时间：2022-05-20 06:50:55
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇地下工程论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1防水设计的新理念
近几年来，随着新材料的推广应用和技术进步，促使我们以全新的角度对原有建筑工程地下混凝土防水体系的设计理念，以及技术特性和优、缺点进行了总体分析和研究，指出了传统防水体系设计方面存在的一些误区和缺陷，并打破传统的“一刚一柔”的保守防水理念，提出了以“刚性为主，柔性为辅”的防水结构体系设计的新理念[1]。新设计理念根据目前防水新材料、新技术方面的应用效果和实践经验，提出了注重结构刚性自防水的防水结构体系设计新观点、新方案，并指出地下混凝土自身防水是解决问题的关键，并根据防水等级和设计要求，辅以与混凝土基层具有粘结牢固、且不会引起防水层层间窜水的、刚性或刚柔型的防水涂层相结合的防水结构体系设计方案，放弃使用各类改性沥青基和橡胶类防水卷材做外防水层的传统设计方案。
2防水机理和解决方案
2.1混凝土刚性防水体系的防水机理
主要是通过封闭混凝土中水泥砂浆内部的毛细孔和孔洞缺陷等连通的孔隙结构，来达到防水的目的。根据所用材料不同，封闭微孔的方式也不同。其一，利用混凝土外加剂（如防水剂及水泥基渗透结晶性防水材料中的活性化学物质）在水的作用下，与未水化水泥颗粒所形成的不溶于水的凝胶体，来填充混凝土内部的孔隙结构或微裂缝。其二，利用外加剂（如膨胀剂）或膨胀水泥中的无机膨胀结晶组分，填充水泥石水化硬化初期的孔隙结构，提高了混凝土内部的密实度，堵塞透水通道。其三，利用水性高分子聚合物渗透和填充到水泥石的孔隙结构中（如聚合物混凝土和聚合物水泥防水砂浆、聚合物乳液防水涂料和聚合物水泥防水涂料），直接封闭透水通道。
2.2刚性防水材料的特点和种类
刚性防水材料主要是指将防水材料掺入混凝土和水泥砂浆中，或将其配成浆料涂刷（抹）或渗透于混凝土或水泥砂浆表面，与其共同组成刚性自防水结构体系的材料。它们主要包括：（1）混凝土、砂浆的外加剂（如：各种混凝土、砂浆防水剂、膨胀剂、引气剂和减水剂等）。注：完全刚性。（2）水性高分子聚合物树脂（如：改性乙烯—醋酸乙烯乳液EVA、丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯和环氧树脂、可分散乳胶粉、有机硅橡胶等）。注：刚柔可调。（3）水泥基防水材料（如防水宝、确保时和水不漏等）。注：完全刚性。（4）水泥基渗透结晶型防水材料，简称CCCW。注：完全刚性，并有自修复混凝土微裂缝的功能。
2.3混凝土刚性防水体系的优缺点
（1）优点：在混凝土或水泥砂浆内部形成了自身整体的防水能力，从微观结构上看，处处都形成可靠的防水屏障。（2）缺点：不能适应应力变形所引起的混凝土或水泥砂浆裂缝的发生。但该体系发生裂缝引起渗漏时，要进行修复是非常简单的，且费用也较低。对该体系通常采取综合堵漏的处理方法，作为出现渗漏的补充防范手段。
2.4解决方案及说明
当前最简单和最省钱的解决方案，就是在设计时不使用（或淘汰）沥青基或橡胶类防水卷材做地下混凝土的外防水层，而只使用普通硅酸盐水泥和混凝土复合防水剂，来配制高质量的自防水混凝土作为防水设防，必要时辅以聚合物水泥（乳液）防水涂料或水泥基渗透结晶型防水材料做补充，以提高系统的防水等级。说明一：为什么要淘汰防水卷材众所周知，传统的地下混凝土工程的防水设计，一般要将防水卷材做在混凝土底板的垫层上面，形成一层膜防水层，再将混凝土结构底板浇筑在防水层之上，这种设计方案已经延续了几十年，很少有人提出异议。但实践证明，在工程的实际使用中，这层防水卷材是不可能承受结构混凝土底板与混凝土垫层之间的压应力的，此时防水卷材被建筑物上部重量传递下来的力完全挤压破坏了，早已失去整体防水层的作用了。因此，地下混凝土工程的防水设计只能采用刚性防水为主的防水结构体系的设计方案，所以做好混凝土自身的防水才是关键所在。说明二：为什么要用混凝土防水剂。因为防水剂在混凝土中与未水化的水泥颗粒反应产生的是微膨胀不溶于水的凝胶体，其防水效果是持久可靠的。而有些工程上使用的膨胀剂所产生的是相对不稳定的矿物结晶体，仅有短期效果，而且应用条件也是有限的，用其做混凝土防水是错误的，效果较差风险很大，尤其是在混凝土的耐久性方面是十分不利的[2]。因此，在设计自防水混凝土时应优先考虑使用混凝土防水剂而非膨胀剂。说明三：防水设计规范的限制规范规定对地下工程的防水设计，除了必须有自防水混凝土这道防水措施之外，还要有附加外防水层的设计要求，而且强调要做到刚柔相济，这就是传统设计的“一刚一柔”的防水设计理念。在现实中，由于往往不太重视对自防水混凝土的设计和施工要求，而所做的柔性防水层又出了上述差错，这就是我们现在地下工程渗漏问题严重的根源所在。综上所述，地下混凝土防水工程要做好自防水混凝土是关键，而自防水混凝土的关键是选用何种混凝土外加剂。
3推荐选用的首选设计方案
目前，解决自防水混凝土的设计方案有如下几种：（1）采用复合防水剂配制自防水混凝土的方案。通常是将混凝土防水剂与一些高效减水剂或泵送剂复合使用，替代膨胀剂和其他减水剂的方案。目前工程应用效果比较好的是混凝土防水复合液（如北京大胡子商标的产品），在全国和山东省已有众多工程应用，效果良好。（2）是用水泥基渗透结晶型防水材料。如中核公司的2000或加拿大进口的XYPEX（赛柏斯）等，掺入混凝土或在其表面涂刷使用，使其活性成分激发混凝土中的水泥颗粒，形成新的凝胶物质封闭混凝土内部的微孔结构，达到防水目的。但此方案有时因材料价格较贵，防水费用相对较高。（3）选用与混凝土粘结力好、不会引起结合（粘接）层间窜水的刚柔性或刚性（如聚合物水泥（乳液）防水涂料和聚合物水泥防水砂浆等）防水材料，涂（抹）敷在混凝土表面，起到防水层的作用。这些材料可以与基层混凝土结合牢固，甚至可以渗透到混凝土的表层内部，但对混凝土基层的整体性能要求较高，一般可以作为附加的辅助防水措施使用。上述做法的共同优势都是防水材料与混凝土基层结合形成一个整体的防水机制，即使防水系统个别部位(如结构因温度或受力变形引起的开裂等)破坏致使渗漏发生，也不会引起像柔性卷材防水系统那样发生大面积渗漏，而且堵漏和维修操作简便，费用也较低。因此，我们建议应从设计着手，直接采用第一种方案，即用复合防水剂及其设计方案，在混凝土施工时就配制优质的自防水混凝土，做好混凝土自身的刚性防水体系。如设计有需求时，再辅以第二或第三种方案中涂层的一种，以提高地下混凝土的防水等级和可靠性。这样做的优势是只稍微增加或基本不增加现浇自防水混凝土的成本，并节省了原设计防水卷材的费用，或者将其换成了更可靠的防水涂层材料，而且施工技术和条件比防水卷材要求低、速度快、质量好、综合造价低、后期维护费用少，建设方比较容易接受。
4要注意或应避免发生的问题
（1）地下混凝土工程发生渗漏的现象多种多样，情况也比较复杂。在制定处理方案时，应仔细分析，判明原因，再对症处理。尤其是对底板和侧墙的裂缝处理应十分谨慎，不要轻易使用水性聚氨酯等有机聚合物的压力灌浆材料堵漏。应查看裂缝的位置与受力关系，尽可能选用水泥基渗透结晶型防水材料进行堵漏和防水处理，使修复后的混凝土能通过自愈形成同类材料的结构整体，不要留下结构方面的隐患。（2）对于地下混凝土防水设计方案中，在自防水混凝土表面设计选用聚合物水泥（乳液）防水涂料做防水附加层时，此时该附加层一般可以设计做在混凝土的背水面上[3]，这样施工简便，不影响工期，费用也较低。若地下水对混凝土有腐蚀性时，再做在迎水面上，以保护混凝土不受侵蚀。
5结束语
[关键词]卓越工程师教育培养计划 隧道与地下工程专业毕业设计 教学改革
引言
2010年6月教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）[1]，2011年10月，重庆交通大学入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划，实践性较强的土木工程系为“卓越计划”实施系之一。隧道与地下工程专业（卓越工程师班）从2012届开始招收学生，2016年春期该届学生将进入毕业设计环节。
隧道与地下工程专业毕业设计不仅是学生在毕业前的最后学习和综合训练阶段、培养学生工程素质和工程实践能力的重要阶段，还是从理论学习过渡到实际工作的重要阶段，在隧道与地下工程专业教学大纲中具有举足轻重的地位。当前，人才竞争日益激烈，工程单位工作节奏日趋加快，传帮带的传统已经难以实现，使得毕业设计这个从学校学习到工作岗位的过渡阶段对于毕业生来说变得非常重要，甚至具备了部分“就业前期培训”的职能[2]。毕业设计过渡阶段的特点决定了毕业设计的选题、实施和评价不能仅停留在纸上谈兵的层次，必须要面向工程实际[2]。
本文针对重庆交通大学隧道与地下工程专业毕业设计中存在的问题，进行了适应“卓越计划”人才培养的毕业设计教学改革探讨。首先，分析现有毕业设计的现状和存在问题；其次，基于“卓越计划”的要求和特点，探讨现有毕业设计模式与“卓越计划”要求之间的差距；第三，针对现阶段毕业设计模式的问题进行改革，探索一套与“卓越计划”人才培养相适应的毕业设计模式。
一、隧道与地下工程专业毕业设计现状及存在问题
在毕业设计方面，国外毕业设计都针对实际工程项目，让学生在毕业设计中获得真正的工程经验，为未来的职业奠定基础[2]。而国内高校，毕业设计则更注重理论教学而忽视了工程应用，国内高校在与企业、同行的合作、交流上，尚处于半封闭状态。以重庆交通大学隧道与地下工程专业毕业设计为例，在整个过程中便存在以下种种问题：
（一） 毕业设计选题类型和方法的局限性
隧道与地下工程专业毕业设计选题大多为隧道工程、基坑支护、滑坡治理等工程设计与施工类题目。这类设计任务虽然能与大部分学生今后的工作挂钩，但存有以下两不足：其一是毕业设计选题的科研内容偏少，对于今后从事科研工作的同学来说，需要增加一些偏科研方向的课题；其二是毕业设计选题涉及施工和管理方面的内容不多，对于毕业后从事施工技术和现场管理的的同学来说，需要增加一些这方面的工作。
隧道与地下工程专业和地铁与轨道工程、岩土工程等两个专业同时选题，毕业设计历年的选题方法则存在很大的局限性。“毕业设计动员大会”没有教师对毕业设计题目的主要目的、要求和内容的讲解环节，学生也不能了解全系各位教师所设计的毕业设计题目的全貌。毕业设计选题采用教师在“毕业设计管理系统”网站上挂出题目及要求、内容等，学生自主选择，教师最后加以确定的方式。从往届毕业设计选题结果来看，出现“抢”毕业设计题目的现象。这就直接导致了学生们选择的题目和今后的工作挂不上钩，也非自己内心所想要的题目，教师所设计的题目也未能找到符合条件的学生。
（二） 实际工作程序认识不足
目前，学生的毕业设计大概采用在网络上或者上届的毕业设计中找到类似题目的计算书和图纸等资料，在教师或毕业设计任务书的指引下完成毕业设计的程序。一方面，本系很多教师并未直接从事设计工作和施工技术与管理方面的工作，因此对设计和施工管理整个完整过程的掌握还不是很充分。另一方面，学生对毕业设计的认识仅仅停留于“计算”和“画图”，离真正的“工程设计”还有一段距离，主要原因是学生对真正的工程建设基本程序不了解，更不清楚作为设计人员应该如何与甲方、施工以及工程监理单位打交道，导致毕业之后不能马上与实际工程设计接轨，这些观念都应该在毕业设计教学环节阶段有所体现[3]。
（三） 时间精力投入不足
毕业设计是一项综合性较强的教学任务，要求指导教师具备较高的教学水平和严谨的工作态度，以及土木行业相关工程实践经验[3]。但与此相矛盾的是：1） 部分高校为解决师资紧缺的问题引进大量缺乏工程实践经验的年轻博士，承担指导毕业设计这一综合性和实践性较强的课程，难免力不从心；2） 高校教师兼有教学、科研和学科建设等任务，部分教师甚至还有兼职工作，因此用于指导毕业设计的时间和精力皆不足；3） 高校扩招，存在一位教师指导近十名学生毕业设计的情况，不能做到针对学生各自的特点、兴趣因材施教和抽出更多精力投入毕业设计指导中。
毕业设计通常安排在本科最后一个学期，考研的学生则忙于参加考研学习、复试，很多学生还要参加各种招聘会、双选会，这些都会分散学生毕业设计的精力[3]。另外，签约之后的学生，认为毕业设计成绩的好坏已经无关紧要而轻视毕业设计，甚至把最后一学期当成毕业旅行的最佳日子。因此，学生们投入时间和精力是不足的，存在部分学生半个月、一个星期完成毕业设计的例子。
（四） 毕业设计工作量和质量参差不齐
毕业设计存在依赖电算、忽视理论计算的现象。利用有限元应用软件进行工程设计在各大设计院已经普及，各大专院校工程类毕业设计对应用软件的依赖非常严重。在毕业设计计算过程中，学生往往只注重对软件的操作和应用，而忽略专业基本知识、对规范的理解和具体计算过程的问题，因此对计算结果合理与否无从验证；更有甚者，对软件的操作尚处于一知半解，计算结果和真实值大相径庭。另一方面，利用计算机软件设计出来的图纸一般会存在某些错误，而学生在设计中缺失了基础概念和对规范的理解和掌握，因此不能及时发现并改正这些错误。
毕业设计存在严重的抄袭现象。毕业设计相关题目的设计资料在互联网上皆能找到，甚至高年级的毕业设计资料也能得到，很多学生依葫芦画瓢，有的学生到最后甚至不加思索大篇大段抄袭。在很短时间内仓促完成毕业设计任务，设计资料漏洞百出、施工图和计算书前后矛盾的现象频现。
毕业设计深度和要求不规范的现象。由于毕业设计深度和要求比较模糊，学生们做的毕业设计深度不一致，也不规范，这就使得做得全面的学生毕业设计计算书分量是深度不够的学生的几倍。毕业设计深度和要求的模糊，甚至导致考核标准的不统一。
