1、城市的地鐵工程和地下空間開發(fā)利用中的若干規(guī)劃技術相關問題 一、城市地下空間開發(fā)和地鐵工程建設的迫切性城市地鐵工程的發(fā)展規(guī)模和地下空間開發(fā)利用的程度常常被作為一個國際都會繁華與否的標準。這是因為：第一，經濟高速發(fā)展的結果，必然導致城市化進程的加快。城市人口的增加為城市的繁榮提供了基礎，但要變?yōu)槭聦嵾€需要條件。 這個條件就是要以經濟的發(fā)展帶動城市建設，包括地下空間開發(fā)建設。城市建設發(fā)展了，才會和城市化進程相適應；第二，城市建設發(fā)展必須解決一系列重大的矛盾，包括人口密度的上升，交通的擁堵，環(huán)境的劣化和公共安全的隱憂，這些矛盾解決好壞成為衡量能否成為國際大都會的基本尺度。地鐵和地下空間開發(fā)利用是解決上

2、述矛盾的重要出路； 第三，只要抓緊城市建設這個關健因素，包括城市地下空間開發(fā)建設，才能不斷加強都會城市的國際金融經貿地位，加強先進文化的影響力，加強人文環(huán)境的安全感。紐約的26線地下鐵道網，莫斯科地鐵車站建筑，日本的地下商貿城給這些國際都市增色不少。北京、上海和廣州是中國革命的源頭城市，也是全國國民經濟發(fā)展的龍頭，是國家高新技術發(fā)展的先鋒。在21世紀，健康地發(fā)展城市建設，特別是地鐵工程和地下空間開發(fā)建設，使之和其國際政治、經濟、先進文化地位相適應已經成為三個大都市發(fā)展的最迫切大事。二、北京、上海、廣州地區(qū)工程地質和基坑支護有關工程技術問題地下空間開發(fā)中遇到最大的工程問題莫過于工程地質問題。以上

3、海浦東區(qū)地質條件為例，主體部分是層狀淤泥質土和粉土，間或有淤泥層和砂土層。土層空隙率大，含水率高，強度很低，土呈流塑性或流動性。在表層土或較深部位，經常會遇到垃圾層，間或有礫石、瓦礫、砌體塊出現，會形成施工障礙。 北京地區(qū)地質條件主要為砂土和黏土，局部有淤泥泥塘。除淤泥地層外，一般有較好承載能力。 廣州地區(qū)地處珠江流域，流砂、地層的管涌防治是個突出問題，淤泥質土的穩(wěn)定性問題也很嚴重，必須處理好。上海、廣州淤泥地層特點 在地下空間開發(fā)利用工程中，設計施工的主要工程問題是施工期間洞室空間的平衡穩(wěn)定，在隧道掘進過程中要防止上部土體沉陷過大，導致隧道變形失穩(wěn)或上部地面結構傾斜變位；地下隧道洞室進口和地

4、鐵車站路段的明挖施工，遇到的主要工程問題是邊坡土體穩(wěn)定，防止側向變形位移過大引起邊坡失穩(wěn)滑移。 深部淤泥與淤泥質土為主體的基坑邊坡工程穩(wěn)定性很差，由于深基坑下的土體強度很小，即使提高了邊壁的結構剛度，控制了邊坡過大的水平位移，但是基坑深部位移滑移失穩(wěn)卻往往仍會出現。廣州市三元里一個深基坑工程，是一個典型的淤泥質土深層滑移個例。 This photo reflects the failure pattern of soft clay slope in Sanyuanli worksite. The failure shape of the site slope likes to flow-con

5、vex model.Failure pattern of soft clay. Based on theoretical calculation, model test, and work-site observation,a new flow-convex failure model for soft soil is founded. It is compose of convex side wall, rise bottomof pit and landslip curves. The landslip curves includes circle and logarithmic spir

6、al or parabolic sections.The model test surveying results indicates: the horizontal displacement of the face-wall is convex. Conclusion:the flow-convex pattern is suitable to soft clay, with the help of it, new design method can be given.上海基坑內支撐技術 上海在工程實踐中形成整體限位結構支撐的一整套設計方法和施工措施。已經在地鐵進出口工程和車站明挖工程中經常

