。地层稳定性越好，槽幅可设计得越长，但考虑到施工工效及槽壁稳定的时效，一般不超过8 m。

6、导墙：是指地下连续墙开槽施工前，沿连续墙轴线方向全长周边设置的导向槽。

7、导墙的作用：起定位、导向、容蓄泥浆及安装与承载挖槽机等作用。

8、导墙的形状尺寸：导墙一般采用“┓┏”形现浇钢筋混凝土，厚度一般为200 ~ 300 mm，混凝土等级采用C20。导墙深度及墙角进入原状土不小于300 mm为宜，墙顶面需高出地面100 ~ 200mm，防止周围的散水流入槽段内。净宽度要求比地下连续墙的设计宽度大30 ~ 50 mm。

9、中间支承柱：是逆作法施工中，在地板未封底受力之前，与地下连续墙或排桩共同承受地下结构、上部结构自重和施工荷载的承重构件。

10、中间支承柱的结构形式有：（1）直接利用地下室的结构柱作为中间支承柱；（2）底端插入灌注桩的工字钢、H型钢或钢管柱；（3）钢管混凝土中间支承柱；（4）钻（挖）孔灌注桩作为中间支承柱。其中，底端插入灌注桩H型钢和钢管混凝土较多采用。

11、地下连续墙与梁的连接接头形式：（1）刚性接头（见P90图7.12） （2）铰接接头（见P91图7.13）  （3）不完全刚接

第8章    1、基坑维护是为了满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。

2、按照维护结构受力特点可归并为桩墙结构（排桩或地下连续墙）、土钉墙结构、重力式结构（水泥土墙）、拱墙结构等几种基本类型。

3、基坑支撑体系是用来支档围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。基坑支撑体系按布置的方式可分为内支撑和外支撑两类。内支撑有型钢支撑、钢管支撑、钢筋混凝土及围檩、立柱等，外支撑有拉锚、土锚等。

4、一般的维护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。

5、对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，对于较深的基坑，应小于0.3%H（H为基坑开挖深度）。对于一般基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。

第9章    1、沉井结构：先在地表只做成一个井筒状的结构物，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，借助并体自重及其他辅助措施而逐步下沉至预定设计标高，在浇筑底板、内部结构和顶盖，从而完成地下工程的建设。

2、沉井结构的特点：刚度大，承载力高，抗渗能力强，可直接作为施工时的挡土和挡水结构物，不需要另设围护，且占地面积小，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，适合近接施工；适应土质范围广，施工操作简便，技术上比较稳妥可靠；作为基础，其埋置较深，稳定性和抗震性能好，能支持较大的荷载。

3、沉井结构的类型：按下沉环境可分为陆地沉井和浮运沉井。

按沉井结构构造形式可分为：沉井和连续沉井。

4、沉井主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板组成

5、井壁是沉井最重要的结构构件，其厚度选取范围一般为0.4-1.2m（有战时需要时，可达1.5-1.8m）

6、刃脚的脚底水平面称为踏面，踏面宽度b=0.35-0.7m，软土地基取大值，斜面倾角

α=40°-60°

7、凹槽的作用、尺寸、位置：沉井内槽设凹槽是为了使封底混凝土嵌入井壁，形成整体，使传至井壁上的力能更好地传递给封底混凝土底面。同时，当遇到以外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井改为沉箱。凹槽水平方向深为0.15~0.25m，高约1.0m，其底面距刃脚底面一般在2.5m以上。

第10章    1、盾构法是一种隧道暗挖施工法的一种，是使用所谓的盾构机械，一边在围岩中推进，一边防止土砂的崩塌，以便在其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。用盾构法修建的隧道称为盾构隧道。

2、盾构通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统四大部分组成

3、盾构壳体简称盾壳，是由钢板焊接成的壳体，可分为切口环、支承环和盾尾三部分

（1）切口环为盾构的前端，设有刃口，施工时可以切入土层中，掩护开挖作业。切口环的长度主要取决于支撑、开挖方法、挖土机具和操作工作面，多取300~1000 mm

（2）支承环：盾构承受荷重的核心部分，是刚性较好的圆环结构，位于盾构的中部，其长度应根据安装盾构千斤顶、切削刀盘的轴承装置、驱动装置的空间决定。大型盾构空间较大，需要在支承环内安设水平隔板和竖直隔板，以保证结构具有足够的刚度。

（3）盾尾主要用于掩护隧道衬砌的安装工作，一般由盾构外壳钢板延伸构成，其长度必须保证衬砌组装工作的进行，同时应考虑在衬砌组装后因破损而需更换管片、修理盾构千斤顶和曲线段进行施工等条件，使其具有一些富余量。盾尾末端设有密封装置，以防止水、土及注浆材料从盾尾与衬砌之间的空隙进入盾构内。