毕业设计规范更新滞后的现象。土木专业规范近年来更新频繁，这就需要高校图书馆资料做到及时更新，但是大多图书馆更新速度较慢，导致学生不能利用最新的规范进行毕业设计；高校扩招学生人数的增加，导致学生在毕业设计时人均能利用的规范和手册较少，尤其是最近两三年新颁布的规范和规程[3]。另外，网络发达的今天，毕业设计相关最新规范互联网上基本都有电子版本，但是由于学生、甚至教师的主要精力不在其上，导致规范更新滞后，存在与社会现状脱节的现象。
二、隧道与地下工程专业毕业设计模式改革
教育部2010年6月启动的“卓越计划”目的在于通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，按照“3+1”人才培养模式培养造就一大批创新能力强、适应企业发展需要的多种类型优秀工程师[5]。鉴于现行毕业设计模式存在上述四个方面的问题，且而现行毕业设计模式对实践能力的培养尚有欠缺，对创新能力、团队协作能力与综合解决问题能力的培养基本为零。因此，为满足卓越隧道与地下工程专业师培养需求，在隧道与地下工程专业毕业设计模式方面应具有符合“卓越计划”要求的全新模式。
（一）毕业设计题目改革并实行双向选择
毕业设计题目设计方面：将学生走出校门后的实际工作作为毕业设计选题范围和方向，通过需求分析，进行面向实际的毕业设计选题库建设。在具体实施环节上，隧道与地下工程专业主要分为学术研究型、工程设计型和施工技术管理型三个方向。各方面毕业设计选题的数量大概由往届毕业生实际工作方向为指导。
选题是毕业设计能否创新的关键，选择富有科学性、新颖性和创造性的题目作为毕业设计课题，一个很好的毕业设计题目交给一个不感兴趣和不具备完成该选题基本素质的学生做是不合适的，在选题工作中充分尊重学生的个人选题意见，创造条件让学生早一些接触实际题目。
毕业设计题目双向选择方面：毕业设计动员大会前教师应该完成课题申报，并由院系毕业设计领导小组组织论证、评审，确认是否符合要求。“毕业设计动员大会”上，各教师应针对自己申报的毕业设计题目向所有学生讲解和公布，并提出选题学生所具备的条件和并作适当建议。然后，实行双向选择，学生自愿选题、选教师，指导教师依条件选择学生，最终由院系领导小组协调落实学生选定的课题与指导教师。
（二）毕业设计实行双导师制
在高等学校实施培养“卓越工程师”的教学目标，培养创造性人才，教师是关键，这一点在毕业设计工作中显得更为突出[4]。指导教师在毕业设计工作中起着非常重要的作用，直接影响到学生选题、收资、实验、研究论证、论文撰写、答辩等[4]。
基于“卓越计划”具有三个特点，即行业企业深度参与培养过程、学校按通用标准和行业标准培养工程人才和强化培养学生的工程能力和创新能力，同时限于有些青年教师自身的学术水平和工程实践经验，采取优化指导教师的师资队伍措施。通过把一些有经验、有威望、有一定指导工作能力的校外工程师请进来，让他们参与毕业设计的指导工作，有利于毕业设计的质量优化。在毕业设计教学过程中实行“学校导师”和“企业导师”联合指导的双导师制模式[4]，发挥校内外导师各自的优势共同对学生进行课题研究、工程实践和职业发展规划方面的指导，不仅能培养学生独立解决工程实际问题的能力和科学研究能力，同时使学生具备较高的社会责任感、职业素养和团队合作精神，早日与真正的“工程师”接轨。
（三） 完善毕业设计工作方法、工作流程及设计深度和规范化
完善毕业设计工作方法和工作流程是保证毕业设计教学有序、高效运作的先决条件。隧道及地下工程专业借助校企的联合力量制定符合实际工作和学生学习现状的工作方法和工作流程。有了办法、流程，认真、科学、规范地运作，并强调毕业设计中带有共性的东西的统一性，而对于富有个性特点、弹性较大的内容，应充分发挥其个性优势[4]。学校应有对毕业设计工作的具体要求，有完整规范的制度、科学的质量管理和检查评估系统。
对毕业设计计划、选题、实习调研、指导、中期检查、论文撰写、答辩、成绩评定、总结、研究分析等各环节进行科学、系统的规范，使管理者、指导教师明确科学、规范化的要求[4]。针对当前毕业设计图纸、参考资料不规范的现状，隧道及地下工程专业应编写了《样例图集及解说》方面的教参资料，详细阐明了施工图层次的设计深度要求，对图纸规范化和细节要求进行了详细解说，可供学生学习，同时起到了规范毕业设计图纸的作用。
通过规范毕业设计要求，使学生可以提前准备，并知道怎样主动做毕业设计，发挥其主观能动性，激发其强烈的“创新”意识，造就有利于学生创新实践的条件和空间，为培养“卓越工程师”提供强有力的保障[4]。
三、结语
根据“卓越计划”的目的和任务，结合“卓越计划”的三个培养特点，针对现行毕业设计存在毕业设计选题类型和方法的局限性、实际工作程序认识不足、时间精力投入不足、毕业设计工作量和质量参差不齐等问题，对隧道与地下工程专业毕业设计开展教学改革：
（1） 毕业设计题目改革并实行双向选择。将学生走出校门后的实际工作作为毕业设计选题范围和方向，通过需求分析，进行面向实际的毕业设计选题库建设。建立毕业设计选题双向选择制，学生自愿选题、选教师，指导教师依条件选择学生。
（2） 毕业设计实行双导师制。基于行业、企业深度参与培养过程，在毕业设计教学过程中实行“学校导师”和“企业导师”联合指导的双导师制模式。
（3） 完善毕业设计工作方法、工作流程及设计深度和规范化。隧道及地下工程专业借助校企的联合力量制定并完善符合实际工作和学生学习现状的工作方法和工作流程。对毕业设计计划、选题、实习调研、指导、中期检查、论文撰写、答辩、成绩评定、总结、研究分析等各环节进行科学、系统的规范，使管理者、指导教师明确科学、规范化的要求。
[参考文献]
[1]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].2011，1，18.
[2]谢凌燕，潘志宏.面向工程实际的土木工程专业毕业设计教学改革探讨[J].中国电力教育，2013，7：166-167.
[3]黄鹂，郭亚然，董洁.土木专业毕业设计存在问题及对策分析研究[J].山西建筑，2013，39（23）：226-227.
[4]李晓丽，张云峰，孙颖，卢召红，杨宇.基于“卓越工程师”目标的土木工程专业毕业设计改革实践[J].中国冶金教育，2013，32（增2）：57-59.
【关键词】地下工程；抗浮结构设计；抗拔桩
1引言
一般情况下，地下水对主体工程的破坏主要包括局部破坏和整体破坏，其中局部破坏指的是地下结构底板因为受力不均匀导致局部出现了拱起和开裂，使地下水渗入到地下室中，影响地下结构的安全性。整体性破坏指的是地下结构出现了上浮，不仅会破坏底板，同时还会导致梁柱节点位置出现开裂。在地下工程的实际施工过程中，水浮力对建筑物造成的破坏一般是无法避免的。一旦地下结构受到地下水浮力的破坏，会导致地下工程结构的功能和作用无法正常发挥，当出现较大的事故时还会造成非常大的经济损失。所以，地下工程设计和施工过程中，进行抗浮设计是至关重要的一个环节，需要施工人员和设计人员足够重视。
2工程概况
某地下工程为地下明挖4层双跨架结构，工程标准段宽度为19.3m，长度为21.6m，埋设深度为26.7m。地下工程基础结构使用现浇钢筋混凝土筏板基础进行施工，工程设计人防等级为6级，支护桩使用钻孔灌注桩进行施工，并在基坑的四周布置，设计桩体直径为900mm，设计桩长为26.7m，桩中心距离为1400mm,使用C30混凝土。本文以此工程为例，对地下工程抗浮设计进行探讨。
3工程地质条件
本工程从下到上分别为全风化中强微风化层、硬质粉质黏土、可塑粉质黏土层、冲积黏性土层、冲积中粗砂层、冲击粉细砂层、人工填土层，地下水主要为层状基岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，稳定水位埋设深度为1.8~5.2m，平均水位埋设深度为2.9m。地下水位的变化情况和地下水的补给、排泄等有紧密的联系。每年的5~10月份进入雨季，地下水水位会显著提升，水位最大值会达到15.5m，场地中的地下水不会对混凝土结构造成腐蚀，但是会对钢筋造成腐蚀。
4地下工程抗浮设计
通常情况下，地下工程结构上浮主要是因为水浮力大于地下工程侧壁摩擦力和结构重力值，地下室上浮有可能在各种类型的地层中出现，例如比较稳定的卵石层和透水性非常小的黏土层中等。一旦地下水浮力大于结构物重力和侧壁摩擦力便会出现上浮的情况，为了保证建筑的安全性，需要及时采取相应的处理措施。在设计过程中，需要根据工程的地质情况、工程特点、场地因素、环境情况等进行全面、详细的考虑，结合工程的具体情况选择合理的抗浮方案。4.1抗浮方案的选取本地下工程结构底板以微风化岩层作为持力层，对于地面埋深大、地下水位高的地下工程，如果只靠覆土荷载和结构自重是无法达到抗浮要求的。因此，需要结合工程的具体情况设计抗浮措施。常用的抗浮措施主要包括抗浮锚杆和抗拔桩。因为当前抗浮锚杆的耐久性得不到控制，并且底板和锚杆结构位置防水比较薄弱，而地下工程设计使用年限为100a，使用抗浮锚杆不能满足该地下工程的抗浮要求，因此，本工程使用抗拔桩来解决该地下工程的抗浮问题，并选用人工挖孔桩作为围护结构，在围护桩上布置压顶梁和主体结构结合到一起，使支护结构也成为抗浮的一部分。按照地质勘测结果，将设计水位地面以下1m（城建标高15.6m）作为抗浮设计水位，并以此为标准进行抗浮验算[1]。4.2布置抗拔桩本地下工程主体结构以底板支撑到弹性地基平面框架分析结构内力，使用弹簧模拟底层作用。由于该地下工程为双跨设计，在底板跨中会纵向对抗拔桩进行布置。在计算抗浮时，主体结构会承担所有的水压力，为了对抗拔桩所承受的抗拔力进行计算，对地下室纵向1m范围中的长度进行分析。根据《建筑地基基础设计规范》中的规定要求，在验算地下室抗浮稳定性时要可以达到下述公式的基本要求:（1）式（1）中，W为地下室上部作用荷载和地下室自重的和值；F为地下水浮力。在不对结构侧摩擦阻力大小进行考虑时，（2）式（2）中，R为抗拔桩需要提供的抗拔力特征值。标准段上部荷载总重W=覆土重+围护桩自重+（装修层+柱+侧墙+各层楼板）=4343.6kN/m。水浮力：F=258×1×19.4+π×1.352÷4×15×10÷1.35×2=5323.2kN/m（3）R≥1.05F-G=1.05×5323.2-4343.6=1245kN/m（4）一般情况下，抗拔桩都是在柱下布置的，受力模式也是一致的，因此,可以将计算简化为：单根抗拔桩的抗拔力=柱跨长度×每延米需要的抗拔力，但是,对于该工程来说，柱跨9~10m，抗拔桩单根需要承受的抗拔力不会太大。因此,抗拔桩桩距取值为柱跨的一半。（5）式（5）中,up为桩的周长，up=πd，对于桩底桩（扩地直径为D），在桩长/桩径≤5时，up=πD；qsia为桩侧土摩阻力特征值，微风化岩qsia=400kPa；λi为抗拔桩的摩擦阻力折减系数，微风化岩λi=0.7;li为抗拔桩长度；G0为桩自重，地下水位取有效重度。本地下室工程设计扩地直径为1.8m，抗拔桩直径为1.3m，桩长为5.5m，经计算，单桩抗拔承载力特征值大小为：Rω=π×1.8×0.7×400×5+0.9×119=8020kN（6）在布置抗拔桩时，本工程采用两种方式进行布置，一种布置在两柱中间梁下以及柱子下，见图1a;另一种是均匀布置在两柱之间的梁下，见图1b。4.3计算地下工程抗浮情况使用壳单元对各层楼板进行模拟，底板、柱子、抗拔桩和梁使用杆单元进行模拟，因为本工程抗拔桩底部做了扩大，使用抗拔桩底部对边界条件进行固定和约束，在结构四周布置土弹簧模拟约束周围土体结构。水浮力分项系数取值为1.05，结构自重分项系数值为1.0，以围护桩自重作为荷载在顶板侧墙进行加载。使用这种方式进行模拟，不仅考虑了底纵梁和抗拔桩共同受力下变形协调性，同时也考虑了抗拔桩混凝土弹性模型，不会出现传统计算方法中将抗拔桩作为底梁不动支座的情况，计算后得到的底纵梁内力和抗拔桩拉力和实际情况更加符合。4.4计算结果分析根据计算结果可以证明，在使用图1a的方式进行布置时，桩下和桩间抗拔桩的抗拔力分别为4400kN和7000kN，后者为前者的1.6倍，这两种桩型配筋存在非常大的差异。底纵梁柱下负弯矩大约为4600kN•m。如果使用图1b的桩基布置措施，那么抗拔力为5700kN，抗拔桩可以均匀受力，底纵梁柱下部的负弯矩为3100kN•m，受力更加的合理。4.5抗拔桩配筋在进行配筋时，要保证抗拔配筋的受力度可以达到要求，此外，由于桩身长时间位于地下水位下，地下水会对钢筋造成一定的弱腐蚀。因此，要求桩身裂缝宽度不能超过宽度限制，以免桩身钢筋被腐蚀[2]，因此,接缝的宽度要控制在0.2mm以内。经过计算证明，桩身配筋主要是为了控制裂缝，因此，配筋量一般情况下会比较大。一般可以根据桩径的3倍确定桩距，尤其是当抗拔桩处在底纵梁下部时，在确定桩截面后需要对钢筋笼的具体情况进行考虑，为了防止底纵梁和抗拔桩之间产生冲突，需要控制好配筋率。
5结语
综上所述，在进行地下工程设计时因为水位变化比较大，一般会将抗浮桩布置在纵横墙交叉处、柱子下面等位置，同时，抗拔桩也会发挥承压桩的效果。本工程在进行抗浮设计时，在柱距比较大且抗拔力比较大时，抗拔桩一般对称分布在柱子的两边，以保证抗拔桩可以受力均匀，在对抗拔桩裂缝进行控制时，需要将单根桩的抗拔力控制好，防止配筋密度过大。
【参考文献】
【1】高海.地下水对某已建地下结构的浮起作用分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.
