淺談城市地下空間建設技術

張洪圖

【摘 要】隨著城市快速發展，城市人口的不斷增加，城市交通擁堵、環境惡化、資源不能滿足需要，城市用地逐漸減少，開發的地表空間日益銳減等。過度開發資源使得矛盾尖銳，帶來環境污染、能源緊張、交通擁擠和水資源短缺等問題，人類將目光投向地下空間。國際有學者預測21世紀是全球開發利用地下空間的世紀，人類越來越多的活動將會轉入地下。地下空間利用成為世界發展趨勢。近年來，我國重視地下空間的開發利用，一些大城市已經或正準備綜合開發利用地下空間。

【關鍵詞】地下空間；建設

1.城市地下空間開發利用的必要性

1.1城市人口壓力使開發利用地下空間開發利用顯得尤為必要。我國城市面臨人口劇增的壓力，人均占地指標低下。必須把對地面環境有影響、占地面空間大的功能性場所轉入地下，給地面騰出充足的空間留給人們的生活。另外，地下空間由于周圍由巖土介質“包圍”，具有較強的隱蔽性、隔離性、防災和抗震性等特點。具有平戰結合的民防工程功能，是建設和開發的重要內容，具有國防和戰略長遠意義。

1.2土地資源的短缺使開發利用地下空間開發利用顯得尤為必要。我國城市建設加快，城市土地逐日縮減，市場經濟條件下，土地開發成本越來越高。征地、拆遷、就業安置問題也越來越嚴重，其中，經濟成本最為嚴重的問題。據調查，地下空間開發建設的土建成本是地面建筑的2至3倍?，F代城市的發展必須實現“立體化”模式，也就是要求地上和地下同步開發。合理開發地下空間資源，提升城市現代化水平?？v觀發達國家的發展歷史表明：當城市人均GDP達到500美元基本具備開發利用地下空間的條件與實力，若為1000～2000美元則達到了規模開發利用的條件和實力。近年來，我國在大城市的CBD中心區進行建筑和規劃時，都充分的利用了地下空間，將停車場、倉庫、設備用房等設施設在底下，最大地利用了空間資源，建設成本大大降低。

1.3城市交通壓力使開發利用地下空間開發利用顯得尤為必要。我國城市車輛保有量占據世界前列，交通擁堵、停車難等問題顯著。城市開發地下空間關鍵是解決交通問題。交通問題嚴重影響著城市的發展效率、出行安全、環境條件，直接制約著城市的可持續發展。國外成熟經驗啟示：百萬人口的大城市解決通勤交通問題的最有效方式是大力發展軌道交通。目前，大多城市以發展公共交通為主要運輸方式，隨著交通擁堵情況上演劇烈，公交系統效率低下，準點率下降。為推進城市發展速度，提高城市現代化程度。據統計，我國已有四十多個城市在規劃、建設地鐵、城市隧道公路及軌道交通。在城市中心區開發和建設地鐵、隧道公路就是開發利用地下空間資源的很好體現，具有重要的推進和擴散效應。

1.4完善城市功能的需要也使開發利用地下空間開發利用顯得尤為必要。城市功能主要表現在交通、商業活動、各種配套功能。隨著城市不斷發展變化，商業活動、休閑娛樂活動、文化、體育等活動不斷豐富著人們的生活。修建地下停車場完善停車功能，發展“地面立體化”或者“地下多層化”模式，大大節約地面停車成本。在城市中心一些商場、KTV、酒吧、超市等建立在地下，合理開發地下空間資源，既滿足了地面的交通運行，又給商業活動帶來了商機。被譽為“城市生命線”的地下綜合管道，以前是埋設在路面以下，任一條管線（道）出現故障就得開挖路面，影響交通和人們日常出行，對地下空間的利用率比較低。如今，在很多大城市逐步發展成綜合管線（道）集成化鋪設在地下開發的綜合管溝里。不僅管線（道）安全性提高了，而且預留量也增大了，方便新管線（道）的鋪設，完善了城市功能。

