1、 .wd. .wd. .wd.?城市地下空間工程導論?課程讀 書 報 告專 業(yè)： 城市地下空間工程 班 級：地下空間工程2015-2班 學 號： 150710201 學生姓名： 王強 指導教師： 譚燕秋 河北工程大學土木工程學院 2015年12月8日摘 要伴隨著我國城市化的加快，城市建設快速開展，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口急劇膨脹，許多城市不同程度上出現了建筑用地緊張、存在空間擁擠、交通擁擠、交通堵塞、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等問題，給人類居住帶來很大影響。同時，國家對耕地的有效保護，使城市的開展進一步受到限制。總結歷史，借鑒興旺國家的經歷，許多有識之士將我國的城市的開展方向指向了地下。城市地下空間

2、作為一種新型的國土資源，適時地、有序地加以開發(fā)利用，會使有限的城市土地發(fā)揮更大的效用。隨著我國經濟實力的不斷增強，科技水平的不斷提高和國家的政策引導，我國的城市地下空間的開發(fā)利用工作逐漸開展起來，并取得了許多優(yōu)秀的成果。但由于地下工程建設周期長，投資額大，施工難度大，維護工作繁瑣等原因，在施工和運營過程中，也出現了一些問題，并造成了不同程度的生命和財產損失。本文通過參考相關資料，淺談一下城市地下空間工程在我國的應用現狀和未來開展、和城市地下空間工程的施工方法、及地下空間工程災害防護的認識。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc8566 1.城市地下空間開展的趨勢

3、與展望 PAGEREF _Toc8566 3 HYPERLINK l _Toc26612 1.1城市空間開展利用開展趨勢分析 PAGEREF _Toc26612 3 HYPERLINK l _Toc31674 2.城市地下空間利用形態(tài) PAGEREF _Toc31674 3 HYPERLINK l _Toc20119 2.1地下軌道交通 PAGEREF _Toc20119 3 HYPERLINK l _Toc8100 2.2地下快速交通 PAGEREF _Toc8100 4 HYPERLINK l _Toc13063 2.3地下停車場 PAGEREF _Toc13063 4 HYPERLINK

4、 l _Toc31472 2.4地下商業(yè)街 PAGEREF _Toc31472 4 HYPERLINK l _Toc7146 2.5地下管網 PAGEREF _Toc7146 5 HYPERLINK l _Toc4616 2.6地下倉庫 PAGEREF _Toc4616 5 HYPERLINK l _Toc6910 2.7地下人防工程 PAGEREF _Toc6910 5 HYPERLINK l _Toc6878 3.城市地下空間工程施工方法 PAGEREF _Toc6878 6 HYPERLINK l _Toc29929 3.1明挖法 PAGEREF _Toc29929 6 HYPERLIN

5、K l _Toc7159 3.1.1敞口放坡法 PAGEREF _Toc7159 6 HYPERLINK l _Toc172 3.1.2地下連續(xù)墻施工法 PAGEREF _Toc172 6 HYPERLINK l _Toc6298 3.1.3蓋挖法 PAGEREF _Toc6298 6 HYPERLINK l _Toc17306 3.1.4沉井法 PAGEREF _Toc17306 7 HYPERLINK l _Toc23403 3.2暗挖法 PAGEREF _Toc23403 7 HYPERLINK l _Toc13816 3.2.1淺埋暗挖法 PAGEREF _Toc13816 7 HYP

6、ERLINK l _Toc15109 3.2.2盾構法 PAGEREF _Toc15109 8 HYPERLINK l _Toc15796 3.2.3頂管法 PAGEREF _Toc15796 8 HYPERLINK l _Toc20564 3.2.4TBM法 PAGEREF _Toc20564 8 HYPERLINK l _Toc6110 4.地下空間工程災害防護 PAGEREF _Toc6110 8參考文獻 HYPERLINK l _Toc20564 101.城市地下空間開展的趨勢與展望1.1城市空間開展利用開展趨勢分析綜合化國外地下空間利用開展的主要趨勢是綜合化。其表現首先是地下綜合體的