关键词：地下建筑专业；地下建筑结构；教学内容；教材
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）48-0089-02
一、引言
随着我国经济的不断发展，城市房地产、交通、市政、矿业、水利水电和国防等行业的基础设施建设规模也不断扩大，地下工程行业也迎来了前所未有的发展机遇。大量的地铁隧道、公路隧道、地下矿山、地下电站和地下洞库及城市地下空间亟待修建，因此，行业的发展也亟需大量的专业人才。如何培养一大批合格的能适应行业发展要求的专业人才成为高等学校面临的重要挑战。
作为土木工程行业的重要分支，地下建筑专业虽然具有很长的发展历史，但由于其所处地质环境的复杂性，其基本理论相对于其他学科发展较为缓慢。近年来，随着其他相关行业新理论、新材料、新工艺和新技术的发展，地下建筑专业理论也有新的发展。然而，高等学校本科教学的相关教材却难以满足行业发展的要求，导致出现了教材内容与工程实践脱节、毕业生实践能力差等突出问题。为此，通过对比研究国内高校地下建筑、隧道工程等专业开设的《隧道工程》、《地下建筑结构》和《地下工程》等专业教材，对适应行业发展的《地下建筑结构设计》教学内容进行了研究。
二、目前《地下建筑结构设计》课程内容存在的问题
随着地下建筑工程方面人才需求量的日益增大，国内开设土木工程类专业的许多高校均开设了地下建筑或隧道方面的必修或选修课程[1-5]，采用的教材大致有十余个版本，且许多版本的教学内容体系相似，随着行业的发展，教材中的相关理论稍显陈旧，部分内容与工程实践脱节，已难以满足学生的工程实践需要。
（一）地下建筑结构的新材料
随着新奥法的发展和建筑材料的发展，地下建筑结构的材料逐渐由传统的钢筋和混凝土向新型材料发展。如传统的整体式衬砌逐渐被复合式衬砌所代替，而复合式衬砌的材料演变发展迅速，如隧道支护结构可包括：素喷混凝土、钢纤维喷射混凝土、树脂纤维喷射混凝土、钢锚杆、树脂锚杆、机械锚杆、超前管棚、超前小导管、模筑混凝土、预制混凝土管片、钢管片、各类防水卷材、内装材料和注浆材料等。而传统地下建筑结构课程内容中涉及的新型建筑材料方面的内容较少。
（二）地下建筑结构计算的新方法
地下建筑结构不同于地面建筑，其结构与地层紧密联系，传统的地下建筑体系计算方法是以结构力学为基本理论的荷载结构法，但该方法一方面力学简化不科学，另一方面计算过程较为复杂。随着计算机科学的发展，传统的荷载结构法与有限元理论相互结合已经形成了新的结构计算方法。另外，地层结构法也随着岩土力学的发展得到广泛的应用，已经成为复杂地下结构的首先计算方法。目前国内发行的大学教材中，仍以介绍传统的计算方法为主，新的方法的基本思路、原理和方法，学生难以接触和掌握。
（三）地下建筑结构的新形式
随着地下建筑结构专业的发展，许多新型地下建筑结构形式逐渐发展起来。传统常见的地下建筑结构主要是隧道，而近年来其他形式的地下建筑结构也日趋增多，如沉管隧道、管幕法隧道、TBM法隧道、顶管法隧道、沉箱结构、大型地下厂房、地下贮藏库等。目前交通类的大专院校主要学习的是隧道工程，其他地下建筑结构涉及较少，而讲授地下建筑结构的院校则对各种结构的涉及面也较窄，且关于隧道结构方面的内容也不全面。
三、《地下建筑结构设计》课程内容改革
随着地下工程专业人才需求量的增加和新技术的不断发展，面向工程实践，以培养实际工作水平和能力为核心，适时的调整《地下建筑结构设计》的课程内容设置十分必要，是以“教学”为主高校相关专业的重要工作内容。
地下建筑结构形式多样，同时地下建筑结构设计与工程地质、结构力学、岩体力学、土力学、钢筋混凝土学、现代土木工程数值模拟技术等专业课程密切相关，如何将其独立同时又不割裂与其他课程间的密切关系是教学内容和教学方法改革中的难点。因此，考虑该课程与其他课程的关联性和地下建筑形式的多样性，可将内容分为以下三部分。
（一）基本理论与基本概念
地下建筑结构基本理论与基本概念的讲授是培养工程师专业素养的关键环节，主要讲授内容应包括：地下建筑结构的基本概念、地下建筑结构设计的基本方法、地下工程的围岩分级方法以及地下工程与围岩的相互关系、地下建筑结构的荷载、地下建筑结构的材料和地下建筑结构的计算理论等内容。这部分内容充分考虑了该课程与其他课程的交叉融合，可让学生清晰认识到课程与其他课程的区别和联系，同时在整体上把握复杂多样的地下建筑结构形式的共性以及结构设计的核心原则和思想，同时应向学生介绍最新的地下建筑结构设计思维和技术。
随着建筑材料学科的发展，地下建筑结构支护所采用的新材料越来越多，因此认识了解新材料的类型、应用范围和性能等是提高学生实践水平的重要方面，因此地下建筑结构基本理论与基本概念应介绍常用和新型的建筑材料，如素喷混凝土、钢纤维喷射混凝土、树脂纤维喷射混凝土、钢锚杆、树脂锚杆、机械锚杆、超前管棚、超前小导管、预制混凝土管片、各类防水卷材、内装材料和注浆材料等。
由于地下结构与地层关系密切，理解结构与地层的相互作用是后续内容的重要前提，因此，应独立重点阐述，这部分内容也是与传统教材差别较大的部分。同时，新的地下建筑设计理论更侧重于“围岩控制”，因此该核心原则和思想也是重点教授的内容，因而教材内容还应涵盖地下工程围岩分级方法以及地下建筑工程地质分析方法等方面的内容。
（二）隧道结构设计
隧道是地下建筑结构的最常见的形式，也是毕业生工作后主要的工作对象，因此这部分是课程的核心内容。同时，隧道结构形式多样，其结构形式差别较大，设计方法也有所不同，因此课程内容设置应以隧道结构形式进行安排，该部分内容应包括：隧道工程的勘察、隧道结构的总体设计、洞门与明洞设计、新奥法隧道支护结构设计、盾构法/TBM法隧道管片式衬砌结构设计、沉管法隧道结构设计和其他隧道结构形式等内容。在课程讲授过程中，应重点介绍结构的特征、工作原理、结构构造和设计计算方法，同时也应介绍实践中工程师常要面对的隧道设计的基础工作。其中，在隧道结构设计计算方法内容中，传统教材中主要介绍的是结构力学的计算方法，而在实际生产中用于弹性地基理论和有限元技术的发展目前基于“荷载―结构”模式的有限元计算方法已成为主流的计算方法，因此在此内容中应介绍传统的计算方法，并掌握新的计算理论。
（三）其他地下建筑结构
除了隧道以外，还有多种地下建筑结构形式，而随着土木建筑专业各领域的交叉渗透，毕业生面向的工作对象往往不只局限于隧道结构，因此学生掌握和了解其他地下建筑结构形式的设计也是十分必要的。该部分内容包括：基坑支护结构、地下商业街、停车场和附建式地下结构、沉井和沉箱结构、大型地下洞库和其他地下建筑结构形式。此类地下结构形式结构复杂，形式各异，主要应以介绍结构构造为主。在计算理论方面，目前复杂结构的设计主要以“荷载―结构”计算模式的有限元计算方法为主，对于大型地下洞库和地层条件复杂的地下结构则应介绍目前流行的“地层―结构”计算模式的有限元计算方法。
四、结语
随着地下工程行业的发展和人才水平需求的提高，《地下建筑结构设计》课程内容亟需根据专业和行业的发展进行适当的调整，同时随着土木建筑专业各领域的交叉渗透，毕业生面向的工作对象多种多样，因此让学生掌握结构设计的核心思维和最新的方法和技术，认识和熟悉常见的地下建筑结构形式，掌握其设计方法是十分重要的。以面向工程实践需求和毕业生实践能力提高为核心教学目标，对《地下建筑结构设计》课程内容进行了探讨，构建了面向工程实践的新的地下建筑结构课程内容体系，希望对地下建筑学科的发展具有积极的意义。
参考文献：
[1]陈建平，吴立，闫天俊，许文峰.地下建筑结构[M].北京：人民交通出版社，2008.
[2]刘增容.地下建筑结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[3]朱合华，张子新，廖少明.地下建筑结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
关键词：可靠度地下结构岩土参数概率特征
1.前言
地下结构和其它岩土工程一样，在整个设计过程中存在大量的不确定性。传统方法设计时用一个笼统的安全系数来考虑众多不确定性的影响。对各参数、变量都假定未定值。这就是常规的定值设计法。虽然以后对某些参数（如材料的强度）取值时也用数理统计方法找出其平均值或某个分位值，但未能考虑各参数的离散性对安全度的影响。所以安全系数法不能真正反映结构的安全储备。
60年代末期，数理统计和概率方法在结构设计中成功应用，鼓励和启发了隧道工作者寻求用概率方法研究地下工程中各种不确定性并估计他们的影响。进入70年代，可靠度分析方法扩大到更多的设计领域。但是，这种方法仍然受到一些岩土工作者的反对和质疑。原因在于岩土工程本身的机理比较复杂，有些问题还没有充分认识；岩土工程概率方法还处在发展阶段，不少概念还不很明确，计算方法也不够简便；一些人对概率论和方法不很熟悉。这些困难也促使一些岩土工作者潜心钻研，他们吸收地面结构概率分析成果，针对岩土和地下工程的特点开展专题攻关，虽未完全解决技术上的关键，也取得了可喜的成果。研究表明，概率和可靠度分析方法在不确定性越严重的问题中越能显示出活力来。
1992年，国家技术监督局《工程结构可靠度设计统一标准》，作为其它各类工程结构设计共同遵循的准则。铁路、公路、水利、港口等行业先后开展结构设计统一标准的编制工作。作为上述各类工程的重要组成部分的隧道及地下工程，采用概率极限状态设计也提到日程上来。一些技术难题有待继续攻克，实用化问题也要同时解决。目前，可靠度分析在地下工程中的应用正在经历由粗糙到精细，由简单到复杂再回到简单并进入实用这一过程。
2.岩土参数概率特征的研究
确定围岩的物理力学参数和原始应力状态时分析地下结构力学行为的先决条件。对于重要的大型结构（如水电站地下厂房等）通常要在周围地层钻孔取样并进行一系列试验以取得有关参数。交通用途隧道纵向长度比横向长度大得多，经过的围岩也化，通常按各类围岩的综合力学参数进行计算。引入可靠度后，必须考虑这些物性参数的概率特征。这方面的研究成果对地下结构可靠度分析至关重要。
2.1围岩分级判据的可靠性研究
一般隧道设计时都要现场确定该隧道所处的围岩类别。各种围岩分类法都有各自的一套标准。但由于标准本身常存在模糊性或不确定性，或者不同人对标准的理解和处理不尽相同，不同人对同一围岩的评价结果总体会趋于一致，具体还不会完全同一。围岩分类的随机性值得我们进一步研究。
我国在围岩分类和分级方面已有不少成果，可惜各部门还不统一。东北大学林韵梅教授等提出围岩稳定性动态分级法，李强提出模糊聚类分析法。在动态分析法中对分级判据的分布进行初步分析，应用数理统计方法对分级判据进行研究。在定义分级判据可靠性的函数上，用柯尔莫洛夫法对其分布规律进行检验。还提出了分级标准和分级方法的评价准则。
2.2地质资料的概率处理
对于大型地下工程和重点长大隧道都要进行比较细致的地质勘探。但要从有限的勘探资料中获得隧道全长或大型地下工程周边围岩的地质状况和有关参数，必然存在不确定性和偶然性。用概率法可减少误判的机率。例如长江科学院包承纲研究员等以概率方法处理水坝地基钻孔之间的地层分界线，取得更为合理的结果。
地层中常有一些异常地质点存在，如软弱夹层、空洞等。他们对地下工程施工和运营有很大影响。为此，首先要弄清楚它们出现的可能性、大概的位置及其性质，然后通过可靠度分析法去分析它们的影响。Bercher(1979)及Tang(1987)等都对某地区在给定钻孔布置与地质历史推断情况下，对异常地质出现的概率和统计特征做过估计，先给予一个不出现异常的先验概率，然后根据一系列钻孔资料按Bayesion公式推得修正的不出现概率和联合分布。
2.3土性参数的随机场研究
据研究，土性参数变异系数可达0.29，比计算模型的不定性影响大得多。土性参数概率特征经历了两个阶段。早期研究建立在随机变量基础上。后期研究集中在随机场理论的应用上。
不难理解，岩土工程的性状是由某一空间范围内岩土的平均特征所控制。根据一个个试样求得的统计特征称为点特征。点特征与空间特性之间由一定的关系。空间平均特征的方差应小于点特征的方差。控制岩土工程可靠度的是土性参数的空间平均值方差而不是点方差。因此，土性参数的概率分析是一个随机场问题。对于空间分布的地层，由于沉积和埋藏等条件的联系，不同点之间虽有差别又有一定的相关性。这种相关性将随二点距离的增大而减弱。相关距离是岩土可靠度随机场研究中的一个重要参数。有关学者提出了相关距离的物理意义、集合意义及实际计算方法，提出了不同地层相关距离的年经验值。研究了不同统计方法的参数对可靠度分析的影响。
2.4岩体特性统计特征的研究有待加强
近几年由于土坡稳定、桩基承载力及地基承载力等方面可靠度分析实用化的需要，推动了土体概率特征的研究。而土性概率特征的研究成果又促进了上述几种典型工程实用可靠度分析。由于岩体的本构关系更为复杂，节理、裂隙、层状等对岩体特性影响更多，岩石地下工程计算模型不定性更为突出。对于众多不定性相互作用的岩石工程，更需要可靠度分析。国内勘察设计部门也积累过大量岩石资料，但用概率方法加以整理的参加横过较少。日本在这方面做过的工作值得重视。他们对各类围岩（如花岗岩、闪绿岩、砾岩、砂岩、泥岩等）的主要指标（如单轴抗压强度、压缩变形系数、抗剪强度、干密度等）的分布特征，均值及变异性以及相互关系等都做过分析整理，这些资料可供参考。
3.作用效应随机分析方法的成果
作用效应是可靠度分析中重要的综合随机变量，它占用很大的计算工作量。地下结构作用效应的定值分析方法不论是“荷载—结构”模式或“地层—结构”模式，目前大多采用有限元分析，考虑空间作用时还用三维有限元。对裂缝、节理发育的岩石地层主要有两种方法：
a.仍然利用连续介质力学理论，但要寻求反映不连续岩体特点的本构关系或把节理裂隙的力学性质作为附加条件加以考虑，然后求解；
b.应用块体理论，寻求关键块。利用量测到的位移信息反求地层的力学指标也是常用的方法。引入可靠度以后如何在上述各方法基础上进行随机分析时必须解决的问题。
3.1随机有限元的进展
有限元法在随机介质中的应用始于70年代初期。当时主要用于岩土理论与应力分析。其基本思路是采用蒙特卡洛模拟法。该法建立在大量确定性计算基础之上，费用较为昂贵。结构静力计算的随机有限元法70年代中期由瑞典的K.Handa首先提出，80年代末日本的Hisada和Nagagri等对随机有限元作了较为系统的研究。至此以后随机有限元理论朝着两个方向发展，一是基于摄动展开的有限元统计分析；另一是随机场的局部平均。具体的方法有：纽曼随机有限元法；随机有限元最大熵法；有限元一次二阶矩法；随机有限元响应面法；摄动随机有限元法等。上述各种方法各有其特点，有的理论上较为严密，但计算量大；有的较近似而计算简便。响应面法，摄动法及蒙特卡洛法在我国隧道可靠度分析中都已实际应用。
作为随机有限元的深入，有人还提出非线性随机有限元，但该理论正处于尝试中。采用目前流行的随机有限元通常只能确定荷载效应的某些数值特征，如均值、方差、相关矩等，难以确定荷载效应的概率分布及高阶矩，故还不能很好的满足可靠度分析的要求。蒙特卡洛法可求出概率分布，但计算量较大。成都电子科技大学张新培教授提出了改进的随机有限元法。该法以有限元为基础，利用荷载列阵与刚度矩阵各元素之间特征函数确定结构各单元荷载效应的特征函数，再根据特征函数与分布密度函数及数字特征的关系，求出荷载效应分布密度函数积极数字特征。此法概念简单，容易实行，较好地满足可靠度分析的要求。
3.2随机块体理论的提出和应用