7、成功采用。限位支撐結構常選用鋼管支撐或者鋼筋混凝土框架支撐。這種工程處理方法安全可靠，但成本高工期長，并且對于混凝土內支撐結構還存在拆除工藝流程復雜的問題。 錨拉樁邊坡支護方法基坑邊坡錨拉樁支護，起源于美國。國內深基坑大多采用了這種支護施工技術，一般比較穩(wěn)定可靠。但沒有限位結構支撐，沒有土壤改性提高強度的工程措施，結構超載能力較差，錨索施工占用時間較長，因而導致變形位移較大，并且會出現不同結點受力不均現象。廣州中山大道065工程，基坑深18m，旁側是廣州市政府的東進大廈，基坑靠近大廈一側是流塑性很強的淤泥質粘土并有一個向基坑內部傾斜的基巖層面。在93年暴雨季節(jié)，基坑側向土壓力荷載不斷增大的情況

8、下，錨索相繼超載崩斷，造成邊坡寬達60m的大蹋方，邊坡上二層樓也一齊滑落下來。The position of compound support is located in collapsed place. The original support was concrete piles. The interval betweencollapsed pit and original Dongjian building is 2m.The length of the prestressed anchor bars areabout 20m. It guarantees whole stability

9、. The length of the soilnails are 10m. It guarantees local stability.土釘錨索復合支護 土釘錨索復合支護用于廣州065工程完全成功，受到了廣州市建委的肯定。 深圳地王大廈是日本熊谷組承接的工程，深基坑邊坡也采用了錨拉樁支護。臨進深南大道一側錨拉樁由于超載而倒了一片。在不得已的情況請我國施工隊伍用原位土釘支護搶險加固成功。 The Earth king building in Shenzhen. In 1993, after the concrete piles of support failed, Japan company

10、invites our institute to rush to deal with an emergency of works. Adopting criss-cross soilnail in situ support technology, we get succeeded. The Earth king Building is completed 深圳新世界大廈，基坑深13m，原設計采用混凝土灌注樁。排樁發(fā)生意外倒塌后，危及居民樓安全。采用多方向交叉土釘支護，進行塌方區(qū)土體原位加固。 土釘錨索技術用于搶險加固和塌方處理The New world Building in Shenzhen

11、. The concrete pourring piles were broken.The preparing work is put worksite in order.This is typical project with soil nail supporting in-situ technology. The photo isbefore sailnail in-situ supportingThe photo isafter soilnail in-situ supporting.土釘斜交原位支護北京地區(qū)深基坑模板墻支護北京宣武門莊勝廣場深基坑支護的承載能力非常高。所采用分層分段開挖

12、和二次高壓注漿有很好的效果。 模板墻土釘支護 由于環(huán)境限制或者存在盡力擴大紅線內建筑使用面積的要求，需要將面層直接作為外模板墻使用。北京王府井萬富大廈（坑深17m）和新華社發(fā)行樓（坑深10m）是典型全外模板墻面土釘支護工程。 支護除必須滿足極限平衡強度要求之外，還要滿足變形位移控制要求。留出開挖間隙的厚度應當包括：噴射混凝土層，找平層、防水層、保護層和邊坡水平位移量。 萬富大廈工程節(jié)省土地費達2千萬元。 The Wanfu building in Beijing Wang fujing avenue.Its depth is 17m. In 1997,Its mould plate wall

13、of soilnail support was completed. The construction errorof wall was small to 1cmThe China architecture culture center in Beijing Sanlihe avenue is in construction. Its depth is 10m. Its construction speed is very fast.The China Generallabor union building. This building was Completed with mould pla

14、te wall-soilmail support technology.復合土釘支護的發(fā)展?jié)摿Α?972年法國人發(fā)明的土釘支護方法，由于其具有顯著的工程加固效果，迅速地在公路邊坡和基坑邊坡的砂土粘土地層中得到發(fā)展，80年代美國、歐洲、亞洲、美洲發(fā)展狀況很好。90年代初英國開始用，同期在中國土釘技術也發(fā)展得異常迅速。 1996年，隨著建設部土釘規(guī)程的制訂，更進一步刺激了復合土釘支護的發(fā)展，向淤泥質土、淤泥土層基坑邊坡工程發(fā)起了挑戰(zhàn)，取得了大量成功的工程實例。 武漢建銀大廈，地處湖濱淤泥土層和砂層，基坑深14m，采用了土釘、錨索、旋噴樁的復合土釘支護技術，工程取得圓滿成功。加強了土釘體、改性土體和