7、出現，一些興旺國家的一些大城市在新城區(qū)的建設和舊城區(qū)的再開發(fā)過程中都建設了不同規(guī)模的地下綜合體，成為具有大城市現代化象征的建筑類型之一。其次，綜合化表現在地下步行道系統(tǒng)和地下快速軌道系統(tǒng)、地下高速道路系統(tǒng)的結合以及地下綜合體和地下交通換乘樞紐的結合。第三，綜合化表現在地上、地下空間功能既有區(qū)分更有協(xié)調開展的相互結合模式。分層化與深層化隨著一些興旺國家和先進城市的地下淺層局部 基本利用完畢，以及深層局部開挖技術和裝備的逐步完善，為了綜合利用地下空間資源，地下空間開發(fā)逐步向深層開展。以日本學者為主正在研究30m以下的深層地下空間利用的規(guī)劃。深層地下空間資源的開發(fā)利用已成為未來城市現代化建設的主要課

8、題。在地下空間深層化的同時各空間層面分化趨勢越來越強。這種分層面的地下空間，以人及為其服務的功能區(qū)為中心，人、車分流，市政管線、污水和垃圾的處理分置于不同層次，各種地下交通也分層設置以減少相互的干擾，保證了地下空間利用的充分性和完善性。城市交通和城市間交通的地下化城市交通和“高密度、高城市化地區(qū)城市之間交通的地下化將成為未來地下空間開發(fā)利用的重點。交通擁擠是21世紀不變的城市問題，城市道路建設趕不上機動車數量的開展也是21世紀城市開展的規(guī)律。開展高速軌道交通也就成為主要的選擇。21世紀人類對環(huán)境、美化和舒適的要求越來越嚴格。人們的環(huán)境意識和對城市的環(huán)境要求越來越加強和提高，以前修建的高架路或將

9、轉入地下。地下高速軌道交通將成為大城市和高密度、高城市化地區(qū)城市間交通的最正確選擇。先進技術手段的不斷成熟和運用隨著地下空間開發(fā)利用程度不斷擴展，超長超大隧道開挖以及遇到不良地層時機的增加，要求隧道開挖速度及開挖安全程度越來越高。預計在硬巖采用TBM開挖軟巖中采用各種盾構的趨勢將更加明顯。由于地下空間開挖中定位和地質地理信息、勘察現代化的需要，GPS、RS、和GIS技術在地下空間開發(fā)中的應用也將會得到越來越大的推廣。2.城市地下空間利用形態(tài)2.1地下軌道交通城市公共交通是指，在城市極其郊區(qū)范圍內，為了方便公眾出行，用客運工具進展旅客運輸。它對城市政治經濟、文化教育、科學技術等方面的開展影響極大

10、，現代城市公共交通構造主要包括公共汽車、無軌電車、快速有軌電車、地下軌道交通和出租車等客運營業(yè)系統(tǒng)，有些城市還有鐵路客運、輪渡、索道、纜車運輸、磁懸浮客運交通等。地下軌道交通是指，在大城市中主要在地下修筑隧道、鋪設軌道，以電動快速列車運送大量乘客的公共交通體系，故稱地下軌道交通，也稱為地下鐵道，建簡稱地鐵。在城市郊區(qū)，人員人員車輛較少的地方，地鐵線路長可以延伸到地面或高架橋上，一般稱之為輕軌。地鐵運輸幾乎不占街道面積，不干擾地面交通。地鐵與城市中其他交通工具相比，除了能防止城市地面擁擠和充分利用空間外，還有很多優(yōu)點。一是運量大。地鐵的運輸能力要比地面公共汽車大710倍，是任何城市交通工具所不能

11、對比的。二是速度快。地鐵列車在地下隧道內風馳電掣地行進，行駛的時速可超過100公里。三是無污染。地鐵列車以電力作為動力，不存在空氣污染問題，因此受到各國政府的青睞。截至2010年10月，全國已有北京、上海、廣州、深圳、南京、天津、重慶、武漢、長春、大連、成都、沈陽等12個城市的軌道交通投入運營。另外，全國已有 29個城市獲得軌道交通的建設批復。可見，我國城市開展地鐵及輕軌交通的前景是廣闊的。2.2地下快速交通地下快速交通主要是是指城市中的地下公路，地下快速公路有以下幾個優(yōu)點：改善相鄰的環(huán)境；有利于公路景觀的保護；實現快速公路地下空間的多功能用途。就地下快速公路交通的開展而言，目前主要有越江海公

