地下工程的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展前景.doc

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地下工程的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展前景 摘要：地下工程現(xiàn)狀與優(yōu)越性，地下工程未來(lái)的發(fā)展前景 關(guān)鍵詞：地下鐵道，鐵路和公路隧道，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越性，城市地下快速路，隧 道，發(fā)展前景 19 世紀(jì)是橋的世紀(jì)，20 世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，而 21 世紀(jì)應(yīng)該是地下洞室 開發(fā)利用的世紀(jì)。 在當(dāng)今工業(yè)經(jīng)濟(jì)與知識(shí)經(jīng)濟(jì)并存的時(shí)代， 經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底就是科技創(chuàng)新 能力的競(jìng)爭(zhēng)。二十一世紀(jì)是地下空間的發(fā)展世紀(jì)，特別是隨著城市的快速發(fā)展， 資源的過渡開發(fā)，必然會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染、能源緊張、交通擁擠和水資源短缺等嚴(yán) 重問題，因此人們不得不向地下要生存空間，以緩解土地資源緊張而帶來(lái)的壓 力。 面臨著人口、 糧食、 資源和環(huán)境的四大挑戰(zhàn)， 這決非是危言聳聽、 杞人憂天。 它如晨鐘暮鼓，告誡人們必須從現(xiàn)在開始認(rèn)真研究對(duì)策 “可持續(xù)發(fā)展”被作為國(guó)策提出來(lái)了，擺在每個(gè)學(xué)科、每個(gè)產(chǎn)業(yè)的面前，土 木工程界也應(yīng)順潮流而檢討自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良 田被鋼筋混凝土所取代，并且無(wú)法再生，居住、交通、環(huán)境的矛盾日益突出。把 地面活土多留點(diǎn)給農(nóng)業(yè)和環(huán)境， 使地下空間成為人類在地球上安全舒適的第二個(gè) 空間，是土木建筑工作者的緊迫課題。國(guó)際上已提出把“廿一世紀(jì)作為人類開發(fā) 利用地下空間的年代” ，日本提出要利用地下空間，把國(guó)土擴(kuò)大數(shù)倍。中國(guó)也開始重視地下空間利用的立法工作，各地區(qū)已開始進(jìn)行地下空間的開發(fā)規(guī)劃。但由于技術(shù)立法不夠，在這方面出了不少問題，花費(fèi)了許多不該花的工程費(fèi)。 交通擁堵已經(jīng)成為城市致命的瓶頸，人們?cè)趽矶轮械却嵟?、絕望，也開始因?yàn)榭释俣榷鴮ふ曳较颉?當(dāng)一個(gè)名字叫地鐵的尤物可以讓交通煩惱消卻、速度誘惑滿足時(shí)，幾乎所有的中國(guó)城市都愛上了她，開始了轟轟烈烈的地鐵建設(shè)之旅。 地鐵的另類空間激發(fā)著人們的國(guó)際化大都會(huì)想象力和商業(yè)想象力，地鐵天文 數(shù)字般的投資令城市人痛并快樂著，地鐵承載著所有都市人內(nèi)心的柔軟和抒情，令那些對(duì)城市失望的人可能重新愛上城市。 1．地下工程發(fā)展現(xiàn)狀 1.1 地下鐵道 隨著城市在不斷的發(fā)展， 并隨之?dāng)U大的趨勢(shì)，市內(nèi)的地面運(yùn)輸功能已經(jīng)無(wú)法 滿足市內(nèi)交通的需求量，而修建地下鐵道則是改變這一現(xiàn)象最有效的手段之一。 而在世界上存在已修建或者是正在修建地下鐵道的城市有 80 多個(gè)，而我國(guó)北京 現(xiàn)在經(jīng)修建地下鐵道達(dá) 1140．1 km，而天津已修建了 7．2 k m 的地下鐵道，同 時(shí)在其他的大城市內(nèi)也正在籌劃中。地下鐵道和其他城市運(yùn)輸類型相比較，其運(yùn) 送能力最大；由于沒有平面交叉和采取自動(dòng)閉塞信號(hào)，可以保證通行安全；地鐵 各列車間的間歇時(shí)間可以很短，給旅客以很大方便；噪聲小，保護(hù)環(huán)境條件好。 