城市地下空間開發(fā)和施工主要技術(shù)探討

錢逢龍

(蕪湖市勘察測繪設(shè)計(jì)研究院，安徽蕪湖 241000)

城市地下空間開發(fā)和施工主要技術(shù)探討

錢逢龍?

(蕪湖市勘察測繪設(shè)計(jì)研究院，安徽蕪湖 241000)

城市發(fā)展空間及部分城市功能由地面向地下延伸這是現(xiàn)代城市發(fā)展的必然趨勢，本文對城市地下空間開發(fā)的各種動因進(jìn)行了分析，并論述了地下工程主要施工技術(shù)，就存在規(guī)劃、施工、管理、運(yùn)營等不足方面提出了完善的建議，以使我國城市空間開發(fā)邁上新的臺階。

地下空間；施工技術(shù)；建議

1 引 言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市人口的不斷增加，城市交通擁堵、環(huán)境惡化、資源不能滿足需要，城市用地逐漸減少，開發(fā)的地表空間日益銳減等。截至2010年底，我國耕地總數(shù)不足18.26億畝，已接近18億畝的“紅線”，一邊是極度緊缺，一邊是極度浪費(fèi):寬馬路、大廣場、閑置工業(yè)園……[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國GDP每增長1%，土地占用量是日本快速發(fā)展期的8倍。一系列城市問題的發(fā)生，勢必要求一種新的資源開發(fā)來補(bǔ)充和化解各種城市矛盾。城市地下空間的開發(fā)利用就是要把部分城市功能由地面轉(zhuǎn)入地下，節(jié)約用地的同時(shí)，充分利用土地空間資源。開發(fā)地下空間的必須考慮建筑經(jīng)費(fèi)、地質(zhì)安全以及社會、經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素，逐步形成以地鐵為骨架、以交通節(jié)點(diǎn)為樞紐、以中心區(qū)為主體的城市地下空間系統(tǒng)，對我國城市化可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

地下空間的定義是指:在巖層或土層中天然形成或經(jīng)人工開發(fā)形成的空間稱為地下空間。天然形成的地下空間包括在石灰?guī)r山體中由于水的沖蝕作用而形成的天然溶洞，或土層中存在地下水的含水層；人工開挖的地下空間包括利用開采后廢棄的礦坑和使用各種技術(shù)挖掘出來的空間。根據(jù)我國《城市地下空間開發(fā)利用管理規(guī)定》，城市地下空間是指城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)地表以下的空間[2]。

2 城市地下空間開發(fā)的動因

(1)民生問題是城市地下空間開發(fā)的根本動因。我國城市面臨人口劇增的壓力，人均占地指標(biāo)低下。必須把對地面環(huán)境有影響、占地面空間大的功能性場所轉(zhuǎn)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(zhì)“包圍”，有較強(qiáng)的隱蔽性、隔離性、防災(zāi)和抗震性等特點(diǎn)，兼有平戰(zhàn)結(jié)合的民防工程功能，是建設(shè)和開發(fā)的重要內(nèi)容，具有國防和戰(zhàn)略長遠(yuǎn)意義。

(2)經(jīng)濟(jì)成本是城市地下空間開發(fā)重要?jiǎng)右?。我國城市建設(shè)加快，城市土地逐日縮減，市場經(jīng)濟(jì)條件下，土地開發(fā)成本越來越高。征地、拆遷、就業(yè)安置問題也越來越嚴(yán)重，其中，經(jīng)濟(jì)成本最為嚴(yán)重的問題。據(jù)調(diào)查，地下空間開發(fā)建設(shè)的土建成本是地面建筑的2倍～3倍?，F(xiàn)代城市的發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)“立體化”模式，也就是要求地上和地下同步開發(fā)。合理開發(fā)地下空間資源，提升城市現(xiàn)代化水平?？v觀發(fā)達(dá)國家的發(fā)展歷史表明:當(dāng)城市人均GDP達(dá)到500美元基本具備開發(fā)利用地下空間的條件與實(shí)力，若為1 000美元～2 000美元?jiǎng)t達(dá)到了規(guī)模開發(fā)利用的條件和實(shí)力。近年來，我國在大城市的CBD中心區(qū)進(jìn)行建筑和規(guī)劃時(shí)，都充分利用了地下空間，將停車場、倉庫、設(shè)備用房等設(shè)施設(shè)在底下，最大限度地利用了空間資源，建設(shè)成本大大降低。

(3)城市交通壓力不斷增大是推動城市地下空間開發(fā)的重要因素。我國城市車輛保有量占據(jù)世界前列，交通擁堵、停車難等問題顯著。城市開發(fā)地下空間關(guān)鍵是解決交通問題。交通問題嚴(yán)重影響著城市的發(fā)展效率、出行安全、環(huán)境條件，直接制約著城市的可持續(xù)發(fā)展。國外成熟經(jīng)驗(yàn)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(fā)展軌道交通。目前，大多城市以發(fā)展公共交通為主要運(yùn)輸方式，隨著交通擁堵情況上演劇烈，公交系統(tǒng)效率低下，準(zhǔn)點(diǎn)率下降。為推進(jìn)城市發(fā)展速度，提高城市現(xiàn)代化程度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已有40多個(gè)城市在規(guī)劃、建設(shè)地鐵、城市隧道公路及軌道交通。在城市中心區(qū)開發(fā)和建設(shè)地鐵、隧道公路就是開發(fā)利用地下空間資源的很好體現(xiàn)，具有重要的推進(jìn)和擴(kuò)散效應(yīng)。

