地下建筑工程论文
地下建筑工程在我国的应用与发展
金涛涛
土木090
3内容摘要
随着现代经济的发展和城市水平的提高，在20世纪，生态失衡，资源耗竭，环境污染等问题相伴产生，特别是城市化的快速粗放发展，使许多城市产生“城市综合症”，如交通阻塞，环境污染，生态恶化等。因此在现代化的都市中，地下城市正在崛起，地下已不再是阴冷潮湿的场所，而成为人类生态空间的又一延伸。城市化的快速粗放发展的一大恶果是正在中国城市中心形成的“城市综合征”。交通阻塞、环境污染、生态恶化是其集中表现。地下空间开发和利用环节城市交通矛盾，改善城市生态环境，提高城市综合防灾能力，更具解决“城市综合征”，的有效途径。城市地下空间利用成为实现城市可持续发展的重要途径。有序地开发利用地下空间，修建地下商业街、停车场、地下铁道、交通隧道及大型地下综合体，并结合城市广场，修建绿地、下沉式广场等都应当又规划，有序地开发利用显得合理并具有操作性。
关键词：城市发展、地下空间、开发利用
1、引言
中国是全球第一人口大国，改革开放以来，其经济发展速度和城市化速度目前位居世界之首。随着经济的发展，我国城市化水平进入了加速发展阶段，城镇人口近5亿„。城市化水平从1990年的18.96%提高到1998年底的30.4%，预计到2010年及21世纪中叶将达到45%和65%，我国的城市将由现在的600多个增加到1000多个，接近世界发达国家的城市化水平。因此，国际上的专家曾预言，21世纪世界上最具影响的事件是美国的高科技和中国的城市化。但经济的快速增长和城市化进程的加快却引起了一系列问题，诸如：人口爆炸、破坏性建设、环境污染、资源短缺、以及越来越严重的交通问题等。为解决上述问题，从集约化和可持续的经济发展战略以及国防战备需要出发，大城市向地下空间的开拓已成为21世纪的一个重要的发展方向，包括我国在内的世界各国都日益重视地下空间的开发利用。因此，国际上一种普遍流行的观点就是：“19世纪是桥梁的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪则是地下空间的世纪”。城市地下空间的开发利用主要是依托地下工程建设进行的，主要解决的应当是交通系统、市政公用设施技术、方法、措施等相关问题，特别是针对我国特有的复杂多样的地质条件，进行系统的总结、分析和评价，就具有重要的理论和现实意义。
2、开发利用地下空间的目的与动因
城市化的快速粗放发展的一大恶果是正在中国城市中心形成的“城市综合征”。交通阻塞、环境污染、生态恶化是其集中表现。地下空间开发和利用环节城市交通矛盾，改善城市生态环境，提高城市综合防灾能力，更具解决“城市综合征”，的有效途径。城市地下空间利用成为实现城市可持续发展的重要途径。
有序地开发利用地下空间，修建地下商业街、停车场、地下铁道、交通隧道及大型地下综合体，并结合城市广场，修建绿地、下沉式广场等都应当又规划，有序地开发利用显得合理并具有操作性。
开发利用地下空间是提高环境质量的重要途径。
开发地下空间，除了战时城市防空这一驱动力之外，还与提高城市环境质量有极大关系。在经济发展、人口增多的情况下，城市生态环境质量问题已经为越来越多的国家所重视。
芬兰的很多公路（赫尔辛基、坦普尔等地），宁可以高工程成本修建暗挖隧道，而不以低工程经费开挖地面、修建边坡，目的就是给国民，也给动物和植物以绿色的地面环境。
荷兰提出在其“绿色心脏地带”（阿姆斯特丹、鹿特丹、海牙、乌特列希等城市组成的具有重要观光和自然景观的大都市区），只准建设地下工程，以确保其现有景观不被破坏，
同时在一定程度上满足增加生活和工作空间的要求。
波士顿拆除穿过市中心的六车道高架路，建设8~10车道的地下高速路，原有地面变成林荫路和街心公园。这样做的结果：市中心栽植了2400棵香木树、7000 多棵灌木；增加了260英亩新的公园和开敞空间；市区空气的一氧化碳浓度降低了 12％。这个工程被誉为20世纪与巴拿马运河等量齐观的伟大工程。
3、地下工程的应用
隧道及地下工程一般分为勘测设计和施工两大阶段。
①勘测设计。隧道位置的选择一般应服从路线走向。由于隧道工程数量、造价、工期控制等因素，隧道位置在选线方案中是经济技术比较的重要组成部分。对不良地质地段的隧道，特别是长大复杂隧道线及全线或局部线路方案的成立与否，必须精心勘测设计。通过对隧道位置所处的地形、地质、水文等要素的测绘、勘测、测试及综合评定，设计正洞和明洞的长度和结构，决定施工方法，设计辅助坑道、排水系统和附属工程。
②施工。按设计图纸实施隧道掘进、衬砌和安装作业的过程。施工方法分明挖法和暗挖法。前者多用于浅埋隧道和地下建筑。对于大多数隧道和地下工程，多用暗挖法施工，并按开挖方法和所用机具分为矿山法、盾构法和地下连续墙法 。 此外 ，修筑水底隧道时 ，可用沉管法；穿越铁路、道路、河流或建筑物时，可用顶管法；修建地下的池槽、厂房、仓库和地下井时，还可使用沉井法。
