隧道展告诉你：为什么要从地面建设走入地下空间？

千百年以来，我们的自然领域一直主要是二维空间：地面。在必要性、好奇心，甚至是冲动念头的促使下，我们一直努力尝试从这个空间中“逃”出去。或者是通过扩大的方式，或者向上或向下寻求利用第三维度。隧道展今天详细的跟大家说说，为什么我们会一次又一次的选择从地面走到地下空间，如何走进地下空间已经地下空间的利用问题。

为什么要走入地下空间

一、社会原因

能够在社交和卫生方面都发挥作用的城市才能为人们在楼宇密集区过上体面生活提供先决条件。在这一方面，地下空间发挥着重要的作用，即在实现环境友好型发展（无论是降污还是减噪），有效地利用空间，发展经济，保护生活环境、公众健康或安全等领域，它具有很多隧道在环保方面发挥着至关重要的作用，它为城市输送净水，又将污水输出城外。另一方面，隧道能提供安全、环保、快速又不张扬的城市公共交通系统。城市交通隧道清除了地面街道上的车辆，降低了交通噪音，减少了空气污染，地面街道可部分地用于其他目的。城市中心的地下停车场及购物中心给地上的娱乐和运动场地留下了空间。多功能公用隧道不象地面设备那样易受外界条件影响，当地下设备在维修维护时，对地面造成的干扰微不足道。

二、间接的利益关系

对地下结构的评估与社会从环境退化的角度对地面或空中结构弊病的评价有着密切的关系。遗憾的是，地下结构的大部分优点，尤其是与环境保护相关的优点，是无法轻易用金钱来衡量的。由于混淆了明确定义和不明确定义但非常重要的成本和/或利益，将地下结构变为现实的决策过程（尤其是与空中或地面方案相比时）是有纰漏的。因此，成本比较不应只考虑定义很明确的生命周期成本，还应考虑地下替代方案的各种优势，尤其是环境优势。国际隧道与地下空间协会正在与所有相关的专家（工程师、经济学家、规划者、建筑师、生态学家等等）合作，努力找到量化这些优势的方法。

三、社会平衡

可持续发展方式越来越受到重视， PIB（国内生产总值）不再是唯一的考核指标。生活质量和人类福祉现在已经被纳入了考虑范围。因为走入地下的所有环境因素正在增加人类的福祉
 

那么该如何走入地下呢？

通过施工设计

隧道设计不仅仅是确定其结构部分的适当性——它还必须满足实际的施工要求，以便确保在各种地层条件下的经济性和安全性。因此，在设计隧道或地下设施时需要结合多学科知识，包括：地质学、岩土工程、环境科学、土壤和岩石力学、结构计算、电气工程、空气动力学或水力学。地下设施的另一个特异性是即使发现它们相互之间有某种关系，也不能按原型或系列来分类。每种设施的施工都是一次了不起的冒险，因为必须要在某一个特定地点的岩体中进行掘进，而这些岩体绝对是独一无二，各不相同的。

通过地质情况分析

在地下工程中，地质会影响到每一项重大决策。任何地下基础设施都需要在基础设施待建地点挖掘支护岩土体。地层的可开挖性以及支护的需求性很大程度上取决于地质情况。原因在于地质情况通常与地层的地质力学性质（决定其变形和强度）和开挖的可行性有关。因此，地质情况将决定基础设施的下列主要方面：

●可行性
●位置及路线
●可施工性和成本
●已完成结构的实用性和性质
●风险分析
因此，可对钻孔数据及工程类比关系系数进行内插/外插处理，获得相关地质情况。在已知地质条件下可提前预测地下结构施工的近似成本和工期。