2. 城市地下空間施工技術

目前城市地下空間的開發和建設主要設施分為：交通隧道工程（地下鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、城市穿河（江）隧道、地下通道等）；地下民用與公共建筑（地下商場、地鐵換乘站、體育館、影劇院、娛樂場所等）；人防工程（防空地下室、救護站等及平、戰結合地下街等）；我國城市地下空間工程施工技術主要有4種，包括：明挖施工法、蓋挖施工法、地下連續墻施工法、盾構施工法。

2.1明挖施工法

明挖法是指從巖土體表面，由上向下開挖土石方至設計標高后，自基底自下而上順作法施工，完成結構體主體結構施工，最后回填基坑或恢復地面的施工方法，是目前各國城市地下鐵道、廣場、路下商場施工的首選方法，在地面交通和埋置范圍內地下障礙物較多的地方通常采用明挖法施工。其優點是施工技術簡單，對施工機械要求簡單、施工速度快捷、施工投資易控制、安全、遇到障礙物易處理，其缺點是對周圍環境的影響較大，如阻斷交通時間較長，噪聲與震動等對環境的影響。明挖法的關鍵施工技術工序是：降低地下水位，邊坡支護，土方開挖，結構施工及防水工程、回填等。

2.2蓋挖施工法

蓋挖法是指由地面向下開挖至一定深度后，將頂部施工封閉，其余下部工程在封閉的頂蓋狀態下進行施工。主體結構由上而下分階段施工，也叫逆作法施工；主體結構右下而上施工，叫順作法施工?？芍^實現了“上方暢行，下方施工”。蓋挖法優點：結構水平位移小，安全系數高，對地面交通和行人影響較??；對周圍環境（氣候、空氣、噪音等）影響較??；節約成本和工期。在城市繁忙路段新建地鐵站，當地下工程明做時需要穿越公路、建筑等障礙物，而又不能中斷交通時，可選用蓋挖法。例如我國深圳地鐵一期工程華強路站、上海7號線肇嘉浜路站等項目建設都應用了該挖施工方法。

2.3地下連續墻施工法

地下連續墻就是用專用設備沿著深基礎或地下構筑周邊采用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內設置鋼筋籠，采用導管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎的支護以及直接成為承受直接荷載的基礎結構的一部分。施工主要工藝為導墻、泥漿護壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。地下連續墻優點：占地少；地下墻體結構施工震動小、噪聲低，墻體剛度大，防滲性能好，對周圍地基無擾動，可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續墻體代替樁基礎、沉井基礎或沉箱等基礎。對巖體地質環境的適應范圍很廣，在軟弱的沖積層、中硬地層、密實的砂礫層以及巖石的地基中都可施工。初期用于壩體防滲，水庫地下截流，后發展為擋土墻，地下結構的一部分或全部。在高層建筑、電站建筑深基坑、地下停車場、地下街、地下商場、地鐵站、地下倉庫、礦井等均被得到廣泛應用。如：上海地鐵明珠線二期地鐵西藏南路站基坑施工、浙江凱喜雅大廈基坑工程等

2.4盾構施工法

盾構法是城市地下隧道施工的主要手段，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中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，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，形成隧道結構的一種機械化施工方法。盾構法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優越性：在盾構的掩護下進行開挖和襯砌作業，有足夠的施工安全性；地下施工不影響地面交通，在河底下施工不影響河道通航；施工操作不受氣候條件的影響；產生的振動、噪聲等環境危害較小。在城市短隧道施工中不宜采用；對地質條件要求比較嚴格；在我國天津地鐵一號線、南京地鐵一號線穿越秦淮河底等項目建設中得到廣泛應用。

3.結語

城市地下空間可為人類生存開拓廣闊空間，它有良好的安全穩定性、恒溫恒濕性，社會經濟環境多方面綜合效益好，有抗災防護性能。某種意義上講，地下空間必然是人類利用的資源，許多國家已利用該資源，日本、歐美國家走在前列，而我國在地下空間利用正處于上升階段，在我國有許多應用。我國將來的地下空間利用不僅僅是地鐵、隧道、地下車庫、地下廣場等幾種式，還包括地下街、市政隧道、地下存儲設施、地下垃圾站房、地下變電站、以及大型綠地、居住區等地下空間的開發利用形式。因此，作為一名巖土工程師學習掌握城市地下空間建設新技術也是十分必要。endprint