[2017年整理]21世纪土木工程发展方向之城市地下空间工程.docxVIP

21世纪土木工程发展方向之城市地下空间工程一、城市地下空间的概念城市地下空间是指在城市地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建（构）筑物的工程，它是一门涉及范围广阔的综合学科，是实现高效、文明、舒适和安全的现代化尝试的重要组成部分。二、城市地下空间工程的领域及范围城市地下空间工程涵盖了地铁、公路隧道、地下停车场、过街和穿越障碍的各种地下通道等交通工程、各种地下制作车间、电站、库房、人防工程与市政地下工程等工业与民用工程，以及文化、体育、娱乐与生活方面的联合建筑体工程等。三、我国城市地下空间开发的原因根据我国基本国情：我国人口基数大，人均占有资源量小。人口密度集聚大，形成地表空间有限问题。如图表3-1，所示我国可用土地使用情况总面积/公顷站总面积的比/%耕地107434.596.15林地1525081.7987.25园地15348.570.88牧草地250.530.01居民点及工矿用地26371.831.51交通用地8188.750.47水域用地27035.081.55未利用土地37666.682.15总计1747372.82100我国对土地需求量大，在地表空间有限条件下，就得向地下发展。迄今，地下空间的利用形态已是千姿百态，远超出为个人生活服务的利用领域，扩大到为了保持作为集团的居民的生活需要的空间。尤其是现代，人口向城市集中，使城市人口密集、城市功能恶化，为了保持功能及交通所需的空间，各国除了利用综合的政治、经济措施外，也开启求助于地下空间。地下空间作为人类在地球上生活的补给空间，在经济的可持续发展中将占据重要地位，其利用程度和规模将日益扩展。四、城市地下空间的功能灾害防御。灾害防御是城市地下空间开发利用的第一大功能。地下空间有岩土介质围护，地搞空间结构的稳定性、隐蔽性、封闭性和耐震性，因此，近代城市的防灾（特别是防御战争灾害）就首先考虑开发利用地下空间。广州地铁的原隧道就是军事防空避难所，在二战期间，它大大地保护了当地人的生命财产。迄今，我国仍然在规划建设与战争结合的人防工程就是针对灾害防御及安全问题，一方面是备战，另一方面是积极地防御平时的自然灾害。满足城市交通的需要。将城市交通的部分设施有序地转入地下，在有效解决城市交通问题的同时，节约大量的交通用地。交通设施地下化的第一种方式就是地铁。它实现了与人行、汽车交通立体分离，解决城市中心交通拥堵的问题。其次，第二种方式是地下停车场（库）。交通用地是有限制的，停车场（库）的开发利用节约道路停车位开发的面积，为马路拓宽提供了可能，解决拥挤问题。最后，第三种方式是隧道及地下道路设施。它能提高效率，减少干扰，将部分道路从城市中心区的地下穿越。在地下铺设市政管道。采用多条政管线集约化铺设在隧道里，管线的安全度提高了，铺设预留的容量更大，铺设新线也更方便，道路也不需要经常开挖了。仓储功能。城市仓储的需求量很大，品种很多。如将物品存放在地下，在限定空间中，温度、湿度的变化不大，安全性高，虫害少。恒温、横尸效果对一些物品储存很有好处，比如储存粮食可以减少虫害，延长保质期。发展地下商业设施。商业活动肯定依附于交通设施，人流快速集散的过程能够带来商机。因此，地铁交通常和公共交通结合。发展地下商业设施是合理的规划，大带来的是换乘方便，商业效益显著。新能源利用。地下不仅空间能利用，还蕴藏着丰富的能源。在掌握地层温度变化前提下，如果把地层当中16度左右时的能量进行置换，那么，夏季可以降温，冬季可以供暖，这就是地源（水源）热泵技术。2010年，上海世博会中世轴和几个永久性场馆的空调的能源系统，约80%的能量是通过地源（水源）热泵置换获得的。五、地下空间的缺点及解决缺点的方法地下空间的利用还有几个问题需要解决，这并不是物理的建造上的问题，更大程度上是心理上的问题：能源上的限制。能源上的效益是有限制的，地下结构一面追求效益，但根据具体情况，地下结构物作为整体的效益也许会降低，但是这不能完全否定所有地下结构物的整体效益。对开口部的要求，有用的地下温度不足，温度、季节性差异的缺点，暖房/冷房对效益的影响，结露，蒸发散湿功能不足。解决这些问题要从多方面解决。首先，要在空间上谈话人们进入地下空间的过程，在空间营造方面使人身处地下时却没有在地下的感觉。岩是人们熟悉的光照、明暗、色彩、纹理、材料、形体、质感、粗糙度等来改变低吸空间环境构成。此次，要改善空气质量、温热环境，注意调节风速，使人在行走和工作的过程中更舒适。再次，要改善各种信息的诱导，让人非常清晰地知道所在空间位置和周边避难逃生设施的种类与位置，使人有安全感，遇到危险是有应急准备最后，要想办法把自然海景中重要的要素引入地下。如阳光、绿色植物、流动水体、小动物等让人感觉地下环境与地上的差异不大，甚至可以通过影视手段把地面景象引入地下。六、城市地下空间开发利用的