地下工程概论论文

地下工程概论论文

摘要:目前我国是一个发展中国家，由于我国的人口众多，自然所需要的空间，交通工具也会增加，所以以目前的空间还远远不能满足人们的需要。尤其是现代，人口向城市集中，使城市人口密集、城市功能恶化，为了保持城市功能及交通所需的空间，已经开始求助于地下空间。地下空间是城市集约化经营和高效发展不可或缺的宝贵资源，其发展受地理区域的制约，如何加以综合利用，实现可持续发展，是摆在政府和规划部门面前的重要课题，更是当前城市建设和经济发展的迫切需要。

地下工程的空间种类

一、开挖空间

地下建筑物的对象是具有各种特性的、多种用途的地下空间。其典型的地下空间有：开挖出来的空间、开挖后覆土的空间及明挖空间。开挖空间是从地表能够进入的地点，用横通道或纵通道相互联系的空间，设在地下深层，距地表较远。

二、明挖空间和用土覆盖的空间

在地表附近修筑支持覆土的建筑物，也是地下空间的一个有代表性的范畴。地下空间的绝大多数是属于这一种的，从小规模的住宅到大规模的、多用途的商业、交通、工业等建筑。

三、与地表面的关系

地下建筑物的一个特征就是与地表面的关系。一般来说，在平坦的土地上修筑的结构与地表面的关系有建筑物上填土和埋设在土中两大类。覆土建筑物的顶版面，或是原地面或比其稍低一些，建筑物的四周都在土内。

四、开口部与地表面的关系

地下建筑物根据其通向地面开口处的形式可分为四类：密闭型、天窗型、侧面开口型及半地下型。几乎所有的开挖空间都是密闭型的;天窗型具有自然采光的开放感；侧面开口型只能一个方向向室外眺望。针对这一点，半地下型就可以从室内全方位的眺望。侧面开口型适合于倾斜底层，其他形式则适合平坦地层。

一、地下铁道

在20世纪50年代末期中国与苏联的关系恶化后，中国开始规划在北京、沈阳、上海三座重要城市修建地铁，以作为平战结合的战备防御手段。北京地铁首先开工，一期工程于1965年7月1日开工建设，其线路沿长安街与北京城墙南缘自西向东贯穿北京市区，连接西山的卫戍部队驻地和北京站，采用明挖回埋法施工。全长23.6公里，设17座车站和一座车辆段（古城车辆段），1969年10月1日建成通车。根据预计，北京地铁在战时可以每天运送5个陆军整编师的兵力自西山运至北京市区。日公主坟至北京站段开始试运行，1971年8月5日延长为玉泉路至北京站，1971年11月7日延长为古城路至北京站，1973年4月23日延长为至北京站。北京地

铁二期工程始于1969年，其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门，呈倒U字型，设12座车站及太平湖车辆段，线路长度为17.2公里。9月15日，北京地铁正式对外运营。

北京地于1992年6月24日开工建设，1999年9月28日通车试运营，2000年6月28日与一线全线贯通。八通线于2003年开通，对改善通州交通环境起重要作用。中国1949年以来为克服山岭障碍修建了总延长2000

多公里的铁路隧道，正在修建中的大瑶山铁路隧道长达14公里。还修建了许多公路隧道。较长的有河南省辉陵公路的向阳隧道，长1400米；林石公路的太行隧道,长960米。铁路和公路常需要跨越江河港口。为此，需要修建水下的铁路或公路隧道。修建水底隧道过去多采用盾构法。但盾构法施工的断面是圆形的，内部净空不能很好利用，且埋深较大，使隧道总长度增加。采用沉管法可避免上述缺点。在荷兰已经用沉管法修建了十几条水底隧道。中国在上海用盾构法已建成黄浦江打浦路隧道，正在修建第二条越江隧道，还准备用沉管法修建第三条越江隧道。在日本，已经修建了许多铁路或公路隧道，把一些岛屿联结起来，著名者如青函海底隧道。横越英法海峡的海底隧道还在研究技术经济方案。现在通过直布罗陀海峡的隧道方案正进行可行性研究。从九龙到香港的海底隧道已修建完成。（见彩图）2008年7月19日，在北京奥运会召开前夕一期、奥运支线和机场线三条轨道新线正式通车。至此，北京轨道交通运营里程将达到200公里，运营线路将达到8条，北京轨道交通的网络效应已经初步显现。

