关宝树地下工程第一章

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尽管我们取得了一些成绩,但有待利用的地下空 间还很多;从规划-设计-施工-管理的水平还有待 提高,总之,还有许多工作有待我们去做。
1.8 城市地下工程建设的步骤 1)浅层(-10m以上)和次浅层(-10m~30m)空间全面
充分的开发建设。 包括: (1)发展平战结合的地下居住和公共设施; (2)发展多功能的地下高速交通网; (3)发展节约能源的中小型地下建筑; (4)发展地下公用和服务设施,包括:管道、电缆、
1.6 国外地下空间利用趋势
一是大型建筑物向地下的自然延伸发展到复杂 的地下综合体; 二是地下市政设施的建设从地下供、排水管网 发展到地下大型供水系统,地下大型能源供应系统, 地下大型排水及污水处理系统,地下生活垃圾的清除、 处理和回收系统和地下综合管线廊道(共同沟)。
1.7 我国地下空间利用发展过程 前期与世界的发展基本同步,从近代时期后逐步落后。
刘俊新 ( 西南科技大学土木工程与建筑学院 )
第一篇 地下工程概述
第一章 概述
1.1 什么叫地下空间?
在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人 工开发而成的空间称为地下空间;
在城市规划范围以内的地下空间称为城市地下空 间;
在城市以外山区岩层中开发的地下空间称为山岭 地下空间;
在江、湖、河、海水下开发的地下空间称为水下 地下空间。
第二章 地下空间工程的特性
第一节 地下空间工程结构的特性
1.1 地下空间工程的特性 构造特性:空间性、密闭性、隔离性、耐压性、耐寒
性、抗震性; 物理特性:隔热性、恒温性、恒湿性、遮光性、难透
性、隔声性; 化学特性:反应性。
这些特性对不同的使用目的,有的是有利的,有 的是不利的。因此,在规划和利用地下空间时,应充 分理解这些特性而加以有针对性的利用。
贮藏基地各种设施的布置必须遵守消防等法规, 并依安全、操作、经济等观点决定。
① 贮藏设施 贮槽与用地边界线的安全距离应保证在 50m以上,当贮槽半径超过50m时,应大于贮槽的半径。 贮槽与贮槽间的安全距离应大于贮槽的半径;应确保 配管、检查通道(宽5m以上)以及外围通(宽16m以上) 的宽度。
② 热水贮藏 热水贮藏 是将发电站的剩余电力、太 阳能及其他排热等以热水形 态加以贮藏的系统。主要用 于地区暖房及工厂供热。热 水贮藏一般以日、周、季为 单位。热水贮藏方式有地上 型和地下型两类,地下型对 环境影响小,造价和维护费 用低,得到广泛采用(图13-10)。
1.6 用水贮藏设施 ① 地下贮水坝 为了保证稳定的水资源,在降雨量比较多、 季节变动显著、地质渗透性大的地区可以采用地下贮水坝的形 式贮藏用水。地下贮水坝的形态有平地贮水坝和盆地贮水坝两 类(图1-3-11) 。
④ 排水处理设施 排水设备应考虑自然流下,设在基 地内较低的位置;水处理设备也宜设在排水设备附近。
地下式贮槽的构造
2.横型地下贮槽和水封式贮槽系统
横型地下贮槽用以贮藏石油等。开始是在空洞内 放入钢罐,这种方式成本高,且钢板易腐蚀,造成不 能继续使用。后改为张挂钢板并在钢板与岩壁间充填 混凝土,并进一步开发了无衬砌的岩洞贮藏方式,即 水封式岩洞贮藏方式(如下图水封式贮槽)。
产和交通工具不断密集,城市有限的空间资源和用地 严重不足,城市的环境也日益恶化。这些都严重限制 了城市的发展。
1.城市建设的迫切需求
合理开发和利用地下空间是解决城市有限土地资源和改善 城市生态环境的有效途径。
向地下要土地、要空间已成为城市发展的必然趋势,并成 为衡量城市现代化的重要标志。
提高城市土地的利用率与节省土地资源、缓解中心城市密 度、扩充基础设施容量、增加城市绿地、保持城市历史景 观。
的场所; 交通隧道可提供安全、准时、快速、经济的交通手段; 增加了作为生产设施、事务所以及居住等地下空间的
利用; 食品、液体、瓦斯等的地下贮存; 地下利用可极大地缓和城市的混杂;
1.11 地下工程研究的内容
地下工程的合理开发和立法 工程环境的特殊性 洞室结构体系的组成 设计、施工的一体化 地下工程施工作业 地下工程结构设计 周边环境控制 地下工程防排水
水封式岩洞贮槽构造
水封式岩洞贮槽主要部分包括
① 作业隧道 设置配管、电力、计量装置等的电缆。 作为管理用通道。
② 配管竖井 设置配管、电力、计量装置的电缆。 ③ 配管竖井上室 设置机器,用遮断墙划分的地下空