12、路隧道。地下立交公路和半地下公路三種類型。地下快速交通系統(tǒng)意義深遠，能極大的提高交通容量和效率，提高城市間的對接速度，具有快速、大容量的特點，還可以分層利用，良好協(xié)調各種交通方式之間的關系。2.3地下停車場地下停車場是指建筑在地下用來停放各種大小機動車輛的建筑物，也稱地下車庫，在國外一般稱為停車場。有時地下停車場也提供低級保養(yǎng)和重點小修業(yè)務服務。目前，大規(guī)模地下空間的開發(fā)均有停車場的規(guī)劃，主要原因是從事汽車總量在不斷增加，而相應的停車場缺乏、城市汽車“行車難，停車難的現象已經十分普遍。因此，充分利用地下空間建設停車場，對于緩解城市道路擁擠具有重要的作用。地下停車場的特點有：造價高，工期長；地下

13、停車場容量大， 基本不占用城市土地，是城市能留出更多的開敞空間用于綠化和美化，提高城市環(huán)境質量；地下空間在防護上的優(yōu)越性，是國家把大容量的地下停車庫與人防設施結合起來。地下停車場按建筑形式可分為單建式停車場和附建式停車場。單建式停車場一般建于城市廣場、公園、道路、綠地或空地之下，主要特點是不管規(guī)模大小，對地面上的城市空間和建筑物 基本沒有影響，除少量出入口和通風口外，頂部覆土后可以為城市保存開敞空間。附建式停車場是利用地面高層建筑及其裙房的地下室布置的地下專用停車場。這種類型的地下停車場，使用方便，節(jié)省用地，規(guī)模適中，但設計中要選擇適宜的柱網，以滿足地下停車和地面建筑使用功能的要求。地下停車場

14、按使用性質可分為公共停車場和專用停車場。公共停車場是供車輛暫時停放的場所，具有公共使用性質的一種市政服務設施。專用停車場以停放載重車量為主，還包括其他特殊用途的車輛，如消防車、急救車等。地下停車場按照車輛在車場內的運輸方式可分為坡道式停車場和機械式停車場。坡道式停車場是利用坡道出入車輛，優(yōu)點就是造價低，運行成本低，可以保證必要的進出車速度，且不受機電設備運行狀態(tài)的影響。目前所建的停車場多為這種類型。地下停車場按不出地質條件分為土層地下停車場和巖石地下停車場。2.4地下商業(yè)街修建在大城市繁華的商業(yè)街下或客流集散量較大的車站廣場下，內設由許多商店、人行通道和廣場等組成的綜合性地下建筑成為地下商業(yè)街

15、。城市地下商業(yè)街是利用城市可持續(xù)開展、具有多種功能的城市重要組成局部。伴隨著地下街建設規(guī)模的不斷擴大，將地下街同各種地下設施綜合考慮，如將地鐵、市政管線廊道、高速路停車場、娛樂休閑廣場結合，形成具有城市功能的地下大型綜合體，是地下城的雛形。地下商業(yè)街按平面形式可分為道路穿插口型、中心廣場還型、復合型三種，按規(guī)模分有小型、中型、大型三種。城市地下街是地下空間開發(fā)的初級階段，日本的地下街就叫地下綜合體。規(guī)模很大且具有較強城市功能的工程可稱為地下綜合體。地下綜合特征體的特征：使用功能復雜，使用性質相異的功能組合在一個建筑體系中。設備管理要求高，地下綜合體需設綜合管線廊道。對水、電、熱、氣、防護、防水