近 20～30 年來(lái)，在某些國(guó)家的大城市(如：日本東京、大阪等地)和地鐵相配合 還修建了具有相當(dāng)規(guī)模的地下街和地下商場(chǎng)等。地鐵的缺點(diǎn)是：固定運(yùn)營(yíng)費(fèi)用比重較大，只有客流密度很大時(shí)才是經(jīng)濟(jì)合理的。 1．2 鐵路和公路隧道 中國(guó) 1949 年以來(lái)為克服山嶺障礙修建了總延長(zhǎng) 2000 多公里的鐵路隧道， 正 在修建中的大瑤山鐵路隧道長(zhǎng)達(dá) 14 公里。還修建了許多公路隧道。較長(zhǎng)的有河 南省輝陵公路的向陽(yáng)隧道，長(zhǎng) 1400 米；林石公路的太行隧道,長(zhǎng) 960 米。鐵路和 公路常需要跨越江河港口。為此，需要修建水下的鐵路或公路隧道。修建水底隧 道過去多采用盾構(gòu)法。但盾構(gòu)法施工的斷面是圓形的，內(nèi)部?jī)艨詹荒芎芎美茫衣裆钶^大，使隧道總長(zhǎng)度增加。采用沉管法可避免上述缺點(diǎn)。在荷蘭已經(jīng)用沉 管法修建了十幾條水底隧道。 中國(guó)在上海用盾構(gòu)法已建成黃浦江打浦路隧道，正 在修建第二條越江隧道，還準(zhǔn)備用沉管法修建第三條越江隧道。在日本，已經(jīng)修 建了許多鐵路或公路隧道，把一些島嶼聯(lián)結(jié)起來(lái)，著名者如青函海底隧道。橫越 英法海峽的海底隧道還在研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案?，F(xiàn)在通過直布羅陀海峽的隧道方案 正進(jìn)行可行性研究。從九龍到香港的海底隧道已修建完成。 1.3 其他地下工程 水電站都修引水和泄水隧洞，有的還修有地下廠房和其他洞室。核電站有全 部修建在地下的， 也有為掩埋核廢料的地下深層洞庫(kù)。 軍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，在加固修繕后使用。 2.地下工程的優(yōu)越性 2.1 地下快速路保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性 地下修建快速路保護(hù)了城市的風(fēng)貌和歷史人文景觀，節(jié)省城市寸土寸金 的土 地資源，為城市的園林綠化，實(shí)現(xiàn)人車分流，疏導(dǎo)交通，增加城市綠地，減少環(huán) 境污染， 建設(shè)宜人和美麗的地面開敞空間，協(xié)調(diào)人和自然的和諧生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造了 有利條件。 充分利用隧道工程開發(fā)利用地下空間資源為人類造福，無(wú)疑是保護(hù)和 改善人居生態(tài)環(huán)境，保護(hù)城市風(fēng)貌，實(shí)現(xiàn)城市功能和環(huán)境和諧共生的最有效途徑。 2.2 山嶺隧道保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性 “逢山開路，翻山越嶺”，傳統(tǒng)的跨越山嶺公路主要采用修盤山路迂回爬坡翻越，設(shè)計(jì)主要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素。為保證設(shè)計(jì)速度和安全行車，設(shè)計(jì)往往過度追求 路線平、 縱面線形的連續(xù)和流暢而采用高技術(shù)指標(biāo)，或?yàn)榱藦?qiáng)調(diào)線形的優(yōu)美以及 填挖工程量的平衡，經(jīng)常采用高填和深挖路基，于是產(chǎn)生很多高陡邊坡。 另外因施工還需要設(shè)置了一些的臨時(shí)便道、取土坑、棄土堆、漿砌工程防 護(hù)等構(gòu)筑物，其結(jié)果是破了沿線的水系、造成水土流失 ，破壞了地面植被和森林，斷絕了動(dòng)、植物的聯(lián)系和活動(dòng)通道，生態(tài)平衡受到嚴(yán)重破壞，植被一旦被破 壞將無(wú)法替代和恢復(fù)。 隨著工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外采取隧道工 程，甚至淺埋隧道工程穿越山嶺成為新的發(fā)展趨勢(shì)。隧道不但可使線路縮短，汽 車運(yùn)輸快捷、舒適，大大提高運(yùn)營(yíng)效率，而且還使植被和森林得以保存，生態(tài)環(huán)境得以保護(hù)。 