隧道与地下工程概论.pptx

1、LOGO隧道与地下工程概论漆泰岳漆泰岳 教授教授地下工程系地下工程系LOGO主要内容主要内容绪论绪论1隧道工程分类及概况隧道工程分类及概况3隧道工程隧道工程设计概要设计概要4隧道与地下工程施工隧道与地下工程施工方法概述方法概述5隧道与地下工程防灾减灾隧道与地下工程防灾减灾技术简述技术简述6地下空间利用地下空间利用2未来隧道未来隧道与与地下工程发展趋势地下工程发展趋势7LOGO一 绪论 上世纪80年代后期，国际隧协提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的倡仪；1991年通过的东京宣言，提出“21世纪是地下工程的世纪”；2007年世界隧道大会主题：“地下空间城市的第4维”；2011年世界隧

2、道大会主题：“地下空间服务于可持续社会”。LOGO当今世界人类生活环境，尤其以城市面临的主要问题：人口急剧膨胀，资源枯竭，环境污染，交通拥堵，人类的地面生存空间进一步压缩，“城市病”突出。例如：例如：北京北京市区人口密度平均是市区人口密度平均是3 3万人万人/平方公里平方公里；上海；上海市区人口密度平均是市区人口密度平均是4.54.5万人万人/平方公里，部分地区是平方公里，部分地区是1616万人万人/平方公里。平方公里。拥挤拥挤、超饱和状、超饱和状态态！北京市北京市干道的平均车速比干道的平均车速比1010年前降低了年前降低了50%50%以上，而且目前市区道路以上，而且目前市区道路的车速还在以每

3、年的车速还在以每年2 2千米的速度下降千米的速度下降；上海市；上海市一些重要路段的平均车一些重要路段的平均车速仅速仅8km/8km/h h雾霾是当下中国环境问题的关键词，其中京津冀地区是雾霾最为严重雾霾是当下中国环境问题的关键词，其中京津冀地区是雾霾最为严重的地区。此外水污染也是城市最为严峻的环境问题。的地区。此外水污染也是城市最为严峻的环境问题。LOGO 那么那么,城市的出路在哪里城市的出路在哪里?很多科学家都在提出各种很多科学家都在提出各种不同的建议。归结起来主要有：不同的建议。归结起来主要有：向宇宙要空间向宇宙要空间 向海洋要空间向海洋要空间 开发地下空间开发地下空间遥远、抽象遥远、抽象

4、现实、可行现实、可行（宇宙城）（宇宙城）（填海造地，悬浮隧道，马尔代（填海造地，悬浮隧道，马尔代夫的水下餐厅，水下内阁会议）夫的水下餐厅，水下内阁会议）LOGO1 1 地下工程定义和分类地下工程定义和分类地下工程地下工程：指水底和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。它包括：交通运输方面的地下铁道、隧道、停车场、通道等；军事方面和野战军事的地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等；工业与民用方面的地下车间、电站、库房、商店、人防与市政地下工程；文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体。一一 地下空间利用地下空间利用LOGO根据使用目的，地下设施主要有以下根据使用目的，地下设施

5、主要有以下8 8类：类：1.居住设施：指各种地下或半地下住宅，我国窑洞及北美等地的覆土式房屋就是典型的地下住宅。地下住宅有着显著的节能和改善微气候的功能。2.公共设施：城市的发展需要开发地下空间，形成商业街、停车场、下沉式广场、地下过街人行道等。3.功能设施：为改善城市功能的各项设施，包括埋在地下的各类管线、变电站、水厂、污水处理系统、地下垃圾处理系统、管沟等。4.生产设施：在城市人口密集区，将有噪声污染、振动污染的工业厂房、变电站等迁至地下，改善城市环境、提高市民生活质量。5.交通设施：指运送物资或人员的各种地下铁路、公路、管线等。交通功能是大多数城市开发利用地下空间的主要目的。6.贮藏设施

6、：地下空间是有恒温性及防盗性好、鼠害轻等优点，因此节能、安全、低成本的地下仓库广泛应用于储存食品、水资源、石油、城市垃圾等。7.防灾、人防设施：地下空间对各种自然、人为灾害具有较强的综合防灾能力，地下人防设施战争时承担人防功能，而和平时期仍可用于其他事业。8.军事设施：指各种永久的和野战的军事、屯兵和作战坑道、指挥所、通信枢纽部、掩蔽所、军用油库、军用物资仓库、导弹发射井等。2 2 地下工程分类地下工程分类LOGO东京地下东京地下供给设施与管线井供给设施与管线井成都地铁一号线火车北站地铁车站成都地铁一号线火车北站地铁车站英吉利海峡隧道英吉利海峡隧道武汉武汉长江隧道长江隧道日本国立国会图书馆日本