4、盾构类型：机械式盾构分为：

 小型盾构   D=2-3 m ，L/D=1.50

 中型盾构   D=3-6 m ，L/D=1.00

 大型盾构   D=6-9 m ，L/D=0.75

 特大型盾构 D>9-12 m ，L/D=0.45-0.75

6、根据日本对盾构顶力的统计资料，盾构总推力P（kN）按开挖面面积计，单位面积推力一般在700-1000 kPa范围

7、衬砌按材料可分为：1、钢筋混凝土管片 2、铁铸管片 3、钢管片 4、复合管片

钢筋混凝土管片有箱型管片和平板形管片两种形式

衬砌按形成方式可分为：1、装配式衬砌 2、挤压式混凝土衬砌

8、封顶块的拼装形式有两种，一为径向楔入，另一为纵向插入。

管片拼装方法按其程序，可分为“先环后纵”和“先纵后环”2种。

先环后纵：拼装前将所有盾构千斤顶缩回，管片先拼装成圆环，然后用千斤顶使拼好的圆环纵向靠拢。特点：环面较平整，纵缝质量好，但可能引起盾构后退。

先纵后环：拼装某一块管片时，就只缩回该管片的千斤顶，其他千斤顶则轴对称地支撑或升压。这样逐块轮流缩回和伸出部分千斤顶，直至拼装长成环。可有效防止盾构后退。

操作顺序：自下而上，左右交叉，最后封顶成环。

9、环、纵向螺栓型式有直螺栓、弯螺栓两种。直螺栓受力性能好，应用普遍。(参见P141页图)

10、由于增加注浆孔数量会增加可能的渗漏水通道，并且，目前广泛采用盾尾同步壁后注浆方式，管片上的注浆孔往往仅用于二次注浆，因而，我国较多采用每个管片设置一个注浆孔。注浆孔的直径必须依据使用的注浆材料确定，其内径一般为50 mm左右。

第11章    1、隧道结构按结构形式的不同，一般可分为半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌机构、直墙拱形衬砌结构、曲墙衬砌结构、复合衬砌结构和连拱隧道结构。

2、衬砌的超挖与欠挖

隧道结构施工中，洞室的开挖尺寸不可能与衬砌所设计得毛洞尺寸完全符合，这就产生了衬砌的超挖与欠挖问题。超挖通常会增加回填的工作量，而欠挖则不能保证衬砌截面尺寸，故对超挖与欠挖都有一定的。衬砌的允许超挖与欠挖均按设计毛洞计算。

现浇混凝土衬砌一般不允许欠挖，如出现个别点欠挖，欠挖部分进入衬砌截面的深度，不得超过衬砌截面厚度的1/4，并不得大于15cm，面积不大于1m2。通常隧道衬砌结构，平均超挖允许值不得超过10 ~ 15 cm，对于洞室的某些关键部位，如穹顶的环梁岩台、厚拱薄墙衬砌（或半衬砌）的拱座岩台、岔洞的周边等，超挖允许值更应该严格控制，一般也不宜超过15 cm。

3、喷锚支护：为由喷射混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网联合支护。

4、喷锚结构的设计主要采用工程类比法。工程类比设计法通常有直接类比法和间接类比法。

直接类比法一般考虑围岩的岩体强度、岩体完整性、地下水的影响程度、工程的形状与尺寸、施工方法及使用要求等方面因素，将拟设计的工程与上述条件基本相同的已建工程进行对比，由此确定喷锚结构的类型与参数。

间接类比法一般是根据现行喷锚支护技术规范，按其围岩类别表及喷锚支护设计参数确定拟建工程的喷锚支护类型与参数。

5、新奥法的核心：是充分调动岩体本身的自承能力，采用正确的设计施工方法，以达到最好的经济效果。

新奥法的要点是：尽可能地防止岩体扰动，开挖后主动实施一次支护，以防止围岩扰动或恶化，然后视需要再做二次支护；所有的支护应相当柔性，能适应围岩的变形；在施工过程中进行监控量测，如变形、应力等，以利于调整支护措施，有效控制变形。

第12章    1、沉管法施工，亦称为预制管段施工法、沉放施工法。施工时，先在隧址以外建造临时干坞，在干坞内制作钢筋混凝土隧道管段，两端用临时封墙密封起来。制成后向临时干坞内灌水，使管段逐节浮出水面，并用拖轮运到指定位置。这时于设计隧位处，已预先挖好一个水底沟槽。待管段定位就绪后，向管段里灌水压载，使之下沉。然后把这些沉设完毕的管段在水下连接起来。最后进行基础处理，经覆土回填后，便筑成了隧道。用这种方法建设的水底隧道称为沉管隧道。

2、在沉管结构中必须处理好浮力与重量间的关系，即所谓的浮力设计，内容包括干舷的选定和抗浮安全系数的验算。浮力设计后，可以确定沉管结构的高度与轮廊尺寸。

3、干舷：管段在浮运时，为了保持稳定，必须使其管顶露出水面，露出的高度就称作干舷。具有一定干舷的管段，遇到风浪而发生倾侧后，就会自动产生一个反倾覆力矩，使馆段平衡。