2.3水下隧道保護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性 水下隧道在社會(huì)、 經(jīng)濟(jì)、 生態(tài)環(huán)境和抵御不可抗力等方面的綜合效益要優(yōu)于橋梁。 采用水下隧道穿越水域，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境影響小，可避免車輛行駛產(chǎn)生的噪音、 粉塵和廢氣對(duì)城市環(huán)境的污染； 隧道結(jié)構(gòu)受巖土介質(zhì)包圍，其穩(wěn)定性及耐久性遠(yuǎn) 比暴露在空氣中、 承受各種不利環(huán)境因素影響的橋梁好，可大大延長(zhǎng)隧道的使用壽命達(dá)百年以上，且結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用比橋梁低的多；抵抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)， 不受 惡劣氣候條件的影響，全天候運(yùn)營(yíng)而大大提高運(yùn)輸效率。 隧道工程保護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性進(jìn)行深入分析和探討，得出如下結(jié)論 ： (1)減少車輛產(chǎn)生的噪聲，廢氣對(duì)環(huán)境的污染。 (2)節(jié)省城市土地資源，改善城市生態(tài)環(huán)境，保護(hù)城市人文景觀。 (3)減少山嶺地區(qū)的植被破壞，保護(hù)動(dòng)植物自然生態(tài)環(huán)境。 (4)不受惡劣氣候影響，保證交通全天候暢通運(yùn)行。 (5)水下隧道不影響水路航運(yùn)，并保持原有水域自然景觀。 (6)較強(qiáng)的抵御自然災(zāi)害和戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的防御性能。 (7)分析表明，地下工程保護(hù)生態(tài)環(huán)境取得的社會(huì)整體利益遠(yuǎn)大于其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，且實(shí)際證明通過采取綜合措施完全可以將負(fù)面影響降低到最低程度。 (8)地下工程方案的比較應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，在根本上從傳統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，轉(zhuǎn)變 到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的比較，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展國(guó)策。 3.地下工程的發(fā)展前景 近年來(lái)，由于我國(guó)的城市化進(jìn)程在不斷加快，大量的人涌入城市，住房問題， 交通問題等一系列現(xiàn)實(shí)問題使我國(guó)的城市土地空間資源的利用遭遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，充分發(fā)展地下工程將對(duì)我國(guó)的城市建設(shè)帶來(lái)不可估量的作用。 3.1 城市發(fā)展與地下空間的利用 現(xiàn)階段關(guān)于開發(fā)利用地下空間的現(xiàn)實(shí)意義，是在于為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略創(chuàng)造條件。進(jìn)入21紀(jì)以來(lái)，城市化趨勢(shì)在不斷發(fā)展，規(guī)模在不斷擴(kuò)大，這樣發(fā)展下去。城市地 區(qū)土地?zé)o論怎樣節(jié)約，終究要有大片土地被占，對(duì)我國(guó)城市的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅。近年來(lái)，世界上大部分國(guó)家很 重視地 下工程的發(fā)展，以尋求新的平衡 作為一個(gè)重要解決的城市 地面問題的重要方法，地下空間以嘗試保留盡可能多的面積滿足生活環(huán)境的需求，把道路交通、工廠和倉(cāng)庫(kù)安排分配許到地下空間，形成土地資源有計(jì)劃性、長(zhǎng)期性的人類安全和舒適的生活環(huán)境，幫助和提供更多的服務(wù)。