(4)完善城市功能也是推動城市地下空間開發(fā)的重要因素。城市功能主要表現(xiàn)在交通、商業(yè)活動、各種配套功能。隨著城市不斷發(fā)展變化，商業(yè)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(fā)展“地面立體化”或者“地下多層化”模式，大大節(jié)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(fā)地下空間資源，既滿足了地面的交通運(yùn)行，又給商業(yè)活動帶來了商機(jī)。被譽(yù)為“城市生命線”的地下綜合管道，以前是埋設(shè)在路面以下，任一條管線(道)出現(xiàn)故障就得開挖路面，影響交通和人們?nèi)粘３鲂?，對地下空間的利用率比較低。如今，在很多大城市逐步發(fā)展成綜合管線(道)集成化鋪設(shè)在地下開發(fā)的綜合管溝里。不僅管線(道)安全性提高了，而且預(yù)留量也增大了，方便新管線(道)的鋪設(shè)，完善了城市功能。

3 地下工程施工技術(shù)

目前城市地下空間的開發(fā)和建設(shè)主要設(shè)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(hù)站等及平、戰(zhàn)結(jié)合地下街等)；我國城市地下空間工程施工技術(shù)主要有4種，包括:明挖施工法、蓋挖施工法、地下連續(xù)墻施工法、盾構(gòu)施工法。

3.1 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(shè)計(jì)標(biāo)高后，自基底自下而上順作法施工，完成結(jié)構(gòu)體主體結(jié)構(gòu)施工，最后回填基坑或恢復(fù)地面的施工方法。它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(nèi)地下障礙物較多的地方通常采用明挖法施工。其優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)簡單，對施工機(jī)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(diǎn)是對周圍環(huán)境的影響較大，如阻斷交通時(shí)間較長，噪聲與震動等對環(huán)境的影響。明挖法的關(guān)鍵施工技術(shù)工序是:降低地下水位，邊坡支護(hù)，土方開挖，結(jié)構(gòu)施工及防水工程、回填等。

3.2 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(tài)下進(jìn)行施工。主體結(jié)構(gòu)由上而下分階段施工，也叫逆作法施工；主體結(jié)構(gòu)自下而上施工，叫順作法施工?？芍^實(shí)現(xiàn)了“上方暢行，下方施工”。蓋挖法優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)水平位移小，安全系數(shù)高，對地面交通和行人影響較小；對周圍環(huán)境(氣候、空氣、噪音等)影響較?。还?jié)約成本和工期。在城市繁忙路段新建地鐵站，當(dāng)?shù)叵鹿こ堂髯鰰r(shí)需要穿越公路、建筑等障礙物，而又不能中斷交通時(shí)，可選用蓋挖法。例如我國深圳地鐵一期工程華強(qiáng)路站、上海7號線肇嘉浜路站等項(xiàng)目建設(shè)都應(yīng)用了蓋挖施工方法。

3.3 地下連續(xù)墻施工法

地下連續(xù)墻就是用專用設(shè)備沿著深基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑周邊采用泥漿護(hù)壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)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(xù)的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時(shí)防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎(chǔ)的支護(hù)以及直接成為承受直接荷載的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。施工主要工藝為導(dǎo)墻、泥漿護(hù)壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。地下連續(xù)墻優(yōu)點(diǎn):占地少；地下墻體結(jié)構(gòu)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(xù)墻體代替樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)或沉箱等基礎(chǔ)。對巖體地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)范圍很廣，在軟弱的沖積層、中硬地層、密實(shí)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(fā)展為擋土墻、地下結(jié)構(gòu)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(yīng)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。

3.4 盾構(gòu)施工法

盾構(gòu)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(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。盾構(gòu)法施工得到廣泛使用，因其具有明顯的優(yōu)越性:在盾構(gòu)的掩護(hù)下進(jìn)行開挖和襯砌作業(yè)，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(chǎn)生的振動、噪聲等環(huán)境危害較小。在城市短隧道施工中不宜采用；對地質(zhì)條件要求比較嚴(yán)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(xiàng)目建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

4 建 議

(1)城市地下空間開發(fā)還應(yīng)重視地下環(huán)境特性對人體生理和心理的影響程度及規(guī)律研究。

(2)未來城市地下空間開發(fā)和建設(shè)應(yīng)重視工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問題，解決巖土體穩(wěn)定、變形給周圍建筑帶來的影響。預(yù)防地下空間開發(fā)誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害(如地面塌陷、沉降、裂縫和砂土液化等)給城市建設(shè)帶來的巨大危害。