块体理论是我国学者石根华和美国学者R.Goodman首先提出的岩体工程分析方法，为岩体洞室和边坡稳定分析开辟了新的途径，在国际上受到重视并得到日益广泛的应用。块体理论中关于岩体被不连续的空间平面切割成分离块体以及切割面上的力学参数c、Φ等都作为定值。由于实际岩体不连续面形成因素复杂，同一组不连续面的产状在一定范围内发生变化，连续空间平面切割成的变形状空间块体具有随机性。切割面力学参数也使随机变量。因此更适合概率分布。河海大学王保田、吴世伟提出的随机块体理论，用随机抽样法寻找可动块体的概率，并用一次二阶矩法求关键块的概率。二者结合可较好的解决已知结构面产状概型和力学性态是随机值的问题。南京航空专科学校的张广健等应用随机块体理论编制出计算程序，用以对隧道围岩稳定性进行可靠度分析，求得各类围岩的块体稳定可靠指标。所得结论与设计和施工经验基本一致。若能用现场实测数据统计分析，其结果将更能反映工程实际。
3.3三维随机边界元法的提出
地下结构的有限元分析特别是三维分析需要划分许多单元，计算机工作量和对计算机内存的要求都很大。特别对无限区域的课题，在一定范围内离散将忽略外方广大区域的影响而带来误差。因此人们的注意力又转到一些边界解法上，相应的边界单元法得到发展。隧道的边界元分析有其明显的优点，日益受到国内外重视。针对地下结构分析中参数都具有明显不确定性的特点，随机边界元法的研究和应用将对隧道可靠度分析起到新的推进作用。
武汉水利电力学院潘国宁等提出的三维随机边界法是将边界元计算过程作为函数转换过程，再参数取值时对函数过程做泰勒展开。通过边界计算得到应力和位移的均值；然后计算有关变量对参数的一阶导数和二阶导数在取均值时的值。最后考虑参数的变异性来分析计算结果的变异性。此法公式简洁，计算工作量小，对隧道分析有重要参考价值。
3.4围岩参数的随机反分析
由于围岩的物理力学指标不容易确定，现场取样试验或直接测试资料也只是得到点特性而不是我们所要求的围岩空间平均特性。因此，利用施工监测得到的位移信息反演求出围岩参数的方法在一定条件下能满足地下结构分析的要求。目前定值的反演分析比较成熟，已开发出很多程序可供应用。但是反演分析所依据的信息实际是带有一定离散性的随机变量，可靠度分析也要求反分析的结果能表示出概率特征。因此，随机反分析也逐渐受到重视。专门著作《反演理论》对反分析概率化有重要论述。同济、北方交大、西南交大岩土和地下工程专业的博士研究生的论文都曾涉及隧道随机反分析问题。目前采用的方法有传统的蒙特卡洛法、随机摄动法。
4.针对岩土工程特点的可靠度分析方法的新发展
《工程结构可靠度设计统一标准》在附录一中推荐用一次二阶矩法计算结构的可靠指标。同时指出对于变异系数很大、极限状态方程非线性程度很高等情况，宜用更精确的方法计算。岩土物性变异性比较大，常呈现一定的相关性，如内摩擦角与内聚力之间负相关，容重与压缩模量、内聚力等正相关。忽视这些相关性，会使计算结果出现误差。而一次二阶矩法是假定基本变量间是相互独立的。
目前针对相关性提出两种一次二阶矩的改进方法。一是将相关变量变为互不相关的变量，新变量的方差矩阵是由原变量标准化后的方差矩阵构成。另一方法是将极限状态方程的标准差展开后求得分离变量作为新变量的灵敏系数，在新的灵敏系数重反映与之相关的另一变量的影响。前法适用于多个相关的基本变量，后法只适用于两个相关变量。
对于非线性极限状态方程，用当量正态法有时计算误差过大，有时不易收敛。此时将蒙特卡洛模拟引入可靠度分析中，只要模型次数多就能得到精确的失效概率值。对于很小的失效概率需要很大的模拟次数。为节省机时，可从计算方法上改进。为避免概型拟和引入的误差，采用高阶矩发值得进一步探索。
对于一些判别准则易受人为因素影响的问题，也可将模糊数学方法引入可靠度分析中，发展成为模糊可靠度分析法。坑道稳定性位移判别的方法和准则就有很多主观和客观不确定性因素，坑道稳定性模糊概率分析法，把“坑道稳定性”作为一模糊随机事件，求其模糊概率，用模糊统计分析试验法结合专家综合评判来确定地下坑道周边位移与坑道稳定性的隶属函数，推导出坑道稳定性可靠度计算的一般表达式。
5.围绕《铁路隧道设计规范》的修订，隧道可靠性
铁路隧道在我国地下工程中占很大比例，第二层次的《铁路工程可靠度设计统一标准》也已。第三层次的铁路各专业设计规范可靠度设计修订工作已提上日程。针对人们对可靠度理论在隧道中的应用有怀疑态度甚至否定这一情况，铁道部先组织几批专家进行“以可靠性理论为基础修订铁路隧道设计规范的可行性研究”，得出可行的结论，并分别从“荷载—结构”模式、“地层—结构”模式和以工程类比为基础的经验设计模式等几个方面提出实现可靠度设计的途径和需要攻关研究的课题。该项研究经铁道部组织专家评审验收，人为结论正确，所建议的隧规改革目标明确，路径可行，可作为今后隧规改革的指导性文件。
为了使铁路隧道设计规范按可靠度设计加以修订这一难度较大的工作能逐步深入开展，铁道部主管部门已立项开展《按可靠度理论修改隧规的基础性研究》。研究内容包括围岩物性指标及深埋隧道围岩松动压力统计特征研究；浅埋隧道覆土荷载统计特征研究；明洞、棚洞填土荷载统计特征试验研究；衬砌混凝土偏压构件抗力计算方法及偏压强度统计特征研究；隧道衬砌几何特征研究等。由铁路各高校分别承担。铁路高校研究生论文选题也开始转向隧道可靠度设计这一领域。
与此同时，有关院校对人防工程按可靠度设计也提出过方法及若干建议。水电部门针对工程特点正对隧道工程的作用及作用效应进行统计参数整理。
关键字 隧道防排水 多道设防
一．前言
我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，在公路建设中过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。据统计资料[1, 2]，汽车翻越山岭平均时速不足30 km，不到经济时速的一半，汽车的机械损坏和轮胎磨损极为严重，低等级道路的汽油耗量比高等级公路多20% ~ 50%；而且劈山筑路会造成许多高边坡，在南方雨量充沛地区，它严重破坏自然景观，并造成塌方滑坡和水土流失，所以在山岭重丘地区修建高等级公路时，为缩短公路里程，改善线形及保护环境，昔日那种“逢山尽量绕着走”做法，将被开凿公路隧道所代替。隧道作为道路结构的组成部分，既能保证最佳道路线形，便利行车，又可有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害，提高行车的安全性和可靠性，同时又能和当地环境相协调，保全自然景观。
但是据统计，在我国既有隧道中，大多隧道都存在不同程度的病害。隧道病害的类型主要有水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀，其中最常见的病害形式是隧道渗漏水。现有资料表明，国内有近1/3的隧道存在着衬砌结构的渗漏水问题。渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，施工缝部位渗水、淌水、局部涌水、涌泥等（如图1-2所示，），在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道路路面形成冰堆、冰坡等。
1 拱顶滴水 2 拱顶渗水
隧道渗漏水与其他病害是密切相关的。由于水的可流动性和水压的传递性，隧道衬砌结构往往都是承受较高的水头压力，在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏水的通道。反之，渗漏水又加速各种病害的发生和发展，影响隧道的使用性能和使用寿命。因此，隧道渗漏水实际上是隧道各种病害的综合反映[1, 3]。
隧道渗漏水危害极大，主要危害表现在以下几点：
（1）由于衬砌渗漏水，造成隧道侵蚀破坏，特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀性更严重，影响隧道结构的耐久性。
（2）路面积水，环境恶化，降低了路面与轮胎的摩擦力，威胁行车安全。
（3）寒冷地区反复的冻融循环，造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；在衬砌与围岩之间，由于冻胀引起拱圈变形破坏。
（4）渗漏水增加洞内湿度，降低隧道各种附属结构及设备（如风机和灯具等）的工作效率和使用寿命。
（5）隧道渗漏造成地表水和含水层水大量流失，破坏周围水环境，造成环境灾害。
鉴于以上渗漏水对隧道运营所产生的种种严重后果，因此对隧道防排水结构进行深入的研究，采取一些合理有效的防治措施，以确保隧道的防排水结构的耐久性，进而保障隧道的长期、安全、稳定运营。
二、国内外研究现状
公路隧道作为一类地下建筑，它的防水技术经过几十年的发展，已有了许多成功的经验。目前国内外关于隧道的施工方法有：矿山法、盾构法（TAM）和沉管法三种。国内山岭公路隧道，主要采用矿山法中的新奥法进行设计和施工；盾构法常用于城市地下工程；沉管法主要应用于海底隧道、过江隧道的施工。隧道防水技术主要有三种类型[1 ,4, 5]：一是从围岩、结构和附加防水层入手以防为主的水密型防水；二是从疏水、泄水入手以排为主的泄水型或引流自排型防水；三是防排结合的混合型防水。国内外隧道基本上本着“多道设防”的原则，它的防排水技术主要表现在以下几个方面：
1、复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成，防水层常采用PVC、ECB（乙烯―醋酸乙烯与沥青共聚物）、EVA（乙烯―醋酸乙烯共聚物）、LDPE（低密度聚乙烯膜）及HDPE等材料。复合衬砌防水是隧道新奥法施工的基本形式，被广泛应用于国内外大量隧道工程中。如日本的北陆新干线―间濑隧道、东京湾渡海公路海底隧道，北京西单折返线地铁以及京九铁路五指山隧道等，均采取了复合衬砌防水。复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间，表面光滑，除了防水，它还能减少喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力，防止二次模注混凝土产生裂缝。
2、二次衬砌防水。二次衬砌防水是盾构隧道的一种防水技术，在盾构隧道内侧，增加二次衬砌，使隧道内的水分和氧气与一次衬砌隔绝，这样不但可以防水，而且可以对一次衬砌接头的金属构件和螺栓起防腐作用。
3、单一衬砌防水。单一衬砌防水可认为是新奥法的一种延伸，分内防水和外防水两种。
4、排水法防水。这种方法通常与其它防水方法结合使用，很少单独使用。
5、注浆防水。注浆能起到提高隧道围岩整体性、有利于改善衬砌所受压力，它属于隧道介质防水，其有效性可以通过注浆后达到的渗透性来评价。
目前，国内外对隧道防排水处理主要注重事先防御，集中在隧道防排水设计上，公路隧道防排水形式设计基本采用全封闭型，即从围岩、结构或附加层着手，拒水于工程结构之外，采取多种措施，千方百计不让地下水进入工程内部。我国《地下工程防水技术规范》（GBJ 108―87）对地下工程的防水提出了总的治理原则，即“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。
五、隧道防排水工程实例
贵阳市贵金线黔灵山隧道左线全长1578 m，右线全长1600 m，属于长隧道，结构形式为单洞三车道小间距隧道。本隧道防排水方案采用了“多道设防”。除了隧道自身完善的排水系统外，还综合采用了小导管注浆堵水、隧道二衬自防水、洞口及地表截水沟截水、隧道出口路面设置拦水沟截水等多道防排水措施。隧道防排水遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。
隧道明洞段采用双层土工布夹防水板及粘土隔水层防水，采用碎石盲沟及φ110PE排水管排水；洞内复合式衬砌采用土工布加防水板防水，环向采用Ω弹簧排水管，墙脚纵向排水管采用φ110双壁打孔PE管，横向采用φ100mm PE排水管等排水。沉降缝、变形缝处均设10mm(厚) ×300mm（宽）橡胶止水带和10mm(厚) ×300mm（宽）背贴式止水带，施工缝处设带注浆管的橡胶止水条和10mm(厚) ×300mm（宽）背贴式止水带止水。为了使隧道内冲洗水和围岩渗水分开排放，隧道洞内全长设中心排水沟，以横向PE排水管连通纵向双壁打孔PE管和中央排水沟，引水至洞外，中心沟以及边沟在洞外均引入路线排雨水管沟；此外，中心排水沟每100m设沉沙井和检修井，为了保证行车安全，检修井井盖采用采用和路面同级混凝土满浇，浇注时用4mm木条和路面板隔开，检修时凿开混凝土盖板，检修完后再用混凝土将井口封严。纵向排水管每50m设检查井，使洞内形成便于检修的防排水体系。隧道洞门上方仰坡坡顶5m以外设置洞顶截水沟，引地表水至路基边沟或洞门外侧自然沟谷，隧道冲洗水通过道路两侧设置的排水边沟排出隧道，隧道二衬采用防水混凝土，抗渗等级为S8。
目前黔灵山隧道已经通车运营两年，隧道防排水效果良好。
六、结语
目前对隧道的防排水及渗漏水的防治的研究和工程实践己取得了丰硕的成果和经验，依据“多道设防”，遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，能有效的解决隧道的防排水问题，但是在隧道衬砌防排水结构耐久性、防排水材料耐久性对隧道防排水效果影响方面的研究较少。而大量的耐久性研究集中在对房屋建筑结构和桥梁结构的耐久性研究方面，这些研究为隧道衬砌防排水结构耐久性研究奠定了一定的基础，值得借鉴。
参考文献：
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关键词：下穿施工；既有隧道
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
ABSTRACT：With the large-scale construction of city track traffic, the engineering cases that subway tunnel under construction by the new subway lines or similar underground structure are growing with each passing day, how to effectively analyse the influence degree of under construction to metro tunnel, to take targeted measures to control the influence of under construction in a safe range, is the main technical bottleneck of the current undercrossing existing subway tunnel engineering. This artcle analysises the influence of the buried depth of tunnel, crossing under the influence scope and the reduction degree of influence factors to shield tunnel, composite supporting tunnel and the excavation and cast-in-place box type structure.