15、面層與樁的共同作用，形成了新的結構化穩(wěn)定土體。完全改變了泥土和支撐結構對立關系 。 設計采用了二道防水墻及微樁加土釘支護方案。防水墻深達36m，它除了防水之外，可以改善面層支護條件，消除了邊坡開挖時局部產生泥土塑性流動的可能性。土釘支護和防滲層作業(yè)互不妨礙。在采用多節(jié)變徑注漿后，土釘錨固力提高1倍以上，使工程獲得完全成功。 土釘防滲墻復合支護The Wuhan Construction bank building. The pit depth is 14.5m.It is silt and power sand stratum, near to lake. The prestressed-so

16、ilnail, rotation spouting piles and impermeable wall compound support are adopted. The re-grouting cement slurry with high pressure is used in soilnail support. The impermeable wall depth is 36m.三、大都會城市地鐵隧道盾構施工的工程問題70年代上海開始了國內最早的地鐵隧道建設，氣壓平衡法掘進盾構施工。80年代引法國隧道盾構機后，工作進度加快，工作條件大為改善。非飽和土地層可以采用土壓平衡盾構機，飽和土和

17、淤泥土就必須用泥水平衡盾構機。 上海最早掌握了泥水盾構技術，積累了豐富的施工經驗。針對上海地區(qū)大多為飽和淤泥質土和粘土地層情況，泥水盾構施工是較好的選擇，但是如果出現了礫石夾土地層或有瓦礫垃圾地層就會出現問題： 含碴泥漿在向外輸送的過程中，很可能由于瓦礫塊石粒經過大造成管道堵塞，在泥漿繼續(xù)泵進運動過程中，出現管道泥漿的“水擊”現象，使得輸送泥漿壓力突然增高而造成管道爆裂，以至于污染整個盾構工作艙。 解決這一問題的最好方法是在泥水高壓倉室中裝上密閉有壓小型顎式破碎機。瓦礫塊石經過破碎之后，再壓入輸送管道。也可以選用國外新近研發(fā)的可以直接破碎大塊巖石的專用破石盾構施工機械。 縱斷面Longitud

18、inal Section泥水室SlurryChamber切削刀架Cutter Disk攪拌器Agitator切削刀頭Cutter Bit盾構千斤頂Erector圓形保持裝置Circle Retainer管片Segment后部作業(yè)蓋板Rear Working Deck泥漿泵送管Slurry Feed Pipe泥漿排放管Slurry Discharge Pipe 圓弧保持裝置 Shield Jack過江隧道的施工問題上海打浦路過江隧道和延安路公路過江隧道都經過結構優(yōu)化設計，雙層結構選型和拼裝尺寸確定都經過靜載和動載試驗。運營情況說明結構設計完美，但施工漏水漏泥問題嚴重，必須經過徹底二次防水治理才能

19、解決。 打浦路施工經驗證明，深部固壁止水注漿是有效的，可以有效地降低隧道四周滲流壓力掙度，杜絕滲漏。沉管隧道技術 江底隧道掘進方案會遇到縱坡過大的問題，可能超過允許設計坡度，需要考慮地鐵沉管方案。沉管隧道由于選線高程高于江底掘進隧道，適合于沉積層較厚的江河隧道施工。90年代以來，日本、香港、丹麥至瑞典間海底沉管隧道愈作愈大，技術不斷提高。丹麥厄勒海峽沉管隧道施工已經采用預制混凝土工廠專門生產管段。管段長175m，每個管段由8個節(jié)段組成，并用預應力鋼絲來聯接。 歐洲的沉管隧道技術總體上比日本技術要強，特別是最后管段沉放技術比日本現行技術要優(yōu)越得多。渤海地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)、上海和長江三角洲經濟開

20、發(fā)區(qū)采有歐洲的工廠化沉管隧道技術，建設大量過江隧道可能是最具發(fā)展?jié)摿Φ姆桨浮?厄勒海峽沉管隧道 目前正在哥本哈根修建的厄勒海峽隧道是世界上最大的沉管隧道之一。它是丹麥哥本哈根和瑞典馬爾墨(Malm）之間厄勒海峽聯絡線的一部分，由瑞典、德國、荷蘭以及丹麥的E Pihl&Son公司組成的聯營體承包。隧道長，為一條雙孔單線鐵路及一條雙孔雙車道公路隧道。1995年7月訂合同，1997年底完成。隧道橫斷面研究 隧道設計為5孔，其中的4孔通行雙孔雙車道公路和雙孔單線鐵路。兩條機電設備通道和安全通道位于第5個洞中。鐵路用非道碴軌道系統。厄勒海峽隧道施工方法 厄勒海峽隧道的施工方法是獨特的。研究的技術包括岸上