一般矩形断面的管段，干舷多为10-15cm，而圆形、八角形或花篮形断面的管段则因顶宽较小，干舷高度多采用40-50cm。

4、管段节间变形缝构造要符合下列要求：（1）能适应一定幅度的线变形与角变形（2）在浮运、沉设时能传递纵向弯矩（3）在任何情况下能传递剪力（4）变形前后均能防水

5、管段在干坞中预制好、沉管基槽开挖及基础处理好后，便可进行管段的出坞、浮运、沉放与水下连接工作，这是沉管隧道难度最大的一道施工工序。

6、管段的沉放方式大致分为吊沉法和拉沉法。吊沉法根据施工方法和主要起吊设备的不同分为分吊法（包括起重船法和浮箱法）、扛吊法、骑吊法和拉沉法。

7、沉放作业一般要求风速小于10m/s，波高小于0.5m，水的流速小于0.6-0.8m/s，空气的能见度大于1000m。沉放作业一般可分为初次下沉、靠拢下沉、和着地下沉三个步骤。

8、水力压接法是利用作用在管段上的巨大水压力使安装在管段前端面（即靠近已设管段或竖井的端面）周边上的一圈胶垫发生压缩变形，形成一个水密性相当可靠的管段间接头。

水力压接法的主要工序是：对位—拉合—压接—拆除端封墙

9、沉管隧道须进行基础处理。其目的是在开槽作业中，不论使用哪一种类型的挖泥船，挖成后的槽底表面总有相当程度的不平衡，使槽底表面和沉管地面之间存在着很多不规则的空隙。这些不规则的空隙会导致地基土受力不匀而局部破坏，从而引起不均匀沉降，并使沉管结构受到较高的局部应力而导致开裂。因此，对沉管隧道必须进行基础的垫平处理，以消灭这些有害的空隙。

第13章    1、顶管结构是一种采用机械分段顶进施工的预制管道结构，即采用非开挖的顶管技术的一种地下管道结构。

2、顶管法适用范围：一般用于修建中小型地下市政管道，特别适宜于特殊地质条件下的管道工程，如穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、输气、输道工程，穿越城市建筑群、繁华街道地下的上下水管道、煤气管道工程，穿越重要公路、铁路路基下的通信、电力电缆管道工程。

3、中继接力原理：采用中继接力技术时，将管道分成数段，在段与段之间设置中继环。中继环将管道分成前后两个部分，中继油缸工作时，后面的管道成为受压后座，签名管道被推向前方。中继环按先后次序逐个启动，实现管道分段顶进，由此达到减小顶力的目的。

算例1： 某连续沉井，井壁高8m，厚0.8m，长28m，井壁刃脚踏面宽0.4m，其他构件见表1。当井壁下沉至顶面与地面齐平时，与井壁接触的土层有两层，上层是粘土，厚3m，对井壁单位面积摩擦力=10；下层是中砂，对井壁单位面积摩擦力=15，对刃脚踏面的单位面积阻力=100。1）计算井壁的平均摩擦力；2）按5m内三角形分布，计算井壁的总摩擦力；3）按刃脚踏面均布、斜面三角形分布，计算刃脚总阻力；4）计算表1中各构件重量及沉井总重量G；5）计算此时沉井的下沉系数，并进行评价。

解： 1）平均摩擦力                                          

2)井壁总摩擦力  ==2×28×(8-2.5)×13.125=4042.5 kN

3)刃脚总阻力  ==2×28×(0.4+0.4/2)×100=3360 kN  

4)各构件重量及沉井总重量G 计算，见下表：

5)下沉系数    

评价：K1大于1.25，且富余较多，说明能够保证顺利下沉，但可能下沉过快而发生倾斜，且经济性不是很好。

算例2：  某大型圆形沉井，外直径D=65 m，入土深度26.5 m，底板浇筑完毕后的自重为650000 kN，已知井壁土壤间的平均摩擦力=20，且5m内按三角形分布。那么：1）如果封底时的地下水静水头为24m，此时沉井的抗浮系数多大？能否满足施工期间的抗浮稳定性要求？2）若不满足，则采取降低地下水位措施，则需要将地下水位降低多少，才能使抗浮系数达到1.1？3）若使用期间沉井的抗浮系数要求不小于1.2，那么该沉井竣工后顶盖加内部结构重量需要配多少？ 

解：

1）井壁摩擦力：R=U(－2.5) =3.14×65×(26.5－2.5)×20=97868 kN

浮力：Q==10×24×3.14×652/4=795990 kN

抗浮系数＜1.05

故不满足施工期间的抗浮稳定性要求。 

2）设需要降低水位x(m) ，则浮力Q’应为： 

对应的静水头     则x=24－20.5=3.5 m

3）沉井竣工后顶盖加内部结构重量需要配重为W(kN) ，由

得：  W=1.2Q－G－R=1.2×795990－650000－97868=207320 kN