地下建筑结构习题

1）保持永久的弹性状态和具有足够的承压能力，使之适应隧道长期处于“蠕动”状态而产生的接缝张开和错动。

2）具有令人满意的弹性期龄和工作效能。 3）与混凝土构件具有一定的粘结力。 4）能适应地下水的侵蚀。

11、圆形盾构隧道衬砌断面有以下优点：

1）可以等同地承受各方向外部压力，尤其是在饱和含水软土层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为接近，更可显示出圆形隧道断面的优越性； 2）施工中易于盾构推进； 3）便于管片的制作、拼装；

4）盾构即使发生转动，对断面的利用也无大碍。

12、与整体式现浇衬砌相比，装配式衬砌的特点在于： （1）安装后能立即承受荷载；

（2）管片生产工厂化，质量易于保证，管片安装机械化，方便快捷； （3）在其接缝处防水需要采取特别有效的措施。

13、盾构封顶块的拼装形式有两种，一为径向楔入，另一为纵向插入。 14、盾构按多铰圆环计算圆环内力时的几个假定： （1）适用于圆形结构。

（2）衬砌环在转动时，管片或砌块视作刚体处理。

（3）衬砌环外围土抗力按均变形式分布，土抗力的计算要满足衬砌环稳定性的要求，土抗力作用方向全部朝向圆心。

（4）计算中不计及圆环与土介质间的摩擦力，这对于满足结构稳定性是偏于安全的。 （5）土抗力和变位间关系按文克尔公式计算。

15、衬砌本身的抗掺能力在以下几个方面得到满足后才能具有相应的保证： 1）合理提出衬砌本身的抗渗指标。

2）经过抗掺试验的混凝土的合适配合比，严格控制水灰比，一般不大于0.4，另加塑化剂以增加混凝土的和易性。

3）衬砌构件的最小混凝土厚度和钢筋保护层。 4）管片生产工艺：振捣方式和养护条件的选择。 5）严格的产品质量检验制度。

6）减少管片在堆放、运输和拼装过程中的损坏率。

16、顶管技术可用于特殊地质条件下的管道工程，主要有： ①穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、输气、输油管道工程； ②穿越城市建筑群、繁华街道地下的上下水、煤气管道工程； ③穿越重要公路、铁路路基下的通信、电力电缆管道工程； ④水库、坝体、涵管重建工程等。

17、顶管的顶进阻力主要由迎面阻力和管壁外周摩阻力两部分组成。 18、按顶管一次顶进距离长短可分为中短距离、长距离、超长距离三种。 19、按顶管管道内径大小可分为小口径、中口径和大口径三种。 小口径一般指内径小于800mm的顶管；

中口径一般指介于800~1800mm口径范围的顶管； 大口径一般指内径大于1800mm的顶管。 20、顶进力的影响因素： ①顶进过程中的摩擦阻力

9

② 管端的贯入阻力

21、目前常用的顶管工具管有手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式和多刀盘土压平衡式等。22、顶管技术中的中继接力原理

在长距离的顶管工程中，当顶进阻力（即顶管掘进迎面阻力和管壁外围摩阻力之和）超过主千斤顶的容许总顶力、管节容许的极限压力或工作井承受壁后背土体极限反推力三者中之一，无法一次达到顶进距离要求时，应采用中继接力顶进技术，实施分段顶进。使顶入每段管道的顶力降低到允许顶力范围内。采用中继环接力技术时，将管道分为数段，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，后面的管段成为受压后座，前面管段被推向前方。

23、顶进中的方向控制可采用一下几种措施：

（1）严格控制挖土，两侧均匀挖土，左右侧切土钢刀角要保持吃土10cm，正常情况下不允许超挖；

（2）发生偏差，对采用调整纠偏千斤顶的编组操作进行纠正，要逐渐纠正，不可急于求成，否则会造成忽左忽右；

（3）利用挖土纠偏，多挖土一侧阻力小，少挖土一侧阻力大，利用土本身的阻力纠偏； （4）利用承压壁顶铁调整，加换承压壁顶铁时，可根据偏差的大小和方向。将一侧顶铁楔紧，另一侧顶铁楔松或留1—3cm的间隙，顶进开始后，则楔紧一侧先走，楔松一侧不动。这种方法很有效，但要严格掌握顶进时楔的松紧程度，掌握不好容易使管道由于受力不均匀出现裂缝。