21、施工及使用滑道將管段浮于水中；使用預扎的加筋籠在干塢中快速進行混凝土作業(yè)；預澆筑非常短的隧道節(jié)段，以使用重型起重機具依次進行裝配；制造大型的移動門式起重機在傳統的維修用船塢附近吊運預扎的加筋籠。另外還研究了足以罩住約60m長的整個隧道的移動式廠房，以控制維修船塢的天氣風險。 澆筑工廠 一旦兩個管段就位于滑行閘門內，則蓄水池可以放水，以便隧道管段能拖運到公海。步驟為：四、地下空間開發(fā)建設的規(guī)劃設計問題1、地下空間開發(fā)交通領域發(fā)展規(guī)劃 地鐵工程和地下空間開發(fā)規(guī)劃的首要任務是解決好地面交通擁堵矛盾。可以通過多線地鐵布置將地面公交客源分流到地下，通過地鐵交匯站實現地下不同方向便捷換乘，通過地鐵、火車站

22、、機場、公交廣場相互聯通達到快速疏散乘客的目的。 在紐約，幾個地鐵車站綜合體（例如報業(yè)廣場車站）共同利用地鐵、鐵路和公共汽車的設施，改進以后的哈德遜終端車站配置在110層大樓的地下室部分，它有三個島式站臺通向五條線路，接收十節(jié)車廂的列車，站臺之間及與站廳之間由很多樓梯與電動梯相連通。 東京大型地面游樂園廣場的地下是 地鐵線大手町站地下空間交叉布置充分利用地下空間布置立體線路交叉 東京地鐵11線大手町車站Double-track tunneling, Hakozaki area(高速道路下施工 Constrution under expressway)箱崎雙線施工箱崎郵政大樓樓房下部施工梯美國華

23、盛頓地鐵深度2、地下空間開發(fā)商業(yè)區(qū)建設規(guī)劃地鐵干線興建的同時，可以使得地下商業(yè)城發(fā)展獲得生機。最好按20年發(fā)展要求制定地鐵和地下商業(yè)區(qū)的統一規(guī)劃。上海人民廣場的地鐵和商業(yè)街是統一規(guī)劃的，效果很好。但是如果能把地下商業(yè)區(qū)做到像大連火車站地下商城五層大廈那樣規(guī)模，就會更有氣勢 3、市政工程的地下發(fā)展規(guī)劃市政工程特別是水電煤氣供應生命線工程的地位愈來愈重要。長春市的煤氣管線已經成為當前市政管理最大隱患。 水電暖與排水管道應當按百年大計進行總體規(guī)劃設計。未來市政管線工程地下化、集中化、擴大化已經成為國際大都市建設的潮流。地面上取消電線電纜，地面下淺層不設水氣干線，是國際上市政工程建設的顯著特點。 4、

24、民防工程地下聯接通道規(guī)劃 上海民防管理獨具特色，包括人防和抗災任務都要管起來。全國人防工程普遍有在的問題是缺少和城市建設的統一規(guī)劃布署，這主要表現在缺少地下鐵道、地下商業(yè)廣場和重點人防工程的聯接通道規(guī)劃上，也表現在缺少和人防抗災搶險救援有關的物資儲備規(guī)劃上。 地鐵工程和地下空間開發(fā)應當把民防工程的地下通道聯接和有關倉儲工程規(guī)劃一起做好。瑞典是地下空間開發(fā)利用和民防工程建設搞得最好的國家，他們的統一規(guī)劃設計的思想和做法非常值得我們學習。 地下油氣儲存庫STRATEGIC OIL AND LPG STOPAGE In most countries, oil and gas are stored underground as strategic reserves to compensate temporary interruptions of the supply. For example, Sweden has a number of rock caverns for storage of oil. 油氣儲存于地下作為戰(zhàn)備供應。 Large rock caverns are often cheaper than above-ground tank farms, and offers many a