16、有更高的要求。綜合體是地下城市的雛形，假設干地下綜合體連接將初步形成地下城，因而可承擔或補充城市的 基本功能。2.5地下管網城市公用設施，在我國也稱為市政設施，是城市根基設施的主要組成局部，是城市物流、能源流、信息流的運送載體，是維持城市日常生活和促進城市開展所必須的條件。市政公用設施屬于城市的公共服務設施，具有同時為社會生產和社會生活服務的雙重性質，既是城市聚集化和社會化的產物，也是為城市獲得更高的經濟、社會和環(huán)境效益所必需的前提。 因此，無論是建設新城市還是改造老城市，公用設施都應當首先實現現代化。城市公用設施一般包括以下幾大系統(tǒng)：供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、排水系統(tǒng)

17、、固體廢棄物排除與處理系統(tǒng)。上述城市公用設施埋設在城市地下的局部構成了地下管網，包括供水、供熱、供氣、下水、通信和電纜等。城市綜合管線廊道是指各種管道、電纜集中敷設在一起為管理、維修公用設施服務所占用的地下空間。地下綜合管線廊道在世界各國尚無統(tǒng)一的名稱。地下綜合管線廊道的主要優(yōu)點是容易維修和便于更換，因而能延長公用設施系統(tǒng)的使用壽命，同時保持道路免遭經常性的破壞。據估計，在綜合廊道中的管線比直埋在土中時要高23倍。地下綜合管線廊道對城市的現代化以及合理利用城市地下空間有著重要意義，有很大開展?jié)摿Γ虼酥灰邆浔匾臈l件，就應認真研究和抑制開展中的障礙。2.6地下倉庫地下倉庫是修建在地下的儲物建

18、筑物，作為短期或長期存放生活資料與生產資料用。地下環(huán)境對于許多物質儲存有突出的優(yōu)越性，具有防空、防爆、抗震、防輻射等防護性能，以及熱穩(wěn)定性、密閉性等特點，地下倉庫具有良好的隔熱保溫、儲品不易變質、能耗小，維修和運營費用低、節(jié)省材料、占地面積小和庫內發(fā)生事故時對地面涉及較小、儲存成本低、質量高、經濟效益顯著、節(jié)省地面?zhèn)}庫用地，運輸距離短等突出優(yōu)點，這是建造各種地下倉庫十分有利的條件。地下倉庫有很多分類方法。按照用途與專業(yè)可分為國家儲藏庫、城市民用庫、運輸轉運庫等。按照民用倉庫儲存物品的性質，又可分為一般性綜合倉庫、食品倉庫、糧食和糧油倉庫、不安全倉庫和其他類型的倉庫。根據儲品的不同有地下糧庫，油

19、品、藥品庫，地下冷藏庫，地下物資倉庫，地下燃油、燃氣庫，地下軍械、彈藥庫等地下冷藏庫有“高溫儲存庫和低溫儲庫，燃油儲庫根據油品和所用建材種類的不同，有地下金屬儲油庫和非金屬儲油庫。2.7地下人防工程人防工程是為防御戰(zhàn)時各種武器的殺傷破壞而修筑的地下空間建筑，通常由指揮所、掩蔽部、通信、水庫、儲庫、醫(yī)院、交通干線等。防護工程基調是以戰(zhàn)時為主兼顧平時利用，做到平戰(zhàn)結合，使人防工程在和平時期也能發(fā)揮經濟和社會效益。我國從20世紀60年代起進展人防工程建設，到80年代后期，以把地下空間開發(fā)同城市建設、人防建設相結合作為建設目標。進入20世紀90年代中期，地下空間開發(fā)把平時和戰(zhàn)時功能轉化作為人防工程的建

20、設基調。現在，在大中城市中，已開場建設或籌建的地鐵、地下街及地下綜合設施都有一定的防護能力。3.城市地下空間工程施工方法3.1明挖法地下工程施工時，再埋深較淺的情況下，廣泛采用明挖法。明挖法是想從地表向下開挖基坑或塹壕，直至設計標高，再在開挖好的預定位置灌注地下構造，最后在修建好的地下構造周圍及其上部回填，并恢復原來地面的一種地下工程施工方法。明挖法施工的 基本順序為：打樁護坡樁路面開挖埋設支撐防護與開挖地下構造物的施工回填拔樁也可不拔恢復地面或路面。明挖法可分為護坡樁創(chuàng)造挖、敞口放坡明挖、旋噴樁護坡明挖及槽壁支護明挖等方式。敞口放坡法又分為降水和不降水敞口放坡明挖發(fā)。明挖法的技術優(yōu)點是施工技