1、沉井：是一个上无盖下无底的井筒状结构物，现常用钢筋混凝土制成。 2、沉井（沉箱）结构通常有以下几个特点：

（1）躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗能力强，耐久性能好，内部空间可有效利用；

（2）施工场地占地面积较小，可靠性良好；

（3）适用土质范围广（淤泥土、砂土、粘土、砂砾等土层均可施工）； （4）施工深度大；

（5）施工时周围土体变形较小，因此对临近建筑（构筑）物的影响小，适合近接施工，尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响较小； （6）具有良好的抗震性能。

3、沉井按其构造形式分为连续沉井（多用于隧道工程井）和单独沉井（多用于工业、民防地下建筑）；按平面形状可分为圆形沉井、矩形沉井、方形沉井或多边形沉井等。 4、沉井一般由下列各部分组成：井壁（侧壁）、刃脚、内隔墙、封底和顶盖、底梁和框架。 5、沉井结构设计的主要环节可大致归纳如下： 1）沉井建筑平面布置的确定；

2）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。

（1）参考已建类似的沉井结构，初定沉井的几个主要尺寸，如沉井孔平面尺寸、沉井高度、井孔尺寸及井壁厚度等，并估算下沉系数以控制沉速； （2） 估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。 3）施工阶段强度计算

（1）井壁板的内力计算；

10

（2）刃脚的挠曲计算；

（3）底横梁、顶横梁的内力计算； （4）其它。

4）使用阶段的强度计算（包括承受动载）

（1）按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计算井壁并配筋； （2）顶板及底板的内力计算及配筋。

6、沉井水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和强度两个条件确定。7、沉管法的主要优点： （1）隧道可紧贴河床最低点位置，隧道较短；

（2）隧道主体结构在干坞中工厂化预制，因而可保持良好的制作质量和水密性； （3）对地基的适应性强；

（4）接头数量少，只有管节之间的连接接头。 8、沉管的主要缺点有：

（1）需要一个站用较大场地的干坞，这在市区内有时很难实施，需在远离市区较远的地方建造干坞；

（2）基槽开挖数量较大且需进行清淤，对航运和市区环境的影响较大，另外，河（海）床地形地貌复杂的情况下，会大幅增加施工难度和造价；

（3）管节浮运、沉放作业需考虑水文、气候条件等的影响，有时需短期局部封航。另外，水体流速会影响管段沉放的准确度，超过了一定的流速可能导致沉管无法施工。 9、沉管结构有两种基本类型：钢壳沉管和钢筋混凝土沉管。

10、沉管在管段沉设施工阶段，应采用1.05~1.10的抗浮安全系数，在覆土完毕后的使用阶段，应采用1.2~1.5的抗浮安全系数。 11、水底沉管隧道的特点

采用沉管法施工的水底隧道有很多特点是其它施工方法所没有的： ①隧道的施工质量容易控制。 ②建筑单价和工程总价均较低。 ③隧位现场的施工期短。 ④操作条件好。

⑤对地质条件的适应性强，能在流砂层中施工，不需特殊设备或措施。 ⑥适用水深范围几乎是无限制的，

⑦断面形状选择的自由度较大，断面空间的利用率较高，一个断面内可容纳4~8个车道。 ⑧水流较急时，沉设困难，须用作业台施工。

⑨施工时须与航道部门密切配合，采取措施（如暂时的航道迁移等）以保坑道畅通。 12、沉管管段接头应具有以下功能和要求：

（1）水密性的要求：即要求在施工和运管各阶段均不漏水； （2）接头应具有抵抗各种荷载作用和变形的能力； （3）接头的各构件功能明确，造价适度；

（4）接头的施工性能好，施工质量能够保证，并尽量做到能检修。 13、沉管法如果遇到这种特别软弱的地基土时解决的办法有： （1）以砂置换软弱土层； （2）打砂桩并加荷顶压； （3）减轻沉管重量； （4）采用桩基。

