地下工程的现状与未来发展前景

地下工程的现状与未来发展前景摘要：地下工程现状与优越性，地下工程未来的发展前景

关键词：地下铁道，铁路和公路隧道，生态环境优越性，城市地下快速路，隧道，发展前景 19 世纪是桥的世纪，20 世纪是高层建筑的世纪，而 21 世纪应该是地下洞室开发利用的世纪。在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策“可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。中国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。交通拥堵已经成为城市致命的瓶颈，人们在拥堵中等待、愤怒、绝望，也开始因为渴望速度而寻找方向。当一个名字叫地铁的尤物可以让交通烦恼消却、速度诱惑满足时，几乎所有的中国城市都爱上了她，开始了轰轰烈烈的地铁建设之旅。地铁的另类空间激发着人们的国际化大都会想象力和商业想象力，地铁天文数字般的投资令城市人痛并快乐着，地铁承载着所有都市人内心的柔软和抒情，令那些对城市失望的人可能重新爱上城市。

1．地下工程发展现状

1.1 地下铁道

随着城市在不断的发展，并随之扩大的趋势，市内的地面运输功能已经无法满足市内交通的需求量，而修建地下铁道则是改变这一现象最有效的手段之一。而在世界上存在已修建或者是正在修建地下铁道的城市有 80 多个，而我国北京现在经修建地下铁道达 1140．1 km，而天津已修建了 7．2 k m 的地下铁道，同时在其他的大城市内也正在筹划中。地下铁道和其他城市运输类型相比较，其运送能力最大；由于没有平面交叉和采取自动闭塞信号，可以保证通行安全；地铁各列车间的间歇时间可以很短，给旅客以很大方便；噪声小，保护环境条件好。近 20～30 年来，在某些国家的大城市(如：日本东京、大阪等地)和地铁相配合还修建了具有相当规模的地下街和地下商场等。地铁的缺点是：固定运营费用比重较大，只有客流密度很大时才是经济合理的。

1．2 铁路和公路隧道

中国 1949 年以来为克服山岭障碍修建了总延长 2000 多公里的铁路隧道，正在修建中的大瑶山铁路隧道长达 14 公里。还修建了许多公路隧道。较长的有河南省辉陵公路的向阳隧道，长 1400 米；林石公路的太行隧道,长 960 米。铁路和公路常需要跨越江河港口。为此，需要修建水下的铁路或公路隧道。修建水底隧道过去多采用盾构法。但盾构法施工的断面是圆形的，内部净空不能很好利用，且埋深较大，使隧道总长度增加。采用沉管法可避免上述缺点。在荷兰已经用沉管法修建了十几条水底隧道。中国在上海用盾构法已建成黄浦江打浦路隧道，正在修建第二条越江隧道，还准备用沉管法修建第三条越江隧道。在日本，已经修建了许多铁路或公路隧道，把一些岛屿联结起来，著名者如青函海底隧道。横越英法海峡的海底隧道还在研究技术经济方案。现在通过直布罗陀海峡的隧道方案正进行可行性研究。从九龙到香港的海底隧道已修建完成。

1.3 其他地下工程水电站都修引水和泄水隧洞，有的还修有地下厂房和其他洞室。核电站有全部修建在地下的，也有为掩埋核废料的地下深层洞库。军工工程和人民防空工事，有不少修于地下。有些地下工程可利用天然洞穴，在加固修缮后使用。

2.地下工程的优越性

2.1 地下快速路保护城市生态环境的优越性

地下修建快速路保护了城市的风貌和历史人文景观，节省城市寸土寸金的土地资源，为城市的园林绿化，实现人车分流，疏导交通，增加城市绿地，减少环境污染，建设宜人和美丽的地面开敞空间，协调人和自然的和谐生态环境创造了有利条件。充分利用隧道工程开发利用地下空间资源为人类造福，无疑是保护和改善人居生态环境，保护城市风貌，实现城市功能和环境和谐共生的最有效途径。