Keywords：subway protection；the existing subway tunnel
前言
如果说二十世纪是地上工程蓬勃发展的世纪，那么二十一世纪必将是地下工程的世纪。随着我国国民经济的迅猛发展，城市的发展导致了城市规模不断扩大，城市化进程逐步加快，城市人口急剧增加，对城市交通运输的压力越来越大。地铁已经成为人们出行的一种主要交通方式，对城市的交通疏导发挥着无法取代的作用。
地铁施工除了考虑自身因素外，还需要考虑与既有线路的关系，包括下穿既有线路、上穿既有线路和平行既有线路等。在三种关系中，下穿既有线路无疑是影响最大的一类，一旦发生问题将会影响既有线路的运营通车，导致破坏性的后果。地铁自身极大的运输能力对于缓解城市交通压力起到了很关键的作用，一旦地铁发生情况并且影响了运营的要求，地铁的停运将会对其社会效益和经济效益产生极大的危害，因此就需要对下穿施工对既有线路的影响进行研究分析，为以后的铁设计和施工提供一定的借鉴意义。
地铁隧道常见的结构型式主要有盾构隧道、矿山法隧道和明挖法隧道三种，本文中通过建立力学计算模型，从既有隧道结构埋深的大小、下穿施工的影响范围和下穿施工的影响程度三个方面探讨了下穿施工过程中三种隧道的沉降变形情况。
1. 力学计算模型建立思路
为了能够比较真实全面地反映下穿施工对既有隧道结构的影响，并充分考虑到地铁隧道结构自身的特点，本文采用了荷载-结构法的基本思想，将地铁隧道结构下部土体简化为地基弹簧，上部及两侧的土体简化为压力荷载，建立了荷载-结构-基床系数折减法力学模型，通过对隧道结构下部土体基床系数的折减来模拟下穿施工对其影响的大小，具体主要分为两个方面的折减：
（1）下穿工程多种多样，模型中通过变换既有隧道下部土体基床系数的折减系数来实现各种工况；
（2）下穿工程的施工方法、下穿净距以及地层条件也各不相同，模型中采用在影响范围内对基床系数的大小进行折减来体现其影响程度。
2. 不同因素下下穿施工的影响
2.1 既有隧道埋深的大小
力学计算模型中分别取既有隧道埋深为4m、8m、12m，下穿影响基床系数的折减范围取为9m，基床系数折减为20MPa/m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-1～2-3。
图2-1下穿过程盾构隧道随埋深变化的沉降曲线
图2-2下穿过程矿山法隧道随埋深变化的沉降曲线
图2-3下穿过程明挖法隧道随埋深变化的沉降曲线
从图中可以看出，既有隧道在下穿过程中形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置处达到最大沉降值；随着既有隧道埋深的不断增加，沉降量不断增加。
同时可以看到，明挖法隧道的最大沉降量要明显小于盾构隧道和复合式支护隧道，主要体现在隧道的两端有了较小的隆起，主要是因为明挖隧道结构自身刚度大，整体性好，对于下穿施工的敏感程度相对较低。
2.2 下穿施工的影响范围
力学计算模型中分别取下穿施工的影响范围（基床系数折减的范围）为1.5m、3.0m、6.0m、9.0m和12.0m，并假定既有隧道埋深为8.0m，折减后的基床系数取值为20 MPa/m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-4～2-6。
图2-4下穿过程盾构隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
图2-5下穿过程矿山法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
图2-6下穿过程明挖法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
从图中可以看出，既有隧道在下穿过程中仍然形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值；随着既有盾构隧道下部基床系数折减范围的不断增加，沉降量不断增大。
明挖法隧道结构与盾构隧道、复合式支护隧道结构一个比较明显的区别，随着折减范围的不断增加，隧道沉降等幅度的增大，没有较大幅度增大，而且最大沉降量都明显小于其他两种隧道。
2.3 下穿施工的影响程度
力学计算模型中分别取地基土基床系数折减为0MPa/m、20MPa/m、40MPa/m、60 MPa/m（其中0MPa/m表示下穿过程对既有隧道下部土体的扰动最大，地基土与隧道结构完全脱开，而60MPa/m表示下穿施工对既有隧道下部土体完全没有任何影响，为极端的情况），并取隧道的埋深为8m以及下穿的土体基床系数折减范围为12m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-7～2-9。
图2-7下穿过程盾构隧道随基床系数变化的沉降曲线
图2-8下穿过程矿山法隧道随基床系数变化的沉降曲线
图2-9下穿过程明挖法隧道随基床系数变化的沉降曲线
从图中可以看出，隧道同样在下穿过程形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值；随着既有盾构隧道下部基床系数折减值的减小而沉降量不断增大；当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时，隧道结构的沉降量增加较快，出现了“跳跃”现象，其中以矿山法隧道最为剧烈。
由计算结果可知，地下结构的周边土层对于控制结构的变形起着至关重要的作用，周边土层的好坏或存在与否对于结构本身的影响是不可忽视的。
结论
（1）三种常见的隧道结构在下穿过程都形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值，在同等条件下盾构隧道均为三种型式最大者，复合式支护隧道次之，明挖隧道最小，这与结构自身的刚度大小有着明显的关系；
（2）当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时，矿山法隧道的沉降变形出现了异于其他两种因素影响下的变化情况，可知周边的土体对于控制矿山法隧道的变形起着至关重要的作用；
（3）通过对三种影响因素的分析，了解了不同隧道结构的变化特点及规律，能够为今后的下穿工程提供一定的参考依据。
参考文献
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论文关键词 停车位 开发商 归属
一、小区停车位的分类
关于小区停车位的分类众说纷纭，商品房住宅小区的停车位大致可以分为如下四种情况：住宅小区地面停车位、住宅小区地下停车位、楼房首层架空停车位和楼房屋顶平台停车位。这是实践中比较主流的分法，我们说从学术研究的角度，这种分类太过简单和粗糙，如住宅小区停车位也有建筑区划内的和不在建筑区划内之分，这样不利于研究具体问题和解决实际问题。
有的学者把住宅小区停车位分为两类，一类是地上停车位，另一类是地下停车位。其中地上停车位又分为两种类型，一种是地面露天停车位，另一种是建筑物的首层架空层。小区地下车位也分两种：一种是专门规划用于停车的地下车位；一种是对地下人防工程的开发利用而建成的车位。再有就是独立车库，独立车库又分为地面独立车库和地下独立车库。这种分类是比较科学和完善的，把各种情况都囊括进来，从这种分类出发研究停车位的归属是比较完善和全面的。
还有的学者把停车位分为具有独立产权的停车位；无独立产权的停车位和改变原有法定用途的停车位。这种分类大体上是合理的，但细细研究其内容，其中的问题太过庞杂和混乱，不是单纯的三个分类就可以解决问题的。现实生活中如何确定什么是有独立产权的停车位各个地方的做法不一，各个学者观点不同，我们要考虑的内容远远比其要复杂，而且这种分类也没有把独立车库概括近来，是一个疏忽。
笔者把各个学者的观点整合然后进行比较，提出自己的分类。第一类是地面的露天停车位，其包括在建筑区划内的停车位和占用业主公共道路或其他场地的停车位。第二类是地下停车位，其包括专门规划用来停车的停车位和对地下人防工程的开发利用而建成的车位。第三类是首层架空的停车位。第四类是独立的车库，包括地面的独立车库和地下的独立车库。
二、停车位的权属分析
（一）地面露天停车位的权属
地面露天停车位包含两种停车位，2007年生效的《物权法》）第74条规定：“建筑区划内，规划用于停放汽车的车位、车库应当首先满足业主的需要。建筑区划内，规划用于停放汽车的车位、车库的归属，由当事人通过出售、附赠或者出租等方式约定。占用业主共有的道路或者其他场地用于停放汽车的车位，属于业主共有。”法条已经明确了两种停车位的归属。根据民法理论，建筑区划内规划用于停车的车位属于专有权的客体，《最高人民法院关于审理建筑物区分所有权纠纷案件具体应用法律若干问题的解释》第二条规定，车位、摊位等特定空间应当认定为专有部分。所以它的权利归属于开发商，《物权法》第74条规定，当事人可以约定其归属，笔者理解为开发商可以通过约定的方式把车位有偿或无偿交付业主使用。
对于占用业主共有的道路或者其他场地用于停放汽车的车位属于业主共有，也就是说，业主可以在管理规约中约定使用公共车位是否需要支付一定的费用，可以无偿使用，也可以有偿，业主可以约定是自行收取费用或者委托物业进行收费。但在74条中关于其他场地界定不明确。因此我们先研究为什么占用公共道路的停车位是业主共有，公共道路是小区的公共部分，是共有权的客体也是小区的附属设施，所以是业主共有的。就是看停车位占用的土地的属性来判断其归属，笔者认为只有业主共有的土地上的停车位是业主共有的。例如在楼层的首层通过墙或柱架空形成的车位，是建筑在业主公共的土地上的，并且它是依附于楼房而存在的，不能单独存在。
（二）地下停车位的归属
1.规划停车的地下停车位归属分析
笔者认为专门规划用来停车的停车位归属于开发商，主要有以下几点理由：
首先，《最高人民法院关于审理建筑物区分所有权纠纷案件具体应用法律若干问题的解释》中，已经把车位定性为专有权的客体，这就说明它是可以取得产权的，所以它的原始所有人是开发商，但同样当事人可以通过约定的方式确定其最后归属。
其次，1995年9月8日建设部关于印发《商品房销售面积计算及公式建筑面积分摊规则》（试行）的通知的第9条规定：“凡已作为独立使用空间销售或出租的地下室、车棚等，不应计入公共建筑面积，作为人防工程的地下室也不计入公共建筑面积。”既然不计入公共建筑面积，也就是说它并不属于公共用地，是独立于地面的建筑用地使用权存在的单独的建设用地使用权。
再次，1997年12月1日起实施的建设部《城市地下空间开发利用管理的规定》第25条条规定：“地下工程应本着‘谁投资、谁所有、谁受益、谁维护’的原则，允许建设单位对其投资开发建设的地下工程自营或依法进行转让、租赁。”也就是说地下的停车位是开发商投资并且拥有所有权的。
最后，《物权法》第136条规定：“建设用地使用权可以在土地的地表、地上或者地下分别设立。”由此一条我们可以看出，地下车位不适用房屋和建设用地使用权不能分离的原则，在这里，它可以设立单独的建设用地使用权，所以它是归属于开发商所有的。
另外的观点认为地下车位的建造成本已经分摊给业主，成为房价的一部分，但笔者认为影响房价的因素还有许多且不好考量的，不能因为它影响了房价就要剥夺所有权。再者说规划用来停车的地下停车位的修建首先应满足业主的需要，实践中开发商修建地下停车位的积极性不高，小区内业主的车辆停放是很大的问题，我们应本着服务业主的原则，提高开发商修建地下停车位的积极性，要赋予他们所有权，这样才有利于缓和业主和开发商之间的矛盾。
2.对地下人防工程开发利用的停车位归属分析
还有另外一种就是对地下人防工程的开发利用而建成的车位，对于这种车位，从立法来看，它是归属于开发商的。建设部《城市地下空间开发利用管理的规定》第29条规定：“平战结合的地下工程，平时由建设或使用单位进行管理，并应保证战时能迅速提供有关部门和单位使用。”以及第25条规定的“地下工程应本着‘谁投资、谁所有、谁受益、谁维护’的原则。”1997年1月1日起实施的《中华人民共和国人民防空法》第5条规定：国家对人民防空设施建设按照有关规定给予优惠。（第1款）国家鼓励、支持企业事业组织、社会团体和个人，通过多种途径，投资进行人民防空工程建设；人民防空工程平时由投资者使用管理，收益归投资者所有。第26条规定：“国家鼓励平时利用人民防空工程为经济建设和人民生活服务。平时利用人民防空工程，不得影响其防空效能。”
对于这种平时用于停车的地下人防工程车位，它也是不计入公用建筑面积的，因此不是共有部分，以上都说明其原始的所有者是归开发商，大事可以和业主约定其归属。但是它的使用是受到限制的，它的修建是采用许可的方式，而且《人民防空法》规定，在战时，这些都要归人民防空指挥机构统一调度，无偿使用，任何单位和个人必须无条件的服从，不得阻碍和干涉。
（三）首层架空的停车位
首层架空的停车位是指将建筑物地面上的第一层以墙、柱等架空依附于楼房而形成的停车位。楼房架空层停车位的建筑面积是不计算容积率的，因此，楼房架空层停车位的建筑面积不能获得相应的土地使用权面积份额，其房地产权依附于计算容积率的住宅房屋单元，是住宅房屋单元的从物。初始登记时，楼房架空层停车位不可能取得独立的房地产权，其法律权利依附于计算容积率的房屋建筑面积。地面的停车位和地下停车位是不同的，地面的是适用房屋和建设用地使用权不能相分离的理论的，也就是说地随房走的，它不能获得单独的产权证书，它的存在是依附于单元房的，所以它是一个从物，笔者认为首层楼房架空层停车位的房地产权依附并归属于该幢楼房的全体房屋单元所有人，即业主共有。
（四）独立车库的归属
1.独立地下车库的归属分析
独立的地下车库是归开发商所有的，首先《物权法》第136条的规定，是分别设立的建筑用地使用权。其次根据《城市地下空间开发利用管理的规定》的第25条的规定地下工程应本着“谁投资、谁所有、谁受益、谁维护”的原则。再次，车库是不同于车位的，车库本身具有四周的墙、柱等构筑成的封闭空间，就是一个独立的建筑物。《最高人民法院关于审理建筑物区分所有权纠纷案件具体应用法律若干问题的解释》的第二条规定了：具有构造上的独立性，能够明确区分；具有利用上的独立性，可以排他使用；能够登记成为特定业主所有权的客体”是专有部分，在实践中的做法是：具有固定的墙壁间隔；具有直接的出入口和内部专用设施；能够登记成为所有权的客体。就车库而言，它拥有固定的墙壁间隔，也有直接的出入口和专用设施，它也可以成为单独所有权的客体。虽然司法解释没有规定车库为专有部分，但其实它是符合专有部分的构成要件的。各地因为规定不同而造成了大量的纠纷，所以笔者认为应该把车库规定为专有部分。最后本着鼓励开发商修建停车位的原则，我们认定它的原始所有权是开发商的，具体的原因和地下车位归属开发商的原因是相同的，在此不做赘述。
