【正文】 地下空間的開發(fā)利用 主講教師 :熊建林 第一部分 總 論 一、引言 二、地下空間概念、分類、用途及其意義 三、人類地下空間開發(fā)利用簡況 四、地下巖土工程施工技術 一、 引言：關于城市的交通 —— 以湖北武漢市為例 湖北武漢自古就有“九省通衢”之地的稱謂，是聯(lián)系南北的咽喉要道。在當今社會，人員、物資流通頻繁的情況下，交通問題已經(jīng)是一個大到影響社會經(jīng)濟發(fā)展、小到影響個人切身利益的非常重要的問題，這個問題在武漢市尤其突出。解決這個問題的根本出路之一，就在于地下空間的開發(fā)利用。因此，我們的課程就以武漢市的交通問題作為引言來開始。 一組圖片 武漢長江二橋交通狀況 武昌火車站公交擁擠狀況 武漢六座長江大橋的位置及內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)線示意圖 軍山大橋 白沙洲大橋 長江大橋 長江二橋 天興洲 大橋 陽邏 大橋 武漢市內(nèi)環(huán)線的交通壓力 中 心 城 區(qū) 過江隧道 主要問題 ，過江車流、人流龐大，而兩座大橋的承載能力有限，長期處于超負荷運行狀態(tài)，如長江二橋通車僅十幾年，中間進行過一次較大規(guī)模的維修，現(xiàn)正進行大規(guī)模的維修加固； ，武漢市最近十幾年的公共交通得到快速發(fā)展，在一些主要干道上還劃出了公交專用車道，但過江公共交通，雖然巴士很多，但速度很慢，尤其在交通高峰期，過江已成為公共交通快速發(fā)展的瓶頸； ，隨著我國經(jīng)濟水平的提高，以及汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車已走進尋常百姓家，武漢市的汽車保有量已是成倍增加，給城市交通，尤其是過江交通帶來了更大的壓力，目前雖然兩座大橋均實行單雙號限制通行，但過江交通仍然越來越緊張； ，車在不停地增加，歸根結(jié)底修橋速度沒有汽車增加速度快，這一矛盾僅僅靠修橋沒法根本解決。 解決辦法 （包括大橋、隧道）：只是解決問題的一種方法，但不是根本辦法； ：也不是長久之計，目前已經(jīng)限制單雙號了，往后再怎么限制？ ，讓大家不乘（或開）汽車，就能快速過江。這里所謂的快速過江通道就是指 軌道交通 ，尤其是 地鐵交通 。試想一下，如果乘汽車從A地到 B地，需要 30— 45分鐘，那么乘地鐵僅需要5－ 10分鐘。這才是解決城市交通壓力的根本之道，世界上許多人口密集的大都市的經(jīng)驗已經(jīng)證明了這一結(jié)論。 軌道交通快捷、準時、環(huán)保，是唯一與小車有得一拼的公共交通方式。 二、 地下空間概念、用途、分類及其意義 地下空間概念 地下空間 ：在巖層或土層中天然形成或人工開挖形成 的空間稱地下空間。天然形成的地下空間有：喀斯特溶洞、熔巖洞、風蝕洞、海蝕洞等；人工形成的地下空間有：各種礦洞、工程建設需要開鑿的地下洞室（如隧道、廠房等）。 地下建筑 ：地下形成的建筑空間。 地下工程 ：建造在地下的各種工程設施。 地下空間的用途 地下空間有著廣泛的用途。 在遠古時期，人類開始利用天然洞穴作為居住之用，以保護自己免遭自然災害的威脅。北京西郊周口店，約 50多萬年前，北京猿人居住在自然條件較好的龍骨山天然溶洞中。在日本發(fā)現(xiàn)距今 2萬 ─3萬年前的古人類居住洞穴。歐美、中東、北非等地都發(fā)現(xiàn)古人類穴居的遺跡。 人類到地面居住以后，開始把開發(fā)地下空間用于滿足居住以外的多種需求，如采礦、儲存物資、水的輸送及交通工程等，直到現(xiàn)在大型公用設施、城市地下空間的綜合利用及地下工業(yè)、商業(yè)及軍事設施等等，地下空間用途得到普遍重視。 顯然，人類對地下空間的開發(fā)利用，經(jīng)歷了從自發(fā)到自覺的漫長過程，推動這一過程的，一是人類自身的發(fā)展，如人口的繁衍和智能的提高，人類需求的擴展；二是社會生產(chǎn)力的發(fā)展和科學技術的進步。 地下空間的分類 ?礦山巷道 ：包括各類礦物采掘后的洞室和輸送礦石的巷道工程。 ?地下儲存 ：如糧食、油料、水果、蔬菜等的儲存，汽車庫、飛機庫、艦艇庫及核廢料儲存等。 ?水工洞室 ：如各種輸水隧道、水電站地下廠房、地下抽水蓄能電站、地下水庫等。 ?地下工廠 ：如各種輕重工業(yè)地下廠房、地下核電站、地下火電站等。 ?地下民用與公共建筑 ：如地下商場、圖書館、體育場館、展覽館、影劇院、醫(yī)院、旅館、住宅及其綜合建筑體系 ─ 城市地下街道等。 ?地下交通工程 ：如各種公路和鐵路隧道、城市地鐵、地鐵站等。 ?公用和服務性地下工程 ：如地下自來水廠、地下污水處理廠、給排水管道及煤氣、供電、通訊管線的綜合工程等。 ?地下軍事工程和防護工程 ：如各種野戰(zhàn)工事、指揮所、通訊樞紐、人員和武器掩蔽所、軍火和物資庫等。 地下空間開發(fā)利用的意義 一、動因分析 綜合集約化利用城市土地 1）我國城市發(fā)展沿用“攤煎餅”式的粗放經(jīng)營模式，無限擴張城市范圍，但單位城市用地的國民經(jīng)濟總產(chǎn)值處于國際較低水平（北京 89年與東京 86年相差 ），綜合、集約化利用城市土地不夠； 2）土地資源、尤其是耕地面積減少過快，城市用地限制成為城市發(fā)展的突出矛盾； 3）城市快速發(fā)展，人口急增、高樓林立，交通，環(huán)境、公共市政、城市安全與防災等矛盾突出，地下空間的開發(fā)利用是有效緩解措施，是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑； 能源、水資源及其他物資的繼續(xù)利用 1）我國人均能源占有量為不到世界平均水平的一半，但能源消耗為最高的國家，尤其是建筑能耗占總能耗的 30%，而建筑使用中的采暖、空調(diào)就占全國總能耗的 % 2）地下空間隔熱性好、冬暖夏涼，利用地熱、地涼資源前景廣闊。（地熱能開發(fā)利用、溫泉、熱巖發(fā)電站、儲雪、儲冰等； 3）地下各種資源、能源的開采和開發(fā)利用。油、氣、煤、金屬與非金屬資源開發(fā)等需要大量地下工程； 4）水資源的儲備、配置、調(diào)度利用、水力發(fā)電工程等； 緩解城市發(fā)展的各種矛盾 1）緩解城市交通矛盾； 2）改善城市生態(tài)環(huán)境； 3）提高城市綜合防災能力； 4）解決“城市綜合癥”。 以上幾點綜合表現(xiàn)如下： ?解決人口增加，城市地面空間容納能力有限的矛盾（交通、居住、日常生活擁擠等），城市功能設施、市政工程建地下。 ?拓展生存空間（工廠、商店、街道、倉庫等）、土地高度利用。 ?軍事及人防工程； ?環(huán)境保護、景觀保護、擴大綠化面積； ?城市向高空、地面、地下立體全方位發(fā)展； ?利用和發(fā)揮地下工程優(yōu)勢性； ?抗災防災需求； ?排洪、供水供電供氣、通信、垃圾填埋等市政工程； 火災 、 戰(zhàn)爭 、 放射能 、 核輻射 、 化學藥品 、 環(huán)境公害 （振動 、 噪音等 ） 提高城市功能 提高城市功能措施 防災措施 地下空間利用 城市膨脹 人口過密 地下空間利用 城市功能降低 地下空間利用 地下空間利用 地下空間利用 地震 、 臺風 、洪水等 自然災害 人為災害 確保 安全 二次災害 利用地下空間的特點與優(yōu)勢 地下工程 、 地下設施 輸送設施 （ 鐵路 、 公路、 管道等 ） 儲藏設施 （ 能源 、 糧食、 水 、 廢棄物、 放射性等 ） 防災設施 （ 避難 、 儲備等 ） 城市設施 （ 辦公樓 、 地下街 、 停車場、 文化設施等） 生活設施 （ 住宅等 ） 生產(chǎn)設施 （ 工廠 、 發(fā)電設施等 ） 二、必要性分析 地價高漲 ， 建地面工程成本高 地面不能提供建工程連續(xù)的土地 鐵路 、 交通地下化 、 建地下城市等 保護地面空間 ，高架道路地下化 開拓未來備用的地下空間 開發(fā)利用地下空間必要性 、重要性 抗震性：（ 能源儲藏 、 生命線工程 隔斷宇宙線 、 電磁波 、 核放射 、 爆炸等 利用地下空間的優(yōu)勢和特點 恒溫 、 恒濕 ， 冬暖夏涼；地下住宅 三、人類地下空間開發(fā)利用的簡況及成就