浅析地下空间工程施工技术及发展趋势

浅析地下空间工程施工技术及发展趋势

作者：梅少海

来源：《居业》2015年第10期

[摘要]本文详细分析了目前我国城市地下空间工程施工技术的现状，重点介绍了应用于不同领域的施工方法，即基坑技术、隧道技术、托换技术，展望了未来我国城市地下空间工程施工技术的发展趋势，使我国地下空间工程施工迈上新台阶。 [关键词]工程；施工技术；发展趋势 文章编号：2095-4085（2015）05-0073-02

在我国，城市规模扩张，过度开发，资源矛盾尖锐，带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等问题，给人们的生活带来很大影响，制约着城市经济与社会的发展，成为我国现代城市可持续发展的障碍。近年来，我国重视地下空间的开发利用，一些大城市已经或正准备综合开发利用地下空间。 1关键技术 1.1明挖技术

明挖技术是先将岩土挖除，然后修建地下设施，再回填的施工方法。施工简单快捷，在地下隧道发展初期作为首选，但对周围影响大。城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工，浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于城市地铁或公路工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。 1.2暗挖技术

在我国，暗挖技术主要有矿山法、盾构法、沉管法、顶管法、隧道掘进机施工法和新奥法等等，其中盾构法和新奥法在我国都有较大的应用与发展。

（1）盾构法，盾构实际上是盾构机的简称。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。盾构工法问世以前隧道施工主要靠开挖法，但就城市隧道施工而言，开挖法存在受地形、地貌、环境条件的；开挖法给城市交通带来极大不便；开挖产生的地层沉降较大；施工机械的噪声和振动；施工对环境构成的污染等诸多不利因素。相对而言，盾构工法不存在这些缺陷，故受到人们的极大重视，并得以

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迅速发展。人们不仅开发了软土盾构工法，而且还开发了适于卵石地层等多种其它地层的盾构工法。此外，还在提高安全性、提高工程质量、缩短工期及降低成本等方面作了精心的研究和开发，并取得了较大的成功。目前盾构工法在城市隧道施工技术中已占领大部分市场份额。 （2）新奥法，新奥法施工是把岩体视为连续介质，根据岩体具有的粘性、弹性、塑性的物理性质，并利用了洞室开挖后围岩应力重新分布而产生的变形到松动破坏有一个时间效应的动态特性，适时地采用薄壁柔性支护结构（以锚喷为主）与围岩紧密贴合共同起作用，从而利用天然围岩的自身承载能力，以达到洞室围岩稳定的目的，光面爆破、锚杆支护、喷射混凝土和现场量测，是隧道新奥法施工的“四大支柱”。我国在硬岩中开发地下空间取得举世瞩目的成就，目前拥有世界上最多的山岭隧道。 1.3托换技术

托换技术是为提高既有建筑物地基的承载力或纠正基础由于严重不均匀沉降所导致的建筑物倾斜、开裂而采取的地基基础处理、加固、改造、补强技术的总称。城市地下空间开发中遇到的设施冲突、空间交叉及文物和环境等特殊情况，基础扩大托换、树根桩托换、坑式托换、预试桩托换、化学加固法托换、压人桩托换、打入桩或灌注桩托换、锚杆静压桩托换、基础加压纠偏法托换、基础减压和加强刚度法托换、地下铁道穿越托换和结构物的迁移等门类齐全的多种托换技术应运而生，在城市建设和地下空间开发中发挥着不可替代的重大作用。 2发展趋势

随着我国经济、科学技术的发展、城市化水平的提高及城市可持续发展战略的贯彻，开发利用城市地下空间越来越体现出巨大经济效益和社会效益，以及巨大的技术和市场开发潜力，因而我国城市地下空间开发利用必将向现代化、国际化、科学化的方向发展。具体说来，我国城市地下空间开发利用事业将出现下述几个发展趋势： 2.1战略储备

我国从上世纪60年代开始地下存储建设，目前有地下仓库，地下油库，地下粮库，地下冷库等项目。我国第一个地下储库在大庆油田，目前大港油田区建成6座地下储气库，中石油规划10个储气库。我国于2003年正式启动建立石油储备计划，地下储库成为首选。 2.2地下商业与工业

和欧美发达国家相比，我国地下公共空间利用内容简单，地下车库、地下街道是我国城市建设地下空间利用的开始，比过去单纯为战备而建造的人防工程向前迈了一步。就地下停车场而言，我国地下停车场建设起于20世纪70年代结合人防使用。上海、深圳等城市平均每3辆车只有1个车位，城市提供停车场能力低于最低要求。重视高层建筑基础部分的利用，特别是地下停车场。高层建筑一般拥有2-3层地下室，多数用于地下停车场或商场。在工业

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方面，人们利用地下空洞来发电，有水力发电和原子能发电等。地下水力发电站多设在岩石层中，不受地形制约可自由选择位置，与天气、气温无关，可全年施工。 2.3轨道交通

我国地铁始于1965年，北京是第一个拥有地铁的城市。地铁具有诸多优点，如节省土地，缓解用地紧张；它不与地面交通系统交叉受到干扰少；地铁使用电能无尾气排放，不会污染环境。地铁对于冰雪灾害抵御能力强，对地震、水灾、火灾和恐怖主义抵御能力弱。地铁设计遇到地震要有即停驶功能以防出轨。地铁易导致雨水灌入，必须规划防水排水。车站一旦发生火灾，充满烟雾引发严重灾祸。 2.4地下隧道与管线

1997年，我国已兴建5200余座、总长度超过2500余公里的铁路隧道，称为“铁路隧道大国”。大瑶山隧道全长14.3Km，是我国目前最长的双线铁路隧道。有公路隧道、铁路隧道、饮水隧道、水下隧道等。隧道在地下水地区要进行防水排水设计。排水系统主要由衬砌背后排水、排水管、横断面方向排水管、侧沟、路基排水等组成。隧道还要注意通风与照明要求。汽车尾气含有害物质，造成空气污染。严重时危及生命。可采用自然通风、机械通风等方式通风。隧道不分昼夜均需照明。问题主要是白天照明，驾驶进出隧道光线视觉落差大，易造成事故。一般采用基本照明、入口照明、出口照明与连续道路照明。 2.5开发综合技术

我国目前地下空间土木工程技术已接近世界先进水平，但涉及到一些核心辅助设施，如计算机与电气控制技术、自动化技术等，与世界先进水平还有差距，这样会影响到地下空间开发的规模与成本。新技术及新材料的研发创新随着城市的发展会有较大进步空间。 3结语

地下工程作为新兴的一门学科，有着广阔的发展空间，今后还会有更多的结构引入地下，为人们创造出新的技术手段去改变和美化城市低下空间。