洞。 ④ 泵室 设置泵的空洞。 ⑤ 水床 为浮托贮藏燃料底部的水塘。
⑥ 水封隧道、水封钻孔 地下水不能形成所需压力时,补 给人工地下水而设置的水封隧道和钻孔。 ⑦ 遮断墙 为分隔与贮槽相连的配管竖井、作业隧道、泵 室等,具有液密、气密性的墙。 ⑧ 隔墙 发生燃料泄漏、火灾、爆燃等事故时,为限制受 害空间而设置的隔墙。 ⑨ 防爆墙 为防止火灾、爆炸等加设的墙,在洞口设防护 墙。 ⑩ 配管敞口竖井 将竖井从贮槽延伸到地表
第二节 城市现代化发展而利用的地下工程
2.1 地下空间在城市现代化的建设中的利用大致有: 地下办公场地 地下街 地下停车场 地下交通系统 地下能源供给设施 地下通信设施 地下上下水道 地下废弃物处理设施 地下文化设施等。
② 饮用水贮藏 主要是在干燥和半干燥、季节型缺水地区建造 地下饮用水库,挪威等曾在岩体中建造饮用水贮藏设施,利用集 水竖井、钢管井等取水和放水。从实例上看,在经济上较地面型 优越。
1.7 放射性废弃物处理设施 地下的处理设施,一般都设在地下500-1000m深处。
1.8 粮食贮藏设施
主要是利用地下恒温性这一特点。地下贮藏的成本低, 可保护环境,节约能源等,由于能耗低,近几年发展极为迅速。
上海杨浦 电厂取水
工程
哈尔滨地 下疏散干道
南京人防工程
地下货仓
名古屋叶斯卡地下街的街道式布置
名古屋中央公园地下街内景
城市交通
厦 门 跨 海 半 桥 半 隧 道 方 案
海底观光隧道
杭州宝石山地下会堂
小浪底地下厂房内景
五连拱效果图
1.4 地下工程建设意义 随着城市现代化的建设,城市人口高度集中、生
第二节 地下空间工程的缺点
2.1 地下空间工程的优点 ① 限定视觉 ② 开放地面空间和土地的有效利用 ③ 地下流通和输送 ④ 环境和利益 ⑤ 能源利用的节省和气候的控制 ⑥ 相对稳定的温湿度 ⑦ 自然灾害的保护 ⑧ 安全防卫 ⑨ 噪声和振动的隔离 ⑩ 维修管理
贮藏方式的分类
• 水封式贮槽及其附属设备的规划应根据其构造、设备 场所的状况,并考虑以下各点决定:
或按下述原则决定: 如取空洞的宽和高的平
均值为D,则相邻贮槽的间距L基 于空洞周围松弛区的分析,至少 为D(图1-3-8) 。
其他能源贮藏 ① 压缩能源贮藏 将原子能发电站等多余的电力以 压缩能源形态加以贮藏。贮藏压缩能源的容器一般有 岩盐空洞、岩石空洞等(图1-3-9) 。
20世纪后,差距增大。 30~40年代防空洞和地道(由于受侵略,自己住下去
了); 60年代人防工程(国外大发展,我们准备打仗); 70年代后期,随着社会发展的需要,主要致力于人
防工程的平战结合,公路隧道、地下商业街及地铁建设 (北京地铁);
90年代后,我国才真正走入城市地下空间利用的 时期;
2000年后,在交通、商业、物流、仓贮等方面进 入了新的发展时期。
(3)中世纪时期,欧洲地下空间利用基本处于停 滞状态,我国地下空间利用多用于建造陵墓和满足宗 教建筑的一些特殊要求,如北魏、隋、唐、宋、元等 各朝都建造了一些陵墓和石窟等。 这一时期――以陵墓和满足宗教特殊要求为主。
(4)近代时期,从15世纪开始,炸药、蒸汽机的 发明和应用,地下空间开发利用进入了新的发展时期 (即地下空间利用转为社会服务)。1613年建成伦敦 水道;1681年修建了地中海比斯开湾的连接隧道; 1871年穿过阿尔卑斯山连接法国和意大利的公路隧道 开通(长12.8km)。
② 服务设施 在布置电气设备时,应考虑引入线(一 般都是高压架空线)的长短,接近其他设施的危险度 等;蒸汽设备要考虑压力下降、温度下降的影响。
③ 出入荷载设施 出荷载泵最好设在基地内较低的位 置;控制室应设在出入荷载设施、贮藏设施等附近易 于观察的位置;研究油泵的能力,决定泵的规格、布 置。
地下工程:在地面以下土层或岩体中修建各种类 型的地下建筑物或结构的工程。
1.2 城市地下工程
主要包括以下几方面:
(1)交通运输工程,如地下铁道、公路隧道、地下停车 场、过街或穿越障碍的各种地下通道等。
(2)居住工程,如地下室住宅等。 (3)市政管线工程,如给排水工程、热力和电力工程、
通讯工程等。
1.2 地下住宅空间的分类
1.3 地下空间的用途
1.4 地下住宅利用形态
1.5 能源贮藏
1.地中式贮槽(竖型地下贮槽)
地下贮藏的设施有:埋入地下的金属贮槽、利用 废弃坑道、天然的地下空洞、用开挖方法修建地下空 洞等贮藏空间。
目前以采用开挖形成贮藏空间的方法为主。如竖 坑的地下贮槽。采用钢、混凝土、合成树脂等作衬砌, 有时也利用地下水防止贮藏物的泄漏形成水封式贮槽。
1.9 为什么要利用地下空间?