2.独立的地面车库的归属分析
关键词：浅埋偏压 隧道施工 软弱围岩 注浆
中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号；1672-3791(2012)02(a)-0039-02
1 偏压隧道的工程特性
1.1 偏压隧道的定义
由于各种原因使对称的隧道结构左右两侧所受荷载不同而使结构内力左右不对称的现象称为偏压现象，出现偏压现象的隧道称为偏压隧道。围岩级别高，围岩自身强度就低，隧道开挖引起的荷载全部或大部由隧道结构承担，由于各种原因引起的不对称荷载也就全部施加在隧道支护结构上。按照普氏和太沙基理论，隧道开挖后，其上方围岩将形成天然平衡拱，而天然拱的形成与隧道埋深有关，埋深小时，无法形成天然拱，隧道承受的竖向荷载与地形便密切相关，因此偏压隧道多数处于软岩、浅埋且有较大地形横坡的地段。
1.2 隧道偏压的影响因素
影响隧道偏压的因素有一下几个方面：地形因素、地质因素和工程因素，其中前两种属于内在因素，第三种属于外在因素。
2 浅埋隧道特性研究
浅埋隧道与深埋隧道相比，主要是难以形成承载拱。浅埋隧道多数有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地形、地质问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等，有时也会出现掌子面失稳。
所以，在这种情况下，要采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时，在隧道横断面内形成了承载拱，开挖引起的下沉局限在隧道周边，而埋深浅时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面。在这种情况下，埋深小的隧道，因不能期待形成承载拱，故为防止支护下沉、增强支撑力而应采取必要的措施，并研究采用药液压注、垂直锚杆等辅助施工方法。浅埋隧道掌子面前方的先行下沉很大，会造成很大的地表下沉，因此，研究前方地层的改善、管棚、水平高压旋喷等辅助方法是必要的。在浅埋偏压软弱围岩隧道施工时，为了保证安全及工程质量，节约投资、加快进度和保证运营期间的安全，必须采用一定的技术措施，包括正确的施工方法，合理的支护形式等。因此浅埋偏压软弱围岩隧道施工一直是隧道施工过程中需要面临和解决的重要课题之一。
3 超前支护
对于围岩的自稳能力较差时，为了预防坍方，必须采用超前支护体系，主要的内容有超前锚杆、小导管注浆、管棚、全断面预注浆、深孔注浆、帷幕注浆以及在洞口浅埋段采用的地表注浆等。
在软弱破碎地质隧道施工中，虽然采用深孔注浆达到了止水固结的目的，但固结范围有限，加上地质及注浆有些不确定因素，为保障施工万无一失，一般在开挖前均采取超前支护，超前支护一般采用超前锚杆或超前小导管。对于地下水压较大的隧道，开挖前一般还要采取排水降压措施，主要采取钻孔排水，钻孔深度应超出注浆范围。
浅埋偏压软弱围岩隧道施工需要解决的问题是掌子面的稳定性和合理化施工(安全而快速的施工)两大问题。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护，是确保掌子面前方稳定不可缺少的手段。从作用效果看，超前支护可有以下几方面作用。
(1)梁效果：超前支护的结构可视为一个沿隧道纵方向的粱结构，发挥一个刚性梁的效果。
(2)壳效果：超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构，以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边围岩的稳定。
(3)改良效果：把隧道周边围岩的强度加以改善，这是注浆法的主要效果。
3.1 超前锚杆
在隧道周边，未开挖前先施作超前锚杆，起到预先加固的作用，其主要参数为：
全苗杆的直径φ=20mm～30mm；
长度1=3.0m～5.0m；
间距d=0.3m～0.5m；
外插角α=10”～15”。
锚杆一般采用普通砂浆锚杆，特殊情况下可采用药包锚杆或迈式锚杆。
3.2 小导管注桨
小导管超前注浆，是在地基灌浆法基础上发展起来的一项围岩加固止水技术，它同时具有超前支护作用，是不良地质隧道与地下工程施工常用的一种开挖辅助措施。
在隧道开挖掌子面上，沿设计开挖轮廓线以外0.2m～0.3m，钻孔安装小的钢花管，然后进行高压注浆加固，等浆液达到一定强度后再进行开挖。其主要参数为：
小导管的直径φ=40mm～60mm；
长度1=3.Om～5.0m；
间距d=0.3m～1.0m。
3.2.1 技术特点
超前支护体系，提高了岩体的稳定性，控制了围岩松弛变形，增强了施工的安全性。加固效果好，注浆质量易于控制。采用常规小型机械，无需配备专用设备，工艺操作简便。
3.2.2 适用范围
适用于风化很严重、节理很发育和碎石土、砾石土等各种软弱围岩条件下的隧道及地下工程地层加固，也可用干处理坍方主体。
3.2.3 主要技术措施
小导管水泥一水玻璃双液预注浆止水加固松散围岩。
3.3 管棚
当围岩十分软弱、破碎、变形量很大时，一般在V、VI级大变形的条件下，可采用长管棚的超前加固措施，其主要参数为：
管棚的直径φ=108～180цun；
长度1=10m-40m；
间距d=0.5m～1.0m；
注浆压力F=1.5MPa～3.0MPa。
管棚法的基本原理就是在开挖之前将一个伞形的金属保护棚架预先安放在隧道开挖轮廓线的外弧线上，该棚架由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成，起到保护下部地层开挖的作用，一般超前长度在5m～30m，有短管棚、长管棚。先用钻机打一定深度的钻孔，然后插入金属钢管，再用注浆机压入水泥砂浆或混合浆液，待其凝固后就可以开挖。在法国马赛地铁2号工程、日本第一福田尾隧道、成渝高速公路中粱山隧道工程、北京第三使馆区的供热管线工程的暗挖隧道等都使用了该工法。
4 深孔注浆
为了防止或减轻地下水对施工特别是对开挖的影响，必须对地下水进行处理。近年来，在浅埋偏压软弱围岩隧道施工中探索出许多行之有效的办法，使这些隧道的施工得以正常进行，并加快了施工进度，提高了工程质量，保障了施工安全。
浅埋偏压软弱围岩隧道处理地下水原则一般是以堵截为主，排引为辅。堵截地下水的方法主要有两类：一类是整段进行注浆止水，并加固松散岩体，这种办法是将整段岩层结构通过高压注浆进行调整，相当于提高围岩等级，使围岩在原有基础上整个综合指标得以改善，主要措施有深孔劈裂、挤压注浆。另一类是对隧道开挖轮廓线
以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减小地下水进入开挖工作面，这种办法并不能改变开挖段的岩体结构。主要措施有浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆、中空锚杆注浆以及目前正处于研究阶段的水平旋喷注浆技术等。排水辅助措施有导坑、钻孔排水等方法，目的是排水降压。下面主要介绍深孔注浆。
深孔注浆适用于断层破碎带、软弱破碎围岩，地下水特别发育，易形成涌水以及因地下水而造成特大坍方的隧道。深孔注浆分为深孔充填注浆和深孔劈裂注浆。
4.1 准备工作
主要是对工程地质进行分析，收集分析钻孔的排碴；记录分析钻孔的推进压力，钻速以及钻进不同长度时出水量的大小，推断开挖面前方的地质构造、岩性、水源位置及水量大小。
4.2 止浆墙
由于开挖面围岩软弱，注浆时有较高的压力，易引起开挖面垮坍，严重影响注浆效果和施工安全，因此开挖面必须设置止浆墙。
对于未坍原始岩体，一般采用挂钢筋网、喷射混凝土作止浆墙。具体作法是：先在开挖面钻孔，埋设注浆用孔口管(孔口管一般用φ150mm-200mm，长1.5cm-2.0cm钢管制作)，钢筋网焊在孔口管上，钢筋网网格间距30cm，再喷射15cm～20cm厚的C20级混凝土，这样网喷混凝土与开挖面岩体共同形成止浆岩盘。如在坍方地段，则应设置加厚混凝土止浆墙。一般灌注100cm～150cm厚C20级混凝土作止浆墙。
4.3 钻孔作业
孔口管作为钻孔导向管，在注浆设计中应加以布置，布置原则应根据注浆段长度、加固扩散范围等参数决定。钻机作业机具可采用液压凿岩车、地质钻机、锚杆钻机等。
4.4 注浆作业
将注浆混合器连接在孔口管上，试压洗孔，将孔眼内的石碴冲掉，保证注浆通道顺畅；注水约2min～3min，使围岩孔隙畅通：然后进行注浆，对于软弱、断层带的围岩体，先注纯水泥浆，注入一定量或达到一定压力后，并持续5min，再注双液浆(CS)，如注纯水泥浆大量漏浆时，可先注双液浆(CS)，再注纯水泥浆，最后再注双液浆。
注浆过程应作好记录，记录注浆时间、注浆量，注浆压力变化，围岩、止浆墙以及已支护或衬砌地段的窜浆情况。注浆结束后，拆卸注浆部件，清洗干净对注浆机械进行检修保养，保证下循环注浆使用。一般采用推进式注浆，即分段累进注浆。当有的部位钻孔过程中出水量很小时，可一次钻到设计深度，然后进行全孔一次注浆。如在钻孔中发现出水量较大时，应分段钻孔，比例sm，再加10m，15m，直到设计深度，注浆与钻孔一致，分次进行。注浆一般按由内向外，由下到上的顺序进行。
5 隧道开挖
开挖手段上，采取两种方法，一是在特别软弱的围岩段，采用非钻爆措施；二是在一般软弱围岩地段，采用松动爆破，微振动爆破。这两种方法的目的是一致的，就是尽可能地减小开挖对围岩的扰动。开挖后必须及时进行支护加固，加固措施一般采用型钢支架或格栅钢架，布设径向锚杆，挂钢筋网，喷射混凝土系统支护体系。施工前应充分考虑了地质和施工条件、埋深和断面尺寸、围岩级别、坡面情况、地下水及气候条件、施工进度与围岩承载拱形式的关系等因素，进行方案论证，并通过多种方案进行比选确定，洞口段施工主要采用正向施工法和反向施工法。
6 监控量测
隧道量测通常分为施工前和施工中两个阶段，隧道开挖前的量测主要是通过地质调查、直接剪切试验、现场实验等手段来掌握围岩的特征(构造、物理力学性质、初应力状态等)的。现场量测指的是施工中的量测，是在施工阶段进行的，其主要目的是监视施工状态(锚固效果、松弛范围等)；控制变形并及时采取措施；修正设计，正确而经济地施工。施工中的量测系统包括的内容有：坑道周边位移的量测；围岩内松弛范围的量测；支护结构与围岩间的接触应力的量测；支护结构内应力的量测等。
通过对现场量测结果的分析，可以正确地判断围岩的稳定状态，控制‘施工顺序以及支护结构的承载能力等。大量工程实践证明，量测手段配合其他量测工作，能使设计、施工达到更满意的效果，对提高工效、降低成本、保证安全均有非常重要的作用。因此，在现代隧道施工中量测作业是必不可少的。
参考文献
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关键词：城市；地铁施工；监控量测
中图分类号：U231+.3 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）04-（页码）-页数
1.引言
发展城市轨道交通，已经被认为是解决城市交通堵塞现象的必然选择，但是，也容易看到，地铁多处于繁华热闹的市区，地层条件和地下构筑物的不确定性及周围建筑物的复杂性加大了施工技术的难度，同时增加了地铁建设的安全风险。因此，地铁能否安全施工对整个地铁工程是至关重要的，尤其是搞好地铁施工的监控量测，主要项目可根据不同的施工方法和隧道工程的地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开挖方法及支护类型等综合确定。
2. 地铁施工事故及分析
近年来，我国正处于轨道交通的建设，工程项目管理和营运管理经验相对不足，工程风险和安全隐患不同程度的存在，发生的一系列地下工程事故的教训是惨重的。因此，从地铁的施工全程入手， 并结合安全生产有关法律法规，在建设工程中搞好安全责任，做好详细的安全管理，尤为必要。
地下工程发生施工事故，主要原因包括：（1）对大规模、高速度、跨越式、超常规地铁工程建设发展，管理队伍上存在漏洞、疏忽。（2）对基坑较深、规模较大、施工环境条件困难、不断出现的新情况等问题的工程，相应的管理人员管理跟不上。（3）对轨道交通地下工程管理手段不了解，不知如何去适应。（4）对轨道交通这一高风险工程的管理质量安全控制方式不匹配。
所以，在面对地铁施工中的监测问题时，要认识到：（1）施工监测是地下工程的关键；（2）要建立第三方委托监测制度；（3）要明确监测单位报警的职责。
3. 地铁施工监控量测的必要性分析
由于常见的各种施工方法涉及大量基坑开挖、暗挖、降水和爆破等工程，对地层易产生扰动，有可能引起地表、附近高大建筑物变形或塌陷，危及建筑物及人员的安全，同时，污水管和下水井管渗漏致使土质自稳能力丧失，造成施工艰难。而监控量测在指导隧道施工上具有重要意义。由于隧道设计过程中对围岩结构以及地下土层状况，包括地下水位和管网的不确定性，使得支护参数存在可变性，隧道施工过程中的监控量测主要是监测围岩与支护的变形和应力，了解隧道围岩与支护的变形特征与受力状态，判断围岩的稳定性、支护的合理性，对下一步的设计与施工提供指导，实现动态设计与施工。另外结合隧道施工中的风险工程，如下穿既有建筑，既有河流，既有管线管网等，对其进行风险监控，达到施工过程中的风险预控，保障隧道结构的施工安全，同时也避免地上建筑及构筑物的倾覆和破坏，保障隧道基坑开挖的安全性，使整个隧道在安全的环境下施工，对施工作业人员的人生财产安全负责，使城市地铁施工在取得良好的经济效益的同时，有良好的社会影响和社会效应。
4. 城市地铁施工监控量测的两个问题分析
4.1问题一：地铁永久监测基准点的设置