7、国立国会图书馆挪威全球地下种子库挪威全球地下种子库 三峡地下水电站三峡地下水电站瑞典伯尔瓦尔德音乐厅瑞典伯尔瓦尔德音乐厅霍姆利亚地下运动厅内景霍姆利亚地下运动厅内景东方明珠地下商业街东方明珠地下商业街英国博尔顿加里英国博尔顿加里.内维尔地下生态住宅内维尔地下生态住宅LOGO 自从自从人类出现以来，已有人类出现以来，已有300300万年以上的历史。在这段漫长万年以上的历史。在这段漫长的时期内，地下空间作为人类防御自然和外敌侵袭的防御设施而的时期内，地下空间作为人类防御自然和外敌侵袭的防御设施而被利用。随着科学技术和人类文明的发展，这种利用也从自然洞被利用。随着科学技术和人类文明的发展，这种利用也

8、从自然洞穴的利用向人工洞室方向发展。到现在地下空间利用的形态已千穴的利用向人工洞室方向发展。到现在地下空间利用的形态已千姿百态，远远超出为个人生活服务的利用领域，而扩大到为了保姿百态，远远超出为个人生活服务的利用领域，而扩大到为了保持作为集团的居民的生活藉要空间。尤其是持作为集团的居民的生活藉要空间。尤其是现代现代，人口向城市集，人口向城市集中，使城市人口密集、城市功能恶化，为了保持城市功能及交通中，使城市人口密集、城市功能恶化，为了保持城市功能及交通所需的空间，也开始求助于地下空间。预计地下空间，作为人类所需的空间，也开始求助于地下空间。预计地下空间，作为人类在地球上安全而舒适生活的补助空间

9、，在经济可持续发展中，将在地球上安全而舒适生活的补助空间，在经济可持续发展中，将占据重要地位，其利用程度和规模，将会日益扩展。科学预测占据重要地位，其利用程度和规模，将会日益扩展。科学预测指指出出2121世纪将是大力开发地下空间的世纪世纪将是大力开发地下空间的世纪。从从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相呼应的呼应的，大致大致分为分为四个时代：四个时代：2 2 国内外国内外地地下下空间空间发展历程发展历程LOGO 第一时代第一时代 从出现人类至公从出现人类至公元前元前3,0003,000年的远古时期。人类年的远古时期。人类原始穴居

10、，天然洞窟成为人类防原始穴居，天然洞窟成为人类防寒暑、避风雨、躲野兽的处所。寒暑、避风雨、躲野兽的处所。如：北京周口店的北京猿如：北京周口店的北京猿人洞穴是迄今所知世界上人洞穴是迄今所知世界上最早的与岩土工程有关的最早的与岩土工程有关的遗址。遗址。LOGO第二第二时代时代 从公元前从公元前3,0003,000年至年至5 5世纪的古代时期。埃及金字塔、世纪的古代时期。埃及金字塔、古代巴比伦引水古代巴比伦引水隧道隧道以及罗马时代的隧道工程以及罗马时代的隧道工程，均为此时代的建均为此时代的建筑典范。我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当技术水准筑典范。我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当技术水

11、准和规模。和规模。公元前2180前2160年左右，在幼发拉底河下修建的一条约900米长的砖衬砌人行通道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，它是在旱季将河流改道后用明挖法建成，乃是隧道工程的鼻祖。古代最大的隧道建筑物历史可以继续追溯到公元前36，在那不勒斯和普佐里之间开凿的婆西里勃道路隧道，长约1500米，宽8米，高9米，是在凝灰岩中凿成的一条长隧道，其伟大之处在于，至今仍可以使用，作为人类古代工程瑰宝的同时，依旧造福着世人。远来君子到此庄，休笑土窑无厦房，虽然不是神仙洞，可爱冬暖夏天凉坎儿井LOGO第三时代第三时代 从从5 5世纪至中世纪时代。世界范围矿石开采技术出现，世纪至中世纪时代。世界范围