(3)由于地下空間開發(fā)和建設(shè)工程造價(jià)高、投資成本大，為取得較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，地方政府要出臺鼓勵(lì)開發(fā)利用的優(yōu)惠政策。

(4)無論是政府部門還是規(guī)劃部門，為建立“和諧城市”都要在地下空間開發(fā)之前，綜合考慮城市地質(zhì)環(huán)境、社會環(huán)境因素，制定一個(gè)綜合、協(xié)調(diào)并具有可持續(xù)發(fā)展的城市地下空間開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃。

參考資料

[1] 18億畝紅線近在咫尺[M].燕趙都市報(bào)，2011(10)

[2] 謝連平，鐘洛加，周衍龍.武漢城市地下空問開發(fā)利用與環(huán)境地質(zhì)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009，32(12):209～214

國家測繪地理信息局副局長李朋德到上海調(diào)研指導(dǎo)工作

2011年8月29日至31日，國家測繪地理信息局副局長李朋德一行到上海，就進(jìn)一步貫徹落實(shí)李克強(qiáng)副總理重要講話精神，推動數(shù)字城市、“天地圖”和地理國情監(jiān)測三個(gè)平臺建設(shè)，加快完善上海市測繪地理信息管理體制進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研期間，李朋德會見了上海市副市長沈駿，雙方就如何推進(jìn)上海市測繪地理信息事業(yè)發(fā)展進(jìn)行了交流。

李朋德在會見沈駿時(shí)指出，上海市測繪地理信息工作嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、突破創(chuàng)新，取得了很大成績，他代表國家測繪地理信息局和徐德明局長向長期關(guān)心、支持測繪地理信息工作的上海市政府和沈駿副市長表示感謝。他向沈駿介紹了國家測繪地理信息局貫徹落實(shí)李克強(qiáng)副總理重要講話精神的具體舉措、測繪重大工程進(jìn)展情況和今后的發(fā)展戰(zhàn)略等。李朋德說，當(dāng)前，國家測繪地理信息局抓住更名契機(jī)，積極落實(shí)李克強(qiáng)副總理指示精神，提出了“構(gòu)建數(shù)字中國、監(jiān)測地理國情、發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設(shè)測繪強(qiáng)國”的24字方針，并全力推進(jìn)數(shù)字城市、“天地圖”以及地理國情監(jiān)測等一大批重點(diǎn)項(xiàng)目，積極推進(jìn)基礎(chǔ)測繪工作，大力加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施裝備建設(shè)，全面提升科技創(chuàng)新能力和水平，開創(chuàng)測繪地理信息事業(yè)新局面。

沈駿對上海市測繪地理信息工作給予充分肯定，他表示測繪地理信息在上海市經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)發(fā)展和重大活動的成功舉辦方面發(fā)揮了重要作用。上海市委市政府非常關(guān)注測繪地理信息事業(yè)的發(fā)展，對李克強(qiáng)副總理的重要講話進(jìn)行了學(xué)習(xí)。上海市將按照國家測繪地理信息局的要求，加快將測繪地理信息重點(diǎn)工作逐步納入上海市“十二五”發(fā)展規(guī)劃，并結(jié)合上海自身特色優(yōu)勢和日益增長的測繪地理信息需求，全力做好“天地圖·上?！笔〖壒?jié)點(diǎn)建設(shè)以及地理國情監(jiān)測等重點(diǎn)工作，逐步開展“智慧上?！苯ㄔO(shè)，大力發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)，引導(dǎo)上海測繪地理信息事業(yè)取得更大的成績。

在滬調(diào)研期間，李朋德聽取了上海市測繪管理辦公室關(guān)于“天地圖”、數(shù)字城市、地理國情監(jiān)測和測繪地理信息管理體制的工作匯報(bào)。他要求上海市測繪管理辦公室進(jìn)一步解放思想，轉(zhuǎn)變觀念，強(qiáng)化測繪工作的統(tǒng)一監(jiān)督管理，抓緊推動三個(gè)平臺建設(shè)，發(fā)展好地理信息產(chǎn)業(yè)，并利用高校等資源優(yōu)勢做好科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)等工作。國家測繪地理信息局有關(guān)司室、上海測繪管理辦公室有關(guān)負(fù)責(zé)人陪同調(diào)研。

(來源:http://www.shsmi.cn)

Discussion on Construction of Urban Underground Space Development and Main Technologies

Qian Fenglong
(Investigation Institute of surveying，Wuhu 241000，China)

urban development space and part of the city extends from surface to underground which is an inevitable trend of development of modern city，on the development of urban underground space in this article provides an analysis of the various reasons，and that it address the main construction technology of underground works，there is insufficient planning，construction，management，operations，and made a perfect suggestion，so that the development of urban space in China to a new level.

underground space；construction technology；suggestion

2011—05—03

錢逢龍(1977—)，男，工程師，主要從事巖土工程勘察、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工工作。

1672－8262(2011)05－163－03

TU94＋1

B