1.10 地下空间的作用
在可持续发展的社会中,地下空间的作用可归结为: 水工隧洞可提供城市给水、排污水,对环境保护起重
要作用; 地下可提供贮藏空间和其他空间,使土地利用面积倍
增; 重要的生命线可充分利用地下,提高抗御自然灾害的
能力; 地下是提供放射性废弃物或其他有害废弃物唯一安全
2.提高城市的防空抗毁及防灾能力
地下空间具有极高的抗爆性能。城市总体规划要 考虑地下空间的平时使用和战时使用的结合。
地下空间资源的潜力很大,具有诸多优点。
1.5 地下空间利用的发展过程
(1)远古时期(从公元前3000年至5世纪),人 类为了防寒暑、避风雨、躲野兽,开始利用天然洞穴 作为居住。北京西郊周口村、日本、欧洲、美洲等地 均发现穴居的遗迹。
随着埋深的增加,地下处于相对稳定的温度和湿度 状态,如图1-2-1。
2、地下空间工程的缺点 ① 获得眺望和自然采光的机会有限 ② 进入和往来的不便 ③ 环境能源利用上的限制
第三章 地下工程的利用形态
第一节 人类生存和安全而利用的地下工程
1.1 地下住宅利用发展的背景 ①土地利用条件 ②对住宅“质”的要求 ③地下空间特性的利用
这一时期――以居住洞穴为主。
(2)古代时期,随着社会生产力的进步,人类地 下空间的利用也摆脱了单纯的居住要求。古埃及、希 腊、罗马,包括中国在内,建造了许多地下陵墓,最 有名的是金字塔、秦始皇陵墓等,当然也有一些其它 的地下工程,如巴比仑地区的幼发拉底河底隧道;我 国秦汉时期的地下粮库等。
这一时期――以陵墓建造为主。
(4)贮库工程,如油库、粮库、物资库等工程。 (5)工业与民用工程,如地下工厂、自来水厂、污
水处理厂等等。
(6)公共建筑工程,如电影院、展览馆、商店等。 (7)人防工程,如隐蔽所、通讯枢纽、军需物资库
等。
1.3 古今国内外地下工程
天然洞窟
古希腊萨摩斯隧道
秦 岭 隧 道
黄浦江人行隧道:隧道为我国第一条越江人行隧道, 建于浦西南京路外滩与浦东陆家嘴东方明珠塔之间,隧 道内径6.67米,全长646.7米。
这一时期――以隧道建造为主。
(5)20世纪后,特别是60、70年代,地下空间利 用达到了很高的规模。主要用于建造各种交通隧道 (公路隧道)、水工隧道、大型公用设施隧道和地下 能源贮库等;城市主要建造地铁、地下商业街、地下 停车场和地下管线等。
这一时期――以交通、地下能源贮库建造为主; 城市以地铁、地下管线建设为主。
污水处理等。

(5)发展地下建筑的新类型,如利用太阳能的独立能 源住宅;建造在岩石或岩盐中的高压液化气库;低温 冻土液化气库;以及把利用风能或太阳能生产的热能 贮存在地下的热库等。
2)在次深层(-30m-100m)空间建立城市公用设施的封 闭性再循环系统。
3)在深层(-100m以上)空间建立水和能源贮存系统, 以及危险品存放系统。
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