2.2 山岭隧道保护自然生态环境的优越性

“逢山开路，翻山越岭”，传统的跨越山岭公路主要采用修盘山路迂回爬坡翻越，设计主要考虑技术和经济因素。为保证设计速度和安全行车，设计往往过度追求路线平、纵面线形的连续和流畅而采用高技术指标，或为了强调线形的优美以及填挖工程量的平衡，经常采用高填和深挖路基，于是产生很多高陡边坡。另外因施工还需要设置了一些的临时便道、取土坑、弃土堆、浆砌工程防护等构筑物，其结果是破了沿线的水系、造成水土流失，破坏了地面植被和森林，断绝了动、植物的联系和活动通道，生态平衡受到严重破坏，植被一旦被破坏将无法替代和恢复。随着工程技术的发展进步和全断面岩石掘进机的出现，国内外采取隧道工程，甚至浅埋隧道工程穿越山岭成为新的发展趋势。隧道不但可使线路缩短，汽车运输快捷、舒适，大大提高运营效率，而且还使植被和森林得以保存，生态环境得以保护。

2.3水下隧道保护生态环境的优越性

水下隧道在社会、经济、生态环境和抵御不可抗力等方面的综合效益要优于桥梁。采用水下隧道穿越水域，对城市生态环境影响小，可避免车辆行驶产

生的噪音、粉尘和废气对城市环境的污染；隧道结构受岩土介质包围，其稳定性及耐久性远比暴露在空气中、承受各种不利环境因素影响的桥梁好，可大大延长隧道的使用寿命达百年以上，且结构维护费用比桥梁低的多；抵抗自然灾害能力强，不受恶劣气候条件的影响，全天候运营而大大提高运输效率。隧道工程保护生态环境的优越性进行深入分析和探讨，得出如下结论：

(1)减少车辆产生的噪声，废气对环境的污染。

(2)节省城市土地资源，改善城市生态环境，保护城市人文景观。

(3)减少山岭地区的植被破坏，保护动植物自然生态环境。

(4)不受恶劣气候影响，保证交通全天候畅通运行。

(5)水下隧道不影响水路航运，并保持原有水域自然景观。

(6)较强的抵御自然灾害和战争破坏的防御性能。

(7)分析表明，地下工程保护生态环境取得的社会整体利益远大于其对环境的负面影响，且实际证明通过采取综合措施完全可以将负面影响降低到最低程度。

(8)地下工程方案的比较应与时俱进，在根本上从传统的技术经济的比较，转变到技术、经济、环境的比较，是保护生态环境，落实可持续发展国策。

3.地下工程的发展前景

近年来，由于我国的城市化进程在不断加快，大量的人涌入城市，住房问题，交通问题等一系列现实问题使我国的城市土地空间资源的利用遭遇到了严峻的挑战。可以预见，充分发展地下工程将对我国的城市建设带来不可估量的作用。

3.1 城市发展与地下空间的利用

现阶段关于开发利用地下空间的现实意义，是在于为可持续发展战略创造条件。进入21纪以来，城市化趋势在不断发展，规模在不断扩大，这样发展下去。城市地区土地无论怎样节约，终究要有大片土地被占，对我国城市的可持续发展造成严重的威胁。近年来，世界上大部分国家很重视地下工程的发展，以寻求新的平衡作为一个重要解决的城市地面问题的重要方法，地下空间以尝试保留尽可能多的面积满足生活环境的需求，把道路交通、工厂和仓库安排分配许到地下空间，形成土地资源有计划性、长期性的人类安全和舒适的生活环境，帮助和提供更多的服务。因此，在2l世纪的可持续发展战略，利用隧道和地下工程及规模将不断扩大。

3.2 现阶段地下空间利用的重点

当今一些发达国家的地下空间利用，实际上是与城市的发展紧密相关，一般多与维护城市的功能和优化城市间联络通道的效率相联系。如果我国现在普遍使