21、術簡單、快速、經濟，常被作為首選方案，其施工簡單、方便，修建于底層外表附近的地下工程多屬于明挖法修建的地下工程，這些工程包括地下商場、地下街、地下停車場、城市地鐵、人防工程及地下工業(yè)建筑等。3.1.1敞口放坡法采用敞口放坡明挖法施工時，為防止塌方保證施工安全，在基坑槽開挖深度超過一定限度時，土壁應做成有斜率的邊坡，以保證土坡的穩(wěn)定，工程中常常稱其為放坡。邊坡穩(wěn)定問題是敞口放坡發(fā)施工中的重要問題。如果處理的不當，土坡失穩(wěn)，產生滑動，不僅影響工程進展，甚至危及生命安全，造成工程失敗。所以，土坡穩(wěn)定是既安全又經濟的進展埕口放坡施工的關鍵。3.1.2地下連續(xù)墻施工法地下連續(xù)墻施工工藝，及指從地面上沿著

22、擬建的地下構造或高層建筑基坑的周邊，用特制的挖槽機械，在泥漿護壁狀態(tài)下開挖一定長度的溝槽，然后將鋼筋籠吊放入溝槽，用導管法在充滿泥漿的溝槽內澆筑混凝土，混凝土從溝槽底部逐漸向上澆筑，同時將泥漿置換出來，在地下形成鋼筋混凝土墻段，把各單元墻段用特制接頭逐一連接起來，形成一個整體的地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻施工技術的主要優(yōu)點是適用于多種地質條件，施工時無震動，噪音地，不必做放坡，不需要支模，墻體剛度大于一般擋土墻，能承受較大的土壓力，可防止地基沉陷與塌方，可用于建筑物密集地區(qū)，因而在城市地下工程中是一種很好的施工方法。其缺乏在于要用專門設備進展施工，單體工程造價略高，如現場管理不善，造成施工環(huán)境泥濘潮

23、濕，鋼材不能像鋼板柱那樣再重復使用。3.1.3蓋挖法然而隨著城市的開展，地面交通、周圍環(huán)境、地下管線也在增加。采用明挖法施工的最大缺點是破壞地面、中斷交通、拆遷工作量大。同時施工產生的噪音、震動等也會嚴重干擾居民的生活和工作。為了盡可能的減少地下工程施工對地面交通和去附近居民的干擾，蓋挖發(fā)應運而生。蓋挖法一種先做鉆孔灌注樁或連續(xù)墻作為維護構造和支撐構造，在該構造保護下再做樁頂縱梁、蓋頂板，恢復路面，然后，在樁及鋼筋混凝土頂板的支護下進展的主體構造施工的方法，根據開挖的構造施工順序的不同，蓋挖法又可分為蓋挖順作法和蓋挖逆作法兩類。蓋挖法是一種對比快速、經濟、安全的施工方法。3.1.4沉井法沉井法

24、是通過不穩(wěn)定含水底層地層的一種特殊施工方法，其實質是在地下建筑物設計位置上，預先制作好沉井的腳刃和一段井壁，再其掩護下，邊掘進邊下沉，隨下沉在地面相應接長井壁，直到沉到設計深度的一種施工方法。沉井再深根基施工中具有獨特的優(yōu)點：占地面積小，技術對比穩(wěn)妥可靠；與大開挖相比挖土量小，節(jié)省投資，無需特殊專業(yè)設備，操作簡單；沉井井壁可作為各類地下構筑物的構造也可作為構筑物的維護構造，沉井內部空間還可得到充分利用。隨著施工機械與施工技術的不斷革新，沉井發(fā)在國內、外得到了廣泛的應用和開展。沉井發(fā)的應用歷史悠久且較廣泛，具體施工方法名目繁多，通常將沉井發(fā)分為兩大類：不淹水沉井與淹水沉井。3.2暗挖法暗挖法是指