北京地铁开通运营的线路包括1号线，2号线，4号线，5号线，8号线，10号线，13号线，机场快轨，八通线，运营总里程在2015年将达到561公里。

2010年，北京地铁开通亦庄线、大兴线、房山线和昌平线。同年5月，北京地铁全线路网都开通了手机信号。

二、地下停车场

海口人民公园地下停车场位于海秀东路人民公园南侧。1日上午，记者找到了这个停车场。记者在现场看到大片的草坪、休闲桌椅和铺有鹅卵石的小道，全然不见停车场的踪影。现场施工人员向记者介绍，该停车场的主体设施完全位于地下，深度达12米，分三层，地面仅有4个可供车辆入库的出入口和2条车辆通道。

“在施工过程中，我们首先开挖土方，建好地下停车设施后以混凝土封顶，顶上再以泥土覆盖，同时植树绿化、种植花草，所以从外面根本看不出这是一个停车场。”现场施工人员说，这个停车场地下占地面积2600平方米，规划300个停车位。

此外，该停车场所在位置出入海秀东路商业中心区十分方便，市民可在地下停车场停放车辆后，就可以直接进入人民公园或通过宾园天桥、大英天桥进入海秀东路商业中心地带。现场施工人员还向记者介绍，该地下停车场是海口“一园两湖”整治的其中的一项主要内容。停车场从2008年5月开工建设，由于拆迁、土方清运、噪音扰民等原因耽误了工期，目前主体结构、园林绿化和设备安装已基本完毕，预计春节后投入使用，届时将有助缓解海秀东路停车难的问题。

自动化智能停车场

“今后，车主来这里停车，只需把车辆开进车辆入库的出入口，熄火后，车库就会自动把车辆送入车位;取车时只需刷一下停车卡，稍候片刻之后出现在车主面前的是已经掉转好方向的车辆。”现场负责人说，这个采用全自动化智能机械式停车系统的停车场不仅是海南第一个，同时在全国也不多见。

据介绍，全自动化智能机械式停车场是最近几年在国外兴起的一种停车方式，以空间占地小，结构紧凑易于布置在地上或地下，自动化程度高使用方便安全，后期经营管理费用低而得到广泛应用。这种停车场采用立体停车方式，通过智能化机械装置自动将入场车辆从出入口送到停车场内的停车位上，也可以将停车场内停车位上的车辆自动输送到出入口。不仅存、取车辆速度快，刷卡式操作使用方便安全。由于人员不入停车场，场内无汽车尾气产生，与之相关的通风照明、消防安全的设备投入减少。电脑化运营管理，维护费用下降，操作简便可靠，停车环境得到很大改善。

三、隧道工程

隧道及地下工程是从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。隧道及地下工程也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。世界上第一座交通隧道是公元前 2180～前2160年在巴比伦城中的幼发拉底河下修筑的人行通道。各文明古国曾修建过地下墓室，灌溉、给水、排水隧洞，采矿巷道及地下粮仓等。中国汉代在今陕西褒城修隧道时，曾用火煅石法（用柴烧炙岩石，然后泼以水或醋，使之粉碎）开通了长14米、宽3.95～4.25米、高4～4.75米的石门隧洞。19世纪20年代，蒸汽机的出现及铁路和炼钢工业的发展，促进了隧道及地下工程的发展。1826～1830 年英国修建了长770米的泰勒山单线铁路隧道和长 2474 米的维多利亚双线铁路隧道；1860年开始修建伦敦地下铁道。19世纪60年代以前，修建隧道都是用人工凿孔和黑火药爆破施工。1861年修建仙尼斯峰铁路隧道时，首次使用风动凿岩机。1867年修建胡萨克铁路隧道时用硝化甘油炸药。20世纪初采用中央导坑法施工，年平均京张铁路八达岭隧道，长1091米，建于1907～1908年。1950

年以前中国建成238座隧道，总延长8.9千米；1950～1984年共建成铁路隧道4274座，总延长2014.5千米，至20世纪50年代，人们才总结出各类隧道及地下工程的规划、设计和施工的基本原理，并在土木工程中形成一个独立的工程领域。隧道及地下工程专业是根据中国城市发展的趋势和当前城市地下工程人才匮乏的实际情况而设立的新专业，主要培养具有坚实的数学、力学等自然科学基础和人文社会科学基础，掌握城市地下工程勘察、规划、工程材料、结构分析与设计、机械基础及工程机械、电工技术、工程测量、施工组织和工程概预算、工程监理等方面的基本技术和知识，具备从事隧道及地下工程的规划、设计、研究、开发利用、施

工和管理能力，具有较强的计算机应用能力和较高的外语水平的高级技术人才。

四、其他地下工程

水电站都修引水和泄水隧洞，有的还修有地下厂房和其他洞室。核电站有全部修建在地下的，也有为掩埋核废料的地下深层洞库。军工工程和人民防空工事，有不少修于地下。有些地下工程可利用天然洞穴，在加固修缮后使用。

