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地下工程的現(xiàn)狀與未來發(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 世紀是橋的世紀，20 世紀是高層建筑的世紀，而 21 世紀應(yīng)該是地下洞室 開發(fā)利用的世紀。 在當今工業(yè)經(jīng)濟與知識經(jīng)濟并存的時代， 經(jīng)濟的競爭歸根結(jié)底就是科技創(chuàng)新 能力的競爭。二十一世紀是地下空間的發(fā)展世紀，特別是隨著城市的快速發(fā)展， 資源的過渡開發(fā)，必然會帶來環(huán)境污染、能源緊張、交通擁擠和水資源短缺等嚴 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)在開始認真研究對策 “可持續(xù)發(fā)展”被作為國策提出來了，擺在每個學(xué)科、每個產(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 空間，是土木建筑工作者的緊迫課題。國際上已提出把“廿一世紀作為人類開發(fā) 利用地下空間的年代” ，日本提出要利用地下空間，把國土擴大數(shù)倍。中國也開始重視地下空間利用的立法工作，各地區(qū)已開始進行地下空間的開發(fā)規(guī)劃。但由于技術(shù)立法不夠，在這方面出了不少問題，花費了許多不該花的工程費。 交通擁堵已經(jīng)成為城市致命的瓶頸，人們在擁堵中等待、憤怒、絕望，也開始因為渴望速度而尋找方向。 當一個名字叫地鐵的尤物可以讓交通煩惱消卻、速度誘惑滿足時，幾乎所有的中國城市都愛上了她，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)著人們的國際化大都會想象力和商業(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， 并隨之擴大的趨勢，市內(nèi)的地面運輸功能已經(jīng)無法 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，而我國北京 現(xiàn)在經(jīng)修建地下鐵道達 1140．1 km，而天津已修建了 7．2 k m 的地下鐵道，同 時在其他的大城市內(nèi)也正在籌劃中。地下鐵道和其他城市運輸類型相比較，其運 送能力最大；由于沒有平面交叉和采取自動閉塞信號，可以保證通行安全；地鐵 各列車間的間歇時間可以很短，給旅客以很大方便；噪聲小，保護環(huán)境條件好。 近 20～30 年來，在某些國家的大城市(如：日本東京、大阪等地)和地鐵相配合 還修建了具有相當規(guī)模的地下街和地下商場等。地鐵的缺點是：固定運營費用比重較大，只有客流密度很大時才是經(jīng)濟合理的。 1．2 鐵路和公路隧道 中國 1949 年以來為克服山嶺障礙修建了總延長 2000 多公里的鐵路隧道， 正 在修建中的大瑤山鐵路隧道長達 14 公里。還修建了許多公路隧道。較長的有河 南省輝陵公路的向陽隧道，長 1400 米；林石公路的太行隧道,長 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)部凈空不能很好利用，且埋深較大，使隧道總長度增加。采用沉管法可避免上述缺點。在荷蘭已經(jīng)用沉 管法修建了十幾條水底隧道。 中國在上海用盾構(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，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)濟方案。現(xiàn)在通過直布羅陀海峽的隧道方案 正進行可行性研究。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。 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 地下快速路保護城市生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性 地下修建快速路保護了城市的風(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，無疑是保護和 改善人居生態(tài)環(huán)境，保護城市風(fēng)貌，實現(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)計主要考慮技術(shù)和經(jīng)濟因素。為保證設(shè)計速度和安全行車，設(shè)計往往過度追求 路線平、 縱面線形的連續(xù)和流暢而采用高技術(shù)指標，或為了強調(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)置了一些的臨時便道、取土坑、棄土堆、漿砌工程防 護等構(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、植物的聯(lián)系和活動通道，生態(tài)平衡受到嚴重破壞，植被一旦被破 壞將無法替代和恢復(fù)。 隨著工程技術(shù)的發(fā)展進步和全斷面巖石掘進機的出現(xiàn)，國內(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。隧道不但可使線路縮短，汽 車運輸快捷、舒適，大大提高運營效率，而且還使植被和森林得以保存，生態(tài)環(huán)境得以保護。 2.3水下隧道保護生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性 水下隧道在社會、 經(jīng)濟、 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 比暴露在空氣中、 承受各種不利環(huán)境因素影響的橋梁好，可大大延長隧道的使用壽命達百年以上，且結(jié)構(gòu)維護費用比橋梁低的多；抵抗自然災(zāi)害能力強， 不受 惡劣氣候條件的影響，全天候運營而大大提高運輸效率。 