25、在特定條件下，不開挖地面，全部在地下進展開挖和修筑襯砌構造的隧道施工方法。它是城市地下工程施工的主要方法之一，適用于不宜明挖施工的含水量較小的各種地層，尤其對城市城區(qū)地面建筑密集、交通運輸繁忙、地下管線密布，且對地沉陷要求嚴格的情況下的地下構造工程更為適用。隨著地面交通運輸量越來越大，以及人們環(huán)境保護意識的提高，地下工程暗挖法已經逐漸取代明挖法而廣泛應用于城市地下施工。暗挖法施工方法具體有以下特點：受工程地質和水文地質條件的影響較大；工作條件差，工作面少而狹窄、工作環(huán)境差；暗挖法施工對地面影響較小，但埋置交淺時可能導致地面沉陷；有大量廢土、碎石須妥善處理。暗挖法主要包括：鉆爆法、盾構法、掘進機

26、法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。尤其以淺埋暗挖法、盾構法、頂管法和掘進機法等應用較為廣泛。3.2.1淺埋暗挖法對于淺埋地下工程而言，只顯著特點是埋深淺。在施工過程中，由于地層損失而引起的地面移動明顯，對周邊環(huán)境的影響較大。因此，對各種開挖、支護襯砌、排水注漿方法提出了更高的要求，施工難度增加。所以，若何有效控制淺埋地下工程施工擾動誘發(fā)的地面移動變形，成為淺埋地下工程設計與施工研究的重點、難點和熱點問題。基于從控制地面變形、減少對環(huán)境的不利影響、降低施工成本等方面考慮，形成了各種適用于淺埋地下工程施工的方法。為了到達及時支護，防止地層沉降的目的，必須完全穩(wěn)定后，才敷設防水隔離板，施加二次模筑混

27、凝土襯砌，這是最符合地下工程受力特點的一種構造。淺埋暗挖法是在近十幾年開展起來的一種新方法，該方法現在已經在城市地鐵，市政地下管網及地下空間的其他淺埋地下構造物的工程設計與施工中廣泛應用。該方法具有靈活多變，對地面建筑、道路和地下管網影響不大，拆遷占地上、不擾民、不讓污染環(huán)境，是目前較先進的施工方法。該方法在鐵路、公路及軟弱的地層中也開場應用。3.2.2盾構法盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是將盾構機械在地下推進，通過盾構外殼和管片支持四周圍巖防止發(fā)生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進展土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧

28、道構造的一種機械化施工方法。盾構是一種用于軟土隧道暗挖施工，具有金屬外殼、殼內裝有整機及輔助設備，在其掩護下進展土體開挖、土渣排運、整機推進和管片安裝等作業(yè)，而是隧道一次成型的工作機械。它是一種隧道掘進的專用工程機械，現代盾構集機、電、液、傳感、信息技術與一體，具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、量測導向糾偏等功能。盾構前端設有支撐和開挖土體的裝置，中段安裝有頂進所需的千斤頂，尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環(huán)。盾構每推進一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空襲中壓住水泥砂漿，以防止隧道和地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構的種類很多，目前廣泛采用最先進的盾構有泥水

29、加壓復合式盾構和土壓復合式盾構。由于盾構法施具有施工速度快，不拆遷地面建筑物和地下管網，施工期間噪音小、震動小、不影響地面交通等優(yōu)點，近年來在國內外地鐵區(qū)間工程中被廣泛采用。3.2.3頂管法頂管施工法是繼盾構法之后而開展起來的一種地下管道施工方法，主要用于地下進水管，排水管、煤氣管、電信電纜的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道，河川，地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等，是一種非開挖的敷設地下管道的施工方法，起源于美國。最初，頂管施工法主要用于跨越孔施工時頂進鋼套管，隨著技術的改進，頂管法也用于無套管情況下頂進永久性的公用管道，主要是重力管道。3.2.4TBM法巖石隧道掘進機簡稱TBM：是利用巖石隧道掘進機在巖石地層中暗挖隧道的一種施工方法。通常是利用回轉刀盤又借助推進裝置的作用力而使刀盤上的滾刀切割巖面，以到達破巖開挖隧道的目的。按巖石