（1）基准点位置的选择。基准点是变形监测的基础，选择基准点位置的一般原则是：基准点应布设在变形体或变形区之外，且地质情况良好，不易破坏的地方。但就地铁建成后的实际情况来看，从经济性和可操作性考虑，基准点设在地铁外是不可取的。若监测基准点设在地铁外，一方面将增加引测进地铁的工作量；另一方面引测进地铁，因测量条件差，测边短，俯、仰角大，测量的质量很难保证。若在地铁区间隧道内设立基岩基准点或倒垂基准点，将会破坏地铁隧道整体防水性能和地铁的钢筋混凝土结构，这是很不适宜的；同时因地铁区间是一线状的地下建构筑物，永久监测的基准点数量比较大，如果基岩基准点或倒垂基准点设在区间隧道，其设置费用将比较高。而地铁车站所处的地质条件一般较好，遇到不良地质，皆进行地基处理，所以可以将车站看作一个大的稳定的刚体，发生变形的可能极小；另外，个别车站发生变形，也可从邻车站的位置关系反映出来，不至于对监测基准点体系造成影响。因此，可以把变形监测基准点建立在车站上，如选择车站的铺轨控制基标或埋设的特殊点作为变形监测的基准点。（2）基准点确定。变形监测的基准点设置在车站及隧道内（极少部分）的铺轨控制基标，铺轨控制基标是在利用车站及隧道内一级精度的施工控制导线点和三、四等精度施工控制水准点基础上测设的，与车站的铺轨控制基标的坐标和高程有较大的误差。而水平位移监测的导线精度要求为不低于三等导线，后者在作业精度的要求方面远高于前者，即以低精度的基础导线点作为高精度测量的平差依据，虽然变形监测侧重于对两次监测成果进行比较，在保证作业路线、作业仪器、作业人员乃至作业精度不变的情况下，对导线两端控制点的精度依赖不大，但两次测量的闭合差以及其在误差分配方面的不一致，在一定程度上会损害三等变形监测成果的精度，这在水平位移监测内业计算中体现出来。另外垂直位移监测是按一、二等水准测量有关要求进行的，同时地铁主体结构（隧道）在不良地质地段（如：饱和粘土、河沟等）发生垂直位移可能极大。这样同样存在以低精度的基础水准点作为高精度测量的平差依据的弊端。同时，因变形监测的基准点为车站内的控制基标，个别车站的控制基标点数满足不了监测方案的要求，而在靠近站端的区间内选择了控制基标作为基准点，这些基准点本身也有可能受到区域变形的影响，若存在变形也将影响监测的精度。
在基准点确定后，在一个合适的车站，垂直位移监测基准点与车站的控制基标联测，从而推算出其它各车站基准点的近似高程；在每个车站水平位移监测基准边点与控制基标联测，推算其它各车站基准点的近似坐标（其坐标不用于水平位移监测内业工作）。这样就形成相对独立并联测的变形监测基准点系统，消除了原控制基标点位误差对变形监测的影响。
4.2问题二：地铁施工监测信息管理系统
（1）地铁工程现场监测信息化管理的目的。主要是：为施工开展提供及时的反馈信息；为基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据；将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计提供依据；通过对监测数据与理论值的比较、分析，可以检验设计理论的正确性；在施工全过程中，通过对既有地面和地下建筑物、构筑物各项指标的监测，将结构变形严格控制在标准限值内，保证既有建筑物和构筑物的安全；积累量测数据，为今后类似工程设计与施工提供工程参考数据；为业主提供及时信息，以便业主对整个项目进行科学化管理。（2）地铁施工监测信息管理系统设计开发的原则。系统采用人机交互式的处理方式，从业务和性能角度出发，系统设计遵循几个原则：系统可扩展性和灵活性：实现系统体系结构上的可扩展性和灵活性（包括硬件网络架构、软件架构）、系统应用功能的可扩展性和灵活性。比如：可以在将来自由扩充更多的地铁线路和基坑等功能。系统可重用性：保证系统的升级维护能够充分利用已有的资源。系统可靠性：做到系统不但能够在正常状态下完成满足需求的功能，而且能够在各种异常情况下，可以进行适当的处理。系统安全性：充分考虑网络系统级、操作系统级、数据库系统级和应用程序的安全性，保证系统安全的运行。针对不同的用户赋予不同的可访问的权限。（3）监测信息管理系统的组成。系统由数据采集和监测信息管理两大部分组成，数据采集采用笔记本电脑或电子手薄（如PDA）野外自动、半自动采集数据（通过数据传输），通过互联网或无线网络向监测系统主机发送监测原始数据。监测信息管理部分主要完成数据的处理、存储、统计分析和预警信息，本文主要讨论监测信息管理部分的相关问题。（4）监测信息管理主要业务功能划分。根据需求分析，监测信息管理系统主要提供几个功能：数据入库、数据处理及精度评定；生成报表、生成变形曲线图、变形速率图；通过回归分析对变形预报；安全预警；网上信息及信息交流。从系统最高层次的角度上，根据业务逻辑关系以及面向的用户对象，将本系统划分为地铁施工监测管理信息的数据层、数据的管理层和数据应用层三大部分，在这三层结构中，没有直接的程序接口，它们由数据共享产生的数据流联系在一起，对统一数据结构下的同一个数据库系统进行数据操作。（5）系统的功能设计。1）系统用户及日志管理。无论是系统运行过程中，还是数据操作中都不能出现任何差错，为此在系统的用户管理、运行日志、错误日志、操作错误预处理、数据备份与导出等方面考虑了运行维护系统的安全性问题。2）地铁线路、站点基坑管理。对地铁线路的各个站点、区间，包括名称、水文、地质、工况等现场条件的信息录入和更新。以及各个站点、区间基坑相关的监测信息浏览和变形数据可视化表现。3）WebGIS信息管理。利用基于跨平台的JAVA语言进行开发，包含了地铁全线的所有线路、站点基坑、区间、停车线等部位的监测信息的可视化信息的，提供地铁全线的所有区间相关信息的浏览和图形放大、缩小、漫游、查询等功能。4）施工监测数据管理。通过前台界面的交互操作，实现后台数据库的数据交换，包括对施工监测获取的数据的录入、更新、删除。特定权限的数据管理人员，可以将施工现场监测的数据通过网络实时或者准实时提交到本系统，对于授权的用户，可以查看并下载这些监测数据。5）预警、预报信息管理。仅仅将施工监测的数据录入系统中是不够的，还要根据不同的模型对获取的数据进行处理，对基坑施工引起的变形情况进行时间序列分析，提供可视化的变形监测图形报表，比如：水平位移监测、沉降位移监测、测斜监测、轴力监测、锚杆（索）监测、爆破监测，实现预警信息的多路实时，为领导和主管提供决策支持。6）信息交流。开辟一个供地铁施工监测相关各方互动的板块，交流地铁施工监测的经验、地铁主管部门的公告通知和其它资料。
总之，监测信息管理系统具备一定的可扩充性，可以反映施工中的动态变化；针对监测信息反馈分析的需要，研究开发了一些施工监测可视化分析工具包括：综合过程线、施工影响分析等；针对地铁施工安全控制的需要，建立了一些实用的监控模型，包括：传统单点回归模型，因子集包括各类日期函数；改进的单点回归模型，以不同时间起点的多个多项式函数描述可能的条件变化以得到更准确的拟合及预报成果。
5.结语
地铁施工监测的主要目的是：（1）通过监控量测了解基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。（2）通过监控量测了解支护结构的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价。（3）通过监控量测了解工程施工对周围地下管线的影响程度，以确保其处于安全的工作状态。（4）通过监控量测了解施工降水效果及对周围地下水位的影响程度。（5）通过监控量测收集数据，为以后的类似工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验。
总之，要了解和熟悉地铁工程施工监测的工作原则、工作目的和工作依据，并结合政府文件要求，提示参加各方的工作职责。然后，重点分析监控量测工作在实施过程中存在的主要问题，归纳、总结出有针对性的建议，才能做出优质工程。
参考文献
1.JGJ/T8-97，建筑变形测量规程[S].
关键词：大跨暗挖地铁车站、数值模拟、监控量测
中图分类号： U231 文献标识码： A
ABSTRACT： As a result of urban rail transport system subjected to environmental constraints，it is inevitable to build large―section of shallow tunnel．Particularly in recent years，there is a large number of large-section shallow underground projects in the central area of intensive buildings and heavy traffic density． Therefore，it is very important to study Large cross-Built Subway Station which will Influence the structures surrounding. This passage gets some conclusions for engineering officers by the results with the numerical simulation and Monitor and Control.
KEYWORDS： Large cross-Built Subway Station ；numerical simulation；Monitor and Control
1．引言
重庆轨道交通由于其特殊的地形地貌，地铁车站施工多采用大断面暗挖法施工，同时在其周边存在大量的既有建构筑物，因此近距离施工大断面隧道不可避免。
针对如此复杂条件下的大断面暗挖隧道工程，在各个阶段（设计、施工）都要足够重视，应进行相应的风险评估及方案措施研究。首先，地勘应有针对性的详堪，对车站结构围岩条件特别是薄弱部位进行相应的判断；对既有建构筑物的基础应有详细的物探资料；对构筑物年限、变形控制标准应提出建议性的控制值等。其次，针对设计方案应制定相应的安全标准（评判依据）。最后，通过数值模拟进行分析、针对模拟结果制定相应的设计参数与方案、信息化施工，根据实测数据反馈优化设计方案。下文将通过对实际典型案例进行具体分析，期望以对后期类似情况具有可借鉴的参考价值。
2.工程背景
本站为重庆地铁6号线一期工程重要站点，为地下暗挖大跨双层车站。本站途经的区域为闹市商业区，沿线高层、多层建筑较多。
2.1地质构造
场地位于川东南弧形构造带华莹山带状褶皱构造束东南部，岩层呈单斜产出。岩层倾向295°，岩层倾角16°左右。区内无断层，地质构造简单。岩层层面结合较好，属硬性结构面。在现有勘探深度内，地下水类型为潜水，属弱透水、弱富水层。结构计算时不考虑地下水，土层的加权平均容重取19.3kN/m3。地面以下土层的水平基床系数为30Pa/m，竖直基床系数为35MPa/m，加权平均水平侧压力系数取0.50。
2.2建构筑物概况
表1-1车站周围建筑物一览表
建筑物名称 建筑层数 底标高(m) 地下室层数 结构类型 基础类型 与车站的关系 基础底标高(m)
居民楼 4～31 215.80 4 框架 桩基础 左侧12m
建设银行 6 237.60 1 砖混 独立、条形基础 站上 232.9～234.4
邮政局 5 239.21 局部1 砖混 条形基础 站上 236.15～236.95
1#大厦 28～34 238.90 1 框架 桩基、独立柱基 左侧 216.96～237.70
2#大厦 6～28 234.34 2 框架 桩基础 左侧6m 229.50～230.30
绿化平台 233.65 4 框架 独立基础 右侧 231.9左右
广场大楼 9 222.25 5 框架 独立、桩基础 右侧 219.4～229.7
2. 3车站结构尺寸及施工方法
断面轮廓宽25.570m，高19.608m，二衬厚度800mm。
车站采用暗挖法施工，开挖采用分部开挖法（双侧壁导坑＋台阶法），初期支护采用喷锚支护，分部开挖完成后及时施作初期支护喷层和拱架，打设系统锚杆，并施作临时锚杆加固中核心土，隧道开挖及支护共11部完成，最后二次衬砌封闭成环。
3. 对近距施工暗挖隧道的风险评估方法及评判依据
3.1对近距施工暗挖隧道的风险评估方法
目前对此类重点风险源工程，主要的评估方法是采用合理的数值模拟进行计算分析。首先通过有效的数值模拟计算，分析暗挖车站在现有的设计施工开挖步序、支护程序、支护手段下，整个暗挖地铁车站施工过程对隧道围岩、地表、地表建筑的影响；提取车站附近代表性建筑的变形、变位情况（如基础的下沉、楼房的倾斜情况等）,保障结构的有限变位和建筑物安全。然后提取设计支护手段的受力及变形特征，判定支护手段的可行性，最终为车站优化设计、施工提供依据。最后根据实时监测数据反馈，进一步优化设计参数及开挖步序。
3.2评判依据
从目前国内外的研究成果来看，主要是根据洞室地基破坏模式，从三个方面去考虑失稳判据：岩体强度破坏、建筑地基破坏、洞室变形破坏。综合前人研究成果和工程实际特点，在计算分析与监控量测过程中，一般采用的安全控制指标或评价依据主要为以下三点：1、剪切破坏模式的控制指标，地基关键承载区的损伤度一般以塑性区在承载区的开展程度来判定；2、地面建筑地基变形控制准则，一般要满足我国目前现行的《建筑地基基础设计规范》中关于建筑物地基变形允许值的要求；3、洞室变形控制指标，一般要满足我国现行地铁设计规范与铁、公路隧道规范要求及一些地区性专业性的相关规范指标。
4. 计算模型及结果分析
4.1 计算模型
本次的计算模型采用通用数值软件FLAC3D进行。本次计算中对整个地层和结构作了相应的计算处理，其中模型材料处理：地层材料砂岩、粉质砂岩及粉质粘土层、小导管注浆加固层采用采用D-P模型材料进行模拟； 初期支护喷射结构采用弹性材料进行模拟，锚杆、锚索采用锚杆单元（Cable）进行模拟，二次衬砌结构采用弹性材料进行模拟；建筑结构处理。周围的房屋结构，桩基础结构采用桩单元（Pile）进行模拟，扩大基础或独立基础采用弹性单元模拟，建筑荷载通过计算以均布力的形式作用于基础底部。
4.2.计算结果与分析
为了能更好的观察空间的计算结果，本次分析分别提取典型阶段的应力与位移结果，可以从中看出塑性区，应力分布，位移分布等内容，具体结果见图3~7.