12、矿石开采技术出现，推进了地下工程的发展。推进了地下工程的发展。LOGO第四时代第四时代 从从中中世纪世纪后后开始的近代与现代。欧美产业革命，开始的近代与现代。欧美产业革命，诺贝尔发明黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。日本诺贝尔发明黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。日本明治时代，隧道及铁路技术开始引进并得到发展。明治时代，隧道及铁路技术开始引进并得到发展。日本60年代建造地下工程总量近1亿立方米，70年代为3亿立方米。法国巴黎地下交通规划为上下两层。美国已建成4000多座人防指挥所。瑞典建成埋在地下210m深的地下岩石中的热水库。我国自50年代初开始，修建了大量的防空地下建筑工程。这些工

13、程可作为地下餐厅、商店、医院等。战争时期则可改建为人防指挥所和民房掩蔽所。LOGO日本地下工程开发利用及东京地铁路线图LOGO巴黎改造前、施工中及改造后的Les HALLES 地区LOGO夏延山军事基地是世界上防备最森严的洞穴军事基地，成立于1958年5月12日。夏延山军事基地的隧道上有厚达300米的花岗岩山体，迷宫般的指挥所下面有巨大的弹簧和橡胶垫，能抗击核弹头的直接命中。内有供6000人用的全套三防生存体系，能在核大战环境下生存数月。这里号称美军的“神经中枢”。夏延山下的北美防空司令部备用指挥中心的核掩体入口夏延山下的北美防空司令部备用指挥中心的核掩体内部指挥室夏延山下的北美防空司令部备用

14、指挥中心的核掩体内部指挥室LOGO修建于上世纪四十年代长达修建于上世纪四十年代长达68.368.3英里（英里（110110公里）的瑞典斯德哥尔摩地铁不但公里）的瑞典斯德哥尔摩地铁不但是全球最美的地铁，同时也是全球最长的艺术展览是全球最美的地铁，同时也是全球最长的艺术展览“长廊长廊”。LOGO“石门石门”隧道建于东汉明帝永平九年（公元隧道建于东汉明帝永平九年（公元6666年），位于年），位于今陕西省汉中县褒谷口内今陕西省汉中县褒谷口内，用，用我国古代原始攻凿山石的我国古代原始攻凿山石的办法火办法火烧烧水激水激”凿成的，是我国最早的人工凿成的，是我国最早的人工隧道。隧道。2020世纪世纪7070年

15、代年代初国初国家家修建石门水库修建石门水库，深埋于，深埋于水库水库之下。之下。狮球岭隧道是中国最早建成的铁路隧道，位于台湾省基隆狮球岭隧道是中国最早建成的铁路隧道，位于台湾省基隆经台北至新竹窄轨铁路的基隆与七堵之间，全长经台北至新竹窄轨铁路的基隆与七堵之间，全长261261米。这座隧米。这座隧道通过页岩、砂岩及粘土地层，最大埋深道通过页岩、砂岩及粘土地层，最大埋深6161米。在地层压力较米。在地层压力较大处，拱部用砖作衬砌，边墙用石料作衬砌；在岩层较好处，大处，拱部用砖作衬砌，边墙用石料作衬砌；在岩层较好处，则用木料作衬砌。隧道于则用木料作衬砌。隧道于18871887年从南北两端同时开工，由外

16、国年从南北两端同时开工，由外国工程师定出线路方向及中心桩的开挖高度，由清朝政府的军队工程师定出线路方向及中心桩的开挖高度，由清朝政府的军队负责施工，于在负责施工，于在18901890年建成年建成。国内国内隧道修建历程隧道修建历程石门隧道淹没了褒姒道的石门水库淹没了褒姒道的石门水库狮球岭隧道狮球岭隧道支护LOGO我国我国在在1898189819041904年修建了长度为年修建了长度为30783078米的兴安岭隧道，这是当米的兴安岭隧道，这是当时亚洲最长的宽轨铁路隧道时亚洲最长的宽轨铁路隧道。兴安岭隧道是东清兴安岭隧道是东清铁路（民国铁路（民国后改称后改称“中国东省铁路中国东省铁路”，简称，简称“中东铁路中东铁路”）的）的咽喉工程，位于今内蒙古自咽喉工程，位于今内蒙古自治区牙克石市境内，全长治区牙克石市境内，全长3077.23077.2米，是由一位俄国女工程师设计的。米，是由一位俄国女工程师设计的。这条隧道始凿于这条隧道始凿于19011901年，年，19031903年凿通后，东清铁路全线通车年凿通后，东清铁路全线通车。这这一时期最具代表性的隧道工程是由我国杰出工程师詹天佑亲自一时期最具代表