地下空间的重要意义

第一，开发利用地下空间有利于推动城市经济持续发展。一般认为，人均GDP 达到500美元后，就具备规模开发利用地下空间的条件；达到1000美元时，城市地下空间就进入规划和开发阶段；达到3000美元后，城市地面价格上涨，地下空间开发条件成熟，进入开发高峰时期。2005年，中国人均GDP为1700美元，北京、上海等一些城市人均GDP超过3000美元，逐步形成地下空间开发热潮。地下空间开发使城市服务功能得到新的补充。例如，地下公路、地下铁路、地下街道、地下商场等地下设施，连通地上城区繁华街道，既方便群众生活，又活跃地区经济。同时，由于地下空间恒温性、恒湿性、集热性、隔热性、隔音性、遮光性、气密性、隐蔽性、安全性、抗震性等诸多方面优于地上空间，让某些对此优点有特殊需求的地面产业和项目，适当向地下空间延伸，不仅可以提高产品质量，降低生产成本，而且能缩减基建投资，改善劳动条件，实现更好更快地发展。日本充分开发利用其地下空间，大力建设共同沟、地下商业街、地下发电站、大型调节池和人工河道等设施，对拉动城市经济发展起到很好的作用。

第二，开发利用地下空间有利于节约和集约使用土地资源。节约和集约使用土地是我国的国策之一。城市“摊煎饼”式的向外扩张和粗放经营，使土地资源越来越紧张。既要珍惜和节约使用每一寸土地，又要推进城市化可持续发展，出路只有一条，那就是地上地下复合开发空间资源，走集约化、“紧凑型”立体发展之路。地下空间可以分层开发。比如，离地面0？－15米的表层空间，可规划建设地铁、地下综合体；－15？－40米的中层空间，可规划建设地下物流管道、地下道路；－40米以下的深层空间，可规划建设特种工程。据有关专家测算，北京旧城区62．5平方公里范围内，浅层地下空间资源可供合理开发的有41．2平方公里。当地下建筑达到二层时，可提供建筑面积0．55亿平方米，比旧城区多0.13亿平方米。

第三，开发利用地下空间有利于改善城市环境。1978年改革开放以来，我国国民经济的高速发展促使城市化进程加快。到2004年，全国城市达到660多座，城镇人口占总人口比例达到41.8%%。短时间内城市数量和规模急剧增大，人口膨胀、交通阻塞、环境污染、生态恶化等“城市综合症”也越来越严重。开发利用地下空间可使该症得到诊治。例如，将一些引起“三废”污染、噪音污染、危险品危害的项目（如汽油库、酒精库、剧毒物仓库、毛纺棉纺粉尘大的企业），适当安排在地下，同时，统一建立污染处理系统和设施，既可减轻地面污染，解决物资回收利用问题，又能降低地面建筑密度，腾出地面空间，改善地面建筑光

照，增加广场绿地，美化和绿化城市。通过大力发展地下有轨交通运输，（地铁运营长度：纽约为410公里，东京为263公里，巴黎为209公里，伦敦为414公里）不仅推动地上城市建设，带动附近商业、物业的发展，而且实行人车分流，减轻地面交通负担，缓解中心城区拥挤状况，还因其能耗小、噪音低，对改善城市环境起到较好的促进作用。

第四，开发利用地下空间有利于防护城市安全。地下结构位置低，有地层围护；地下空间有土层隔绝，可以防灾抗震。将地下空间开发与人防工程建设结合，不仅可以防泄漏、防爆炸、防细菌、防化学事故、防外部火灾，还可以在战时紧急情况下做好掩蔽工作，减少人员伤亡和财产损失，保证重要目标的安全。据记载，1976年唐山大地震，死亡24万人，地面建筑物毁坏严重，而地下工程绝大部分完好，人防工程中人员无一伤亡。伊拉克战争中，人员伤亡主要是地上，地下伤亡极少。这对我们是一个很好的启发。从19世纪末到20世纪80年代中期，我国应对特殊的国际环境，以人防工程建设为重点，推进城市地下空间开发利用。其中，一部分工程实现平战结合，既发挥了城市安全防护作用，也在平时发挥了一定的城市功能。上海建成一个9万多平方米的超级地下场所。这个场所平时可作商业、车库和仓库等，紧急状态下可容纳10万人在里面安全生活，躲避地面发生的核辐射、有毒有害气体、爆炸等灾难。这就告诉我们：只有适应现代化战争及城市抗灾救灾工作的要求，结合地下空间开发，加强民防建设，提高城市整体防护能力，才能确保人民生命财产安全和现代城市可持续发展。