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地下工程施工 讲授：蒋志明 长沙理工大学土木与建筑学院 第一章 绪论 地下工程施工的定义与教学内容 地下工程施工以在地层中构筑建筑物为目的工程行为，主要研究解决其修建过程中的技术方案与措施，重点研究地下工程在各种地质条件下的施工方法、手段、工艺。【方法+技术+管理】 主要内容包括地下工程的基本作业、辅助作业、环境控制与施工管理等。 施工管理因有专修课程，故不作重点。 地下空间(Subsurface space) 相对于地上空间而言，系指地球表面以下天然或构筑形成的地下空间。 地下空间建筑 系指在自然形成的溶洞或人工开掘建造的建筑，泛指各种生活、生产、防护的地下建筑物与构筑物(Buildings structures)，亦可特指某类地下建筑，诸如交通隧道、国防工程等。 构筑物常指那些仅满足使用功能要求而对室内外艺术要求不高的建筑，如各种管沟、矿井、库房、隧道及野战工事等。 地下工程按用途不同的分类 第一节 地下工程施工简述 一、地下工程基本作业 基本作业〓开挖+支护+衬砌 1、开挖方法选择的考虑因素 2、地下工程开挖方法 3、隧道开挖方法 4、支护与衬砌技术 支护技术 为确保地下工程开挖的安全，必须对其进行支护。一般分临时支护与永久支护两类。形式上有木支撑、格栅支架、钢支架、锚杆、喷射混凝土及其组合。 衬砌技术 一般有现浇混凝土与预制混凝土两类。 二、辅助作业 地下工程辅助作业是配合基本作业的必须环节。一般包括风水电的设计、安装与供给；施工场地的规划与布置；出渣运输计划与设备配置等。 四、施工管理 通过有效的施工管理来保证工程的施工质量与工期，应用科学合理、符合地下工程施工特点的方法与理论，规划组织施工设计，对施工过程中的各个环节进行科学的技术、计划、质量、经济与安全管理，达到高质量、高效益的工程建设目的。 主要手段：编制施工劳动组织设计、充分协调现场施工管理部门与监理机构的关系。 第二节 地下工程施工技术发展 目前急需研究的主要问题 (1) 开发城市地下空间； (2) 规划与修建高水平交通隧道(铁路与公路隧道、地下铁道、城市越江隧道等)。 施工技术发展历史 (1) 1949年之前： 人工挖掘窑洞→规模墓葬(楚墓、汉墓、明定陵等)→第一座窄轨铁路隧道(基隆至台南球狮岭隧道长261m,1887—1889年) →第一座自行设计与施工的铁路隧道(詹天佑;八达岭铁路隧道长1091m,1907年) 。 (2) 1949年之后 第一个里程碑：人力开挖→机械开挖 二十世纪五十年代初，宝成铁路越秦岭隧道采用短小隧道群迂回展线克服地形障碍。段内共34座隧道，最长的秦岭隧道也仅2363m。采用风动凿岩机与轨道式列车施工。 第二个里程碑：小型机械化施工法 二十世纪六十年代成昆铁路修建时，隧道里程占31%。关村坝与沙马拉打隧道长度均大于6km。采用轻型施工机具分部开挖的“小型机械化施工法”，平均单口月成洞100m。 第三个里程碑：重型机具综合机械化配套作业 大瑶山双线铁路隧道长14.295km 。采用新奥法(NATM)全断面施工，液压凿岩台车、衬砌模板台车、大型通风机与高效装运设备等重型机具综合机械化配套作业(144m/月)。 宝成铁路观音山展线(Google Earth版) 宝成铁路——观音山展线 关村坝隧道 金口河与关村坝车站间穿越小瓦山边缘的单线铁路隧道 1966年5月竣工。隧道全长6187m，最大埋深为1650m。 线路坡度大部分为向昆明端的4‰上坡，成都端有一段长374m的曲线，其余5813m全为直线。 采用漏斗棚架先墙后拱法施工。1965年 1月首创中国隧道施工双口每月各超过百米的成洞记录。成都端为138.8m，昆明端为165.8m。 沙马拉打隧道 原名沙木拉打、东方红铁路隧道。1966年11月完成主体工程，为穿越大凉山西部支脉小相岭的单线铁路隧道。 全长6383米，最大埋深600米，线路为人字坡形，变坡点处海拔高2244米，为成昆铁路全线最高点。 全隧道采用支承块式整体道床及洞口风道吹入式通风。 (3) 典型已建铁路隧道施工 ① 成昆铁路米花岭隧道(长9383m) 二十世纪九十年代，成昆铁路米花岭隧道采用瑞典门架式凿岩台车开挖、梭式矿车运渣实现月成洞768m的佳绩，形成单线铁路隧道机械化施工一条龙配套模式。 ② 南昆铁路竹箐隧道 号称天下“第一险洞”，集高地应力、高地热、高瓦斯、大涌水于一身，采用NATM成功建成(世界先进)。 ③ 西康铁路秦岭隧道(全长18.46km;最大埋深1600m) 为分离式单线隧道，采用复合式衬砌结构，圆形隧道断面R8.8