隧道工程保護生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性進行深入分析和探討，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，保護城市人文景觀。 (3)減少山嶺地區(qū)的植被破壞，保護動植物自然生態(tài)環(huán)境。 (4)不受惡劣氣候影響，保證交通全天候暢通運行。 (5)水下隧道不影響水路航運，并保持原有水域自然景觀。 (6)較強的抵御自然災(zāi)害和戰(zhàn)爭破壞的防御性能。 (7)分析表明，地下工程保護生態(tài)環(huán)境取得的社會整體利益遠大于其對環(huán)境的負面影響，且實際證明通過采取綜合措施完全可以將負面影響降低到最低程度。 (8)地下工程方案的比較應(yīng)與時俱進，在根本上從傳統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟的比較，轉(zhuǎn)變 到技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境的比較，是保護生態(tài)環(huán)境，落實可持續(xù)發(fā)展國策。 3.地下工程的發(fā)展前景 近年來，由于我國的城市化進程在不斷加快，大量的人涌入城市，住房問題， 交通問題等一系列現(xiàn)實問題使我國的城市土地空間資源的利用遭遇到了嚴峻的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，充分發(fā)展地下工程將對我國的城市建設(shè)帶來不可估量的作用。 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)實意義，是在于為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略創(chuàng)造條件。進入21紀以來，城市化趨勢在不斷發(fā)展，規(guī)模在不斷擴大，這樣發(fā)展下去。城市地 區(qū)土地無論怎樣節(jié)約，終究要有大片土地被占，對我國城市的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重的威脅。近年來，世界上大部分國家很 重視地 下工程的發(fā)展，以尋求新的平衡 作為一個重要解決的城市 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、工廠和倉庫安排分配許到地下空間，形成土地資源有計劃性、長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)模將不斷擴大 。 3.2 現(xiàn)階段地下空間利用的重點 當今一些發(fā)達國家的地下空間利用，實際上是與城市的發(fā)展緊密相關(guān)，一般 多與維護城市的功能和優(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)濟條件。然而，一些沿海城市和地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)達到了一定的水平，每年人均 GDP達到 5000-8000 元，作為所謂的地下工程“門檻” ，一般認為已達到地下空間所需要開發(fā)的經(jīng)濟條件，并不斷地開發(fā)和利用地下空間，地下空間利用的要求，反過來也能夠推動城 市經(jīng)濟的發(fā)展，具體來說，當前我國的工作重點首先應(yīng)基于這樣幾個基礎(chǔ)點： （1)從改善城市交通的效率出發(fā)； (2)其次是緩解交通運輸緊張局勢； (3)創(chuàng)造條件為城市交通發(fā)展區(qū)域和城市的交通運輸效率，優(yōu)化城市交通創(chuàng)造經(jīng)濟條件。 3.3 地下鐵道在城市交通中的作用 20世紀80年代改革開放的大潮中，城市經(jīng)濟發(fā)展，都市人口流量猛增，都 市交通狀況惡化嚴重。 已成為困擾城市市民生活與制約城市發(fā)展的一大難題。 事實上，增車擴路已遠趕不上交通量的增長速度，而且道路面積也不可能無限制增加，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： 一是運量大；二是速度快、時間準；三是干擾小，在地下運行不受氣候、地面行人和車輛的干擾；四是耗能低，無廢氣污染，乘車舒適，對城市噪音污染輕，滿足了市民對生存環(huán)境質(zhì)量和時間速度的要求；五是大大節(jié)約了地上土地空間資源。同時，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，將來的城市交通系統(tǒng)中，地下鐵道將發(fā)揮越來越大的作用，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 由于地下空間的開發(fā)對解決交通擁堵、改善城市環(huán)境、保護城市景觀、減少 土地資源的浪費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。雖然我國的城市地下空間利用已經(jīng)具備的一定的規(guī)模，但我國人口眾多且城市化進程還在不斷加快，現(xiàn)有的土地資源以及 地下空間已經(jīng)滿足不了們對物質(zhì)生活水平的需要，繼續(xù)挖掘地下空間的利用價值已到了刻不容緩的地步。因此，地下工程在我國將來的城市建設(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 1) 地下工程保護生態(tài)環(huán)境的優(yōu)越性與工程學(xué)報 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