因此，在2l世紀(jì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，利用隧道和地下工程及規(guī)模將不斷擴(kuò)大 。 3.2 現(xiàn)階段地下空間利用的重點(diǎn) 當(dāng)今一些發(fā)達(dá)國(guó)家的地下空間利用，實(shí)際上是與城市的發(fā)展緊密相關(guān)，一般 多與維護(hù)城市的功能和優(yōu)化城市間聯(lián)絡(luò)通道的效率相聯(lián)系。如果我國(guó)現(xiàn)在普遍使用地下空間開發(fā)，且還缺乏相關(guān)的經(jīng)濟(jì)條件。然而，一些沿海城市和地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，每年人均 GDP達(dá)到 5000-8000 元，作為所謂的地下工程“門檻” ，一般認(rèn)為已達(dá)到地下空間所需要開發(fā)的經(jīng)濟(jì)條件，并不斷地開發(fā)和利用地下空間，地下空間利用的要求，反過來(lái)也能夠推動(dòng)城 市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具體來(lái)說，當(dāng)前我國(guó)的工作重點(diǎn)首先應(yīng)基于這樣幾個(gè)基礎(chǔ)點(diǎn)： （1)從改善城市交通的效率出發(fā)； (2)其次是緩解交通運(yùn)輸緊張局勢(shì)； (3)創(chuàng)造條件為城市交通發(fā)展區(qū)域和城市的交通運(yùn)輸效率，優(yōu)化城市交通創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)條件。 3.3 地下鐵道在城市交通中的作用 20世紀(jì)80年代改革開放的大潮中，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都市人口流量猛增，都 市交通狀況惡化嚴(yán)重。 已成為困擾城市市民生活與制約城市發(fā)展的一大難題。 事實(shí)上，增車擴(kuò)路已遠(yuǎn)趕不上交通量的增長(zhǎng)速度，而且道路面積也不可能無(wú)限制增加，因此，地下鐵道便成為了解決交通擁堵問題的重要手段之一。一般地鐵作為現(xiàn)代化都市交通方式具有五大優(yōu)點(diǎn)： 一是運(yùn)量大；二是速度快、時(shí)間準(zhǔn)；三是干擾小，在地下運(yùn)行不受氣候、地面行人和車輛的干擾；四是耗能低，無(wú)廢氣污染，乘車舒適，對(duì)城市噪音污染輕，滿足了市民對(duì)生存環(huán)境質(zhì)量和時(shí)間速度的要求；五是大大節(jié)約了地上土地空間資源。同時(shí)，作為開發(fā)城市地下空間相關(guān)的地下工程建設(shè)技術(shù)，隨著建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)已日趨完善，基本形成了體系。因此，可以預(yù)見，將來(lái)的城市交通系統(tǒng)中，地下鐵道將發(fā)揮越來(lái)越大的作用，更多地下鐵道的建設(shè)也將納入各地政府的規(guī)劃之中。 4.結(jié)語(yǔ) 由于地下空間的開發(fā)對(duì)解決交通擁堵、改善城市環(huán)境、保護(hù)城市景觀、減少 土地資源的浪費(fèi)等方面都有著不可替代的作用，目前世界上的大城市都在加緊開發(fā)利用地下空間的研究。雖然我國(guó)的城市地下空間利用已經(jīng)具備的一定的規(guī)模，但我國(guó)人口眾多且城市化進(jìn)程還在不斷加快，現(xiàn)有的土地資源以及 地下空間已經(jīng)滿足不了們對(duì)物質(zhì)生活水平的需要，繼續(xù)挖掘地下空間的利用價(jià)值已到了刻不容緩的地步。因此，地下工程在我國(guó)將來(lái)的城市建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展中將發(fā)揮不可替代的作用。 參考文獻(xiàn) 1) 地下工程保護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性與工程學(xué)報(bào) 2013年6月 第九卷 第三期 2）探討地下工程的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 宋建 ，劉霖 ，樊贅贅