除了地质条件外，水文状况也是成功建设和使用地下工程项目的一个基本要素。

原因有几点：

地下水压力和渗流会影响开挖面的稳定性和地下结构所要求的永久支护的强度
如果地下水渗漏到已完工的地下结构内，会严重影响地下空间的质量和功能。
地下结构可能还必须要应对影响人员安全并增加成本的现有地下水污染问题
地下水的化学性质可能会影响地下结构的腐蚀速度
地下结构的挖掘和使用可能会导致地下水污染
地下水的运动可能会影响周围地层的稳定性
地下水可以提供密封机制来存储某些地下产品（石油、天然气等）
这样就很容易理解水文地质条件对地下结构的未来设计具有极大的相关性。这就是为什么在任何地下工程的最初阶段，都需要对地质和岩土条件进行全面勘测的原因。

通过各种施工方法

▲传统隧道掘进法
传统掘进法可以定义为采用循环施工工艺对任何形状的地下隧洞进行施工

▲机械化隧道掘进法
机械化掘进法（与常规技术相对应）是指采用齿刀、镐具、盘形滚刀等进行机械化开挖的所有隧道掘进技术。
这些隧道掘进技术涉及一系列各种不同的机器

▲地面隧道开挖法
地面隧道掘进法包括采用地面临时或永久的明沟建造地下结构的所有施工方法。

▲水下隧道掘进法
沉埋式隧道已经被广为使用了大约有100年。全世界已经建造了超过150条沉埋式隧道，其中约有100条用于公路或铁路方案。

▲综合法
采用综合法建造地下结构的一个典型例子是阿尔卑斯深埋山底隧道，如瑞士的圣哥达（Gotthard）和勒奇山（Lotschberg）隧道。

通过长期的运营

▲设备
设施和设备是地下结构的重要组成部分。它们非常复杂，通常在整个结构的总体预算和规划中占据很大一部分。

▲检查
自地下设施投入使用后，有几项因素会影响其演变过程。它们主要包括：年限、材料质量、施工方法，以及环境、承载的交通或流体的特性等。

▲维护
由于隧道的价值高，所以必须为隧道在运行寿命内编制一份完善的维护方案。

▲修缮
地下结构的修缮可以描述为使其恢复良好的状态、运行或能力。

贯彻每个阶段的安全

▲设计阶段的安全
在开始进行任何设计或规划工作之前，应制定项目的职业卫生和安全策略，并将之列入健康和安全计划中。

▲施工安全
培训、设备、安全标志、消防、福利、大气监测、照明等。

▲消防安全
随着1999年至2001年间发生了几起引人注目的隧道事故后，人们更加关注隧道的安全了，无论是隧道的使用者还是政客，都强烈要求进行改进。

如何利用地下空间

交通

交通隧道已经存在了数个世纪。它们有在城市内用于公交运输的，也有在城市间主要用于公路和铁路穿越山脉的。

交通隧道的发展仍然非常活跃，特别是在亚洲国家的公交运输方面，在欧洲国家也是如此，在欧洲国家，施工和开发方面的新技术使得小城镇也能够建设地铁网。

在城间环境中，长长的山底隧道有取代越岭隧道的趋势，并且许多水下隧道已经建成，或者正处于项目建设阶段。

▲城市环境

在城市环境中，首批隧道是为轨道交通网而建的。

▲城间环境


铁路、公路和航运隧道

▲能源、水和电信

越来越多的城市地区（但不仅于城区）将公用设施建在地下。首先（在远古时代已经这样做了），是将下水道建于地下，以避免传播疾病和散发恶臭。

如今，需要越来越多的公用设施，如电力、通信、供水、煤气、光纤等，这些都需要掩埋。

在非城市地区，公用设施的类型不一样，这里的设施首先与水力发电相关，但现在他们更关注油气储存、核废料储存以及管道。

▲城市公用设施

由于在有限空间内人口密度大，因此在城市的空间中有必要利用地下来安装越来越多的服务设施。

各种其他设施的建造

▲公共建筑
在世界各地的大城市中，有越来越多的公共建筑建在了地下

▲货物储存
地下空间的一大优势是具有较高的热惯量，并且当岩体质量足够好时，施工成本相对有限。

▲工业设施
虽然工业活动放在地下不太常见，但在某些情况下，一些战略性或危险性活动会在地下进行。

▲军事设施
军事设施的保密需求和较高的战略价值使其对地下空间的利用具有特别的意义。

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