作者简介：代坤（1984~），男，籍贯湖南，2009年毕业于兰州交通大学岩土与地下工程专业，硕士，工程师，现从事设计工作
图1 figure 1图2figure 2
图3 figure 3 图4 figure 4
图5 figure 5图6 figure 6
图7 figure 7
从数值计算中可以看出：1、按现设计的方案，施工全过程中最大受压主应力集中于地面建筑结构处，而最大的受拉大主应力主要分布在隧道结构拱底。最大主应力的最大值均不超过围岩的极限强度，围岩是稳定的。2、从计算的塑性区图来看，地铁车站的开挖亦未引起大量的围岩局部塑性区的发生和发展，但在施工过程中，局部的拱架和喷射混凝土层有局部的压曲现象，出现了局部剪切塑性区，拱底左侧处亦出现了较小一块局部剪切塑性区,应注意锁脚锚杆的施作与质量。3、构筑物及全局位移来看，随着隧道的不断开挖施工，竖向位移、水平位移有逐渐增加的趋势。最大的竖向位位于隧道左侧拱腰中部，即第①块开挖顶部，紧邻结构物侧；最大水平位移位于建筑物侧左拱脚处，施工时应注意锁脚锚杆的施工及质量。整体来讲隧道开挖围岩位移小于临界值或报警值。4、结构桩基在不同的开挖时步下除小部分桩基的部分段在开挖施工中发生滑移情况外，桩基整体是处于稳定状态的。而从桩基位移来看，隧道施工完成后，位移方向偏向于隧道通过方向；从临隧道侧第一排基础至最后一排基础位移呈依次递减的趋势，差异沉降值、房屋倾斜度是处于安全范围内的。
从以上分析和实测结果可以看出地铁车站隧道的施工过周围的建（构）筑物有一定的影响，尤其是构筑物整体性较差，基础形式整体变形协调性较差的建筑容易受到开挖影响而发生不可预见的变化甚至破损。从数值模拟计算得到的结果和实际实时监测结果可以看出，针对特定部位采取局部加强支护参数等方法是可行有效的。
5.相应的措施及其效果分析
通过数值模拟分析，在既有构筑物正下方及侧下方实施大跨暗挖隧道施工，对构筑物基础是会产生一定的影响的。这种影响主要源于隧道开挖施工造成的地层应力重分布，从而引起相应的位移变形。隧道开挖面积越大，跨度越大，所影响的范围也越广；而岩层的好坏、隧道的体量与埋深、开挖方式的选择等因素又对其影响程度起着重要的作用。通过尽量创造条件避免不利因素，或是采取相应措施对其进行补强等方式，是解决此类问题的原则性方式。
对近距离穿越既有构筑物的地下结构施工，在保证自身结构的前提下，对既有构筑物所采取的保护措施主要可以从以下三个方面考虑：1、加强隧道自身初支强度，采取合理施工方式保护围岩，控制变形。在城市中施工地下工程，与新奥法的理论有所区别，那就是控制围岩的变形。通过弱爆等方式保护围岩，增加初支的刚度以及采取相应的辅助措施，合理的开挖步序和及时支护等方式把开挖形成的塑性区控制在一定的范围，是可以达到很好的目的的。上述工程通过加强初支刚度，施做侧向以及顶部超前管棚、侧向预应力锚索等措施，很好的控制了围岩的变形。2、在地下结构与既有构筑物间采取隔断措施。此类方式一般通过在隧道与既有构筑物基础间设置隔离桩、墙或加固段等方式，隔断因隧道开挖引起的地层变形传递至建筑物基础的路径。此类方式在各地建设工程中都有很多成功的案例，效果也很明显。3、对既有构筑物基础进行加固。隧道等地下结构施工对地层的影响都有一定的范围，将既有构筑物基础进行补强，如设置桩基等，使基础主要承载部位避开影响区从而达到降低影响的目的；或是将地基与结构本身整体加强，提高整体受力刚度，避免过大的差异沉降。上述工程通过对周边建筑特别是砖混结构进行地基补强，跟踪注浆等措施，达到了很好的效果。
6.结论
通过上述实例的分析，在施工期间通过相应的措施已及计算分析，是可以有效的保证暗挖隧道已经周边建筑物的整体安全。但是，我们要清醒的意识到，地下结构的施工条件变化莫测，岩层的特性遇突发性状况等不可预见的因素极多。一些主体隧道深埋段出现塑性挤压整体变形破坏的可能性较小，但是隧道开挖过程中，仍可能出现因结构面切割的不稳定块体出现滑落或坍塌等状况。因此应注意实际开挖的步骤方式，加强相应的监控，严格遵守信息化施工模式，采取相应的措施，才能保证工程的顺利施工。
参考文献：
【1】张庆贺，朱合华，庄荣。地铁与轻轨。北京：人民交通出版社，2001.11
【2】GB50157-2013，地铁设计规范
【3】施仲衡，张弥。地下铁道设计与施工。西安：陕西科学技术出版社，1997
【4】TB10003-2005，铁路隧道设计规范
【5】程志鹏。特大断面超浅埋暗挖地铁车站隧道施工技术研究。北京交大：硕士学位论文，2009.6
【6】重庆轨道交通6号线第三方验算数值模拟分析。重庆交大,2010.2
关键词：地铁施工；施工技术；措施
中图分类号：TU74 文献标识码： A
一、地铁隧道施工的主要技术
(一)浅埋暗挖法
顾名思义，浅埋暗挖法是一项边开挖边浇筑的施工技术。其原理是：利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。浅埋暗挖法主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层；发展了复合式衬砌技术，并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。
(二)盾构法
盾构法最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比较老式的盾构机（如网格式、压气式、插板式等），80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点，目前，该方法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展。随着盾构法研究的深入、工程应用的增多，盾构法施工技术以及盾构机修造配套技术也得到了发展提高：上海地铁隧道基本全部采用盾构法修建，除区间单圆盾构外，目前正在使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道，此外还试验采用了方形断面盾构修建地下通道；采用直径11.2m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道，这也是目前我国最大直径的盾构机。广州地铁采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道修筑，大大拓展了盾构法的应用范围。深圳、南京、北京、天津等城市虽然地质、水文条件各不相同，但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。常见的盾构施工技术有：盾构拼装。在盾构拼装前，现在拼装室底部铺设52cm厚的混凝土垫层，其表面与盾构外表面相适应，在垫层内铺设钢轨，轨顶伸出垫层约5cm，可作为盾构推进时的导向轨，并能防止盾构旋转。由于起重设备和运输条件的限制，通常盾构都拆卸成切口环、支承环、盾尾3节运到工地，然后用起重机逐一放进井下的垫层上。在拼装好后的盾构后面，尚需设置由型钢拼成的、刚度很大的反力支架和传力管片。然后推出盾构需要开动的千斤顶数目和总推力进行反力支架的设计和传力管片的排列。对于洞口地层加固。当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水黏土时，如不对其进行加固处理，则在凿出开口后，必将会有大量土体和地下水向工作井内塌陷，导致洞周围大面积地表下沉，危机地下管线和附近建筑物。
(三)新奥法
新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称， 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。
针对我国城市地下工程的特点和地质条件， 新奥法经过多年的完善与发展，又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法，与明挖法、盾构法相比较，由于它可以避免明挖法对地表的干扰性，而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性，因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程，如根据新奥法的基本原理，采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站， 断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。
在我国利用新奥法原理修建地铁已成为一种主要施工方法，尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。
(四)钻爆法
钻爆法施工的全过程可以概括为：钻爆、装运出碴，喷锚支护，灌注衬砌，再辅以通风、排水、供电等措施。在通过不良地质地段时，常采用注浆、钢架、管棚等一系列初期支护手段。根据隧道工程地质水文条件和断面尺寸，钻爆法隧道开挖可采用各种不同的开挖方法，例如：上导坑先拱后墙法、下导坑先墙后拱法、正台阶法、反台阶法、全断面开挖法、半断面开挖法、侧壁导坑法、CD 法、CRD 法等。对于爆破，有光面爆破、预裂爆破等技术。对于隧道初期支护，有锚杆、喷混凝土、挂网、钢拱架、管棚等支护方法。及时的测量和信息反馈常用来监测施工安全并验证岩石支护措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等几种方法，其中在喷射混凝土内表面张挂聚乙烯或聚氯乙烯板，然后再灌注二次混凝土衬砌被认为是一种效果良好的防渗漏措施。
二、对地铁施工技术控制问题的相应措施
(一)混凝土配比的控制
影响混凝土质量的因素有很多，譬如说混凝土的选用、混凝土的配比等，其中混凝土的配比是影响混凝土质量的主要因素。在地铁工程施工前，施工方会根据施工设计要求，进行混凝土的配置。其主要的技术参数包括水灰比、水胶比、UEA用量以及塌落度等。这些配置配比参数需要进行报审，在审查中需要结合设计要求、混凝土结构的耐久性和防水性等技术的要求进行审查，审查合格后才可以进行混凝土的配比工作，这个环节是保证混凝土质量的一个重要环节。
(二)严格控制施工质量，防止渗漏和裂缝问题的出现
在地铁工程施工中，其施工缝、顶板防水层以及诱导层等施工中，容易出现渗漏和裂缝问题，因此在这几个方面需要特别注意施工质量问题。施工缝防水施工中，主要包括两方面，横向施工缝和纵向施工缝。这两方面需要进行重点的检查，并对止水带进行规格、性能指标等的检查，以防止由于止水带中存在气泡而导致的渗漏问题的发生。其次，在施工缝中嵌入止水钢板时，需要对止水钢板的焊接质量和表面清洁程度进行检查，以保证不会出现渗漏的问题。顶板防水层在施工前需要保证其防水层表面的清洁，并对混凝土的含水量进行检测，以保证其含水量不超过9%。诱导层防水施工中，需要注意止水带的预埋位置，如果止水带预埋位置没有做到严格居中，则会降低防水性能，致使出现渗漏问题。
其次，还可以通过预埋注浆管的形式建立预防水系统。当水渗入到接缝处时，设定在表面的注浆管端口会往管中注入环氧树脂浆液，并通过注浆管传递浆液到任何位置出浆，通过连续性的渗透，将接缝的空隙实现永久性的封堵。
(三)模板施工的技术要求
模板施工中，必须保证模板表面平整度符合相关要求，安装牢固、稳固，防止在混凝土浇筑过程中出现松动、跑模以及超标准变形等情况，严重影响施工质量的情况出现。对于高、大模板施工，需要在前期进行施工设计计算，并经施工监理进行报审批复后才可以进行施工。其次，模板的拼接是否严密也会影响到施工质量，需要严格进行模板的拼缝作业，模板拼缝要平整严密，并采取相关措施来填补拼缝，像在拼接处贴止水胶带和涂抹玻璃胶等，保证不会出现漏浆的情况，且模板内部刷脱模剂。在模板施工完成后，经测量符合图纸要求及规范要求后进行混凝土的浇筑。此外，如果在混凝土浇筑过程中模板中出现了结构变形情况，及时采取措施将模板固定牢固，保证结构体型尺寸。
(四)钢筋施工技术
钢筋进场时提供材质证明，检测报告，并对其形状、尺寸等进行核对，进场后原材料进行取样，合格后按图纸要求加工。此外，钢筋焊接、机械连接还要做工艺性试验（包括现场试验），使用过程中按规范要求取样，在钢筋进行焊接、机械连接、安装前进行钢筋表面的除锈工作。在钢筋使用过程中，保证钢筋的表面没有损伤、油渍、污渍以及铁锈等。此外，对于焊接后，在焊接处留下的焊瘤需要进行处理，并在钢筋端部的一些弯曲、扭曲处等进行校正或是切除。其钢筋焊接成型后，进行网片和骨架的固定中，必须保证绑扎稳固，以防止在安装和浇筑混凝土中出现松动或是变形等情况，影响施工质量。其次，在钢筋的固定和安装中，需保证钢筋的焊接贯通，这样可以保证工程施工中防迷流的设计要求。
结语
总之，由于地铁工程的特殊性，如何提高地铁施工的安全性就成为了众多学者研究的一大重点。因此，在施工过程中要对施工技术不断创新以及发展，同时，必须充分认识到安全管理工作的重要性，还要提高管理水平，真正的做好地铁施工过程，为企业提高经济效益作保障。
参考文献
[1]赵衍发.浅埋暗挖法下穿既有地铁车站的风险控制[D].北京交通大学，2013.