工程特点
①线路在穿越天然高程或平面障碍时修建地下通道，是克服障碍的有效方法。
②能够分担地面交通和人流的负荷，节约城市用地。
③承受爆炸荷载和地震荷载的能力比地面结构强，许多国防、民防工程及抗震和各类防护工程都可采用。
④地下建筑物内部的气温和湿度比较稳定，节能，可作为各类贮库和冷藏库。
⑤造价昂贵，只有在论证它有充分的战术、技术和经济效益时才宜兴建。
⑥施工期限长，施工作业面较窄，可容纳的劳力和机械都受限制。但由于工业化施工和机械性能的提高，这种情况正在改善。
⑦穿越地层的地质条件复杂多变，遇到的意外情况比较多，工程的定位、设计和施工方法都必须随时作相应的调整，要求有关规划、勘测、设计、施工和使用管理部门密切配合。
4、对地下工程未来发展的展望
目前，城市地下工程施工技术发展迅速，各种方法和技术屡有创新和突破。结合已有资料和我们对该问题的认识，从我国的实际情况出发，主要的发展趋势是：①重视ＴＢＭ和盾构机的引进、消化、应用和开发。开发的方向应当是降低成本、提高质量、施工速度快、使用寿命长等。此外，要使盾构技术产品化、系列化，盾构管片设计和施工符合自动化、省力化、高速化以及经济化的方向。②ＴＢＭ隧道掘进机和混合型盾构掘进机的研制和应用。通过研发，使其更好地适应于复杂地质条件，使掘进机向着机械、电气、液压和自动控制一体化、智能化设备方向发展。③异形断面盾构掘进机的研究，如双圆盾构、自由断面盾构、局部扩大盾构、ＭＭＳＦ盾构等，推广应用ＥＣＬ施工技术。④大力发展浅埋暗挖技术、沉管技术、沉井技术、非开挖技术，促进中小口径顶管掘进机的标准化、系列化和推广应用。⑤开发多媒体监控和仿真系统、三维仿真计算机管理系统，实现管理信息化和智能化。⑥深入研究和充分利用信息技术，重视隧道动态设计与动态施工，提高施工技术水平。充分利用先进的监测技术和方法，特别是三“Ｓ”技术等，建立对地表及地下产生形变、位移的数据库，并开发有关自动评判分析系统；进行有关地表荷载及地下空间开拓的仿真模拟试验，以探索自然及人工开拓的复合因素作用下，地下工程施工一地质一生态环境的相互作用机理与耦合效应，为地下工程安全评价提供依据。通过不断积累和总结，及时修订相关规范和技术标准。⑦制定相应的有关城市地下工程规划、勘察、设计、施工等技术和经济方面的法规、标准等，以保证有法可依，有章可循；引进、消化、吸收国外先进管理方法和经验，进行本土化改造和自主创新研发，从制度上给予科学合理的保证。⑧牢固树立和坚持技术可行、安全可靠、经济合理、环境优好的理念和原则，综合、灵活地运用各种可能技术手段，适应于城市地下工程未来的大型化、深层化、综合化、复杂化等发展趋势。努力实现城市地下工程施工新技术（新材料、新机械、新工艺）与规划勘察技术、设计计算技术、环境保护技术、安全防灾与管理技术等的配套化、系列化、规范化和国际化。
参考文献：
［１］颜纯文，蒋国胜，叶建良．非开挖铺设地下管线工程技术［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，２００５一０１
［２］陈志龙，王玉北．城市地下空间规划［Ｍ］．南京：东南大学出版社，2005-01
［３］钱七虎．地下空间开发利用与城市可持续发展［Ｊ］．中国人民防空，2002-04 ［４］陶龙光，巴肇伦（编著）．城市地下工程［Ｍ］．北京：科学出版社，1996-01 ［５］傅冰骏．国际隧道及地下工程发展动向”2002年世界隧道及地下工程博览会暨学术交流会”情况报导［Ｊ］．探矿工程，2002，（5）：54-57
［６］周文波（编著）．盾构法隧道施工技术及应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，2004-11
［７］周文波．盾构隧道信息化施工智能管理系统的开发应用［Ｊ］．都市快轨交通，2004，17（4）：16-19
［８］赵玉光．地下工程开挖与支护安全监控跫测及地质灾害动态预测与防治［Ｊ］．中国地质灾害与防治学报，2001，12（3）：36-41
［９］刘招伟，王梦恕，董新平．地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，2003，22（8）：1297-1301
［１０］刘铁民，钟茂华，王金安等．地下工程安全评价［Ｍ］．北京：科学出版社，2005-03
［１１］城市地下空间开发利用关键技术指南编委会编．城市地下空间开发利用关键技术指南［Ｍ］．北京ｉ中国建筑工业出版社，2006-01