11

1、喷锚支护：是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网联合支护，既可以用于加固局部岩体而作为临时支护，也可以作为永久支护。

2、喷锚支护具有施工及时、与围岩密贴和共同变形等特点，主要作用是加固围岩。 3、中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》（2004）的分级基本执行《工程岩体分级标准》（GB 50218）的方法和思路，主要基于以下考虑：

1）《工程岩体分级标准》是由我国水利水电部门会同铁道部、冶金部、建设部和总参的有关单位共同修订的，该标准为国家基础标准之一，属强制性国家标准。

2）《工程岩体分级标准》是在国内外特别是国内多个部门成果的基础上提出的，是一个各行都能适用的分级标准，对统一我国的工程岩体（围岩）分级方法和标准有利。

3）《工程岩体分级标准》的围岩分级采用定性和定量相结合的方法，将岩石坚硬程度、岩体完整程度两大基本因素和地下水、结构面产状、初始地应力状况作为修正因素，这些分级方法和规定是总结我国大多数围岩分级提出的，已得到了大部分同行的认可。定性和定量相结合，可提高分级的准确性。

4）可以减少采用定性分级造成的误差。 4、喷锚设计在原则上必须考虑下列四个问题：

（1）工程地质条件和岩体力学特性。工程地质条件和岩体力学特性是喷锚结构设计的基本资料，将关系到洞体布局、喷锚支护形式及参数的选取等。

（2）依据不同的围岩压力特点，对拱、墙等不同部位，采用不同的支护参数。对于中等以上的围岩，破坏形式主要为局部失稳而承受松散地压，支护参数的选取遵循“拱是重点、拱墙有别”的原则；而对不稳定围岩，主要承受变形地压，拱墙宜采用相同的支护参数。 （3）喷锚支护设计力求体现喷锚支护灵活性的特点，对于围岩局部和整体加固采取等强度支护原则，对于不同的岩体和不同的部位分别采用不同的支护类型和参数。如缓倾角的层状岩体或软硬互层的层状岩体，宜在拱部采用喷锚支护，而边墙采用喷射混凝土支护。又如岩层走向与洞轴线夹角较小，且为陡倾角岩层时，则必须在易向洞内顺层滑落的边墙上采用喷锚支护。

（4）喷锚支护设计应遵循实测位移评价的原则。鉴于喷锚的灵活性和易补性，使得 有可能将实测位移看作为喷锚设计的一个组成部分。但由于岩体的地质条件和施工条件过于复杂，以致不大可能使所有的实测参数和模拟与实际情况完全一致。 因此，施工期内和施工后的位移观测可以对实际喷锚情况作出客观评价，为修改设计和补充加固提供基础资料。另一方面，也正因为实测位移评价原则和喷锚具有易补性这一优点，可得以避免过于保守的设计，使喷锚支护设计完全可以做到安全可靠及更经济。

5、围岩出现局部失稳的原因主要是由于岩体中的软弱结构面与洞室临空面的不利组合所构成的不稳定块体的掉落和塌滑所造成，应当引起注意的是，不稳定块体并非全是由软弱结构面与临空面切割而成。很多情形下，它是由软弱结构面、临空面以及由于不利受力状态而形成的切割面切割等所组成。

6、岩石结构体的运动状态可能为稳定、崩落、滑动、转动、倾斜等。

1、 基坑支护结构通常可分为桩（墙）式围护体系和重力式围护体系两大类。

2、 桩（墙）式围护体系一般由围护墙结构、支撑（或锚杆）结构以及防水帷幕等部分组成。 3、存有以下一些不确定因素影响到基坑围护结构的设计

12