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v60年代成昆线沙木拉达隧道为代表,长度7km;
v80年代衡广线大瑶山隧道为代表,长度15km;
v90年代西康线秦岭隧道为代表,长度20km。
v目前已成为世界上拥有铁路隧道最多,总延长最长的国家之一
公路建设发展十分迅速,目前我国公路隧道事业也取得了长足的进步。
到2000年末:
v公路通车里程达到140万km,建成的隧道超过1069座;
v单洞延长超过340km,单洞最长达4706m(华莹山隧道);
v建成的3000m以上特长的隧道13座,1500m以上的3车道公路隧道5座,盾构隧道2座,沉埋隧道2座,已建成的一些公路隧道
最长的隧道:
2000年4月18日竣工通车的重庆铁山坪隧道(双线全长5424m),是目前我国已建成的最长的大跨度公路隧道;
最宽的隧道:
北京至八达岭高速公路上的潭峪沟公路隧道主隧道全长3455m,单向3车道,是目前国内最宽的公路隧道;
公路建设特点:
起步晚、发展快。
特别是高速公路建设进入高潮
一、地下空间开发的基本条件
地下空间的开发利用,与城市的经济实力密切相关。
现代城市呈立体化的组合,它要求地上、地下同步开发,需要一定的经济实力。
(1)发达国家的发展历史表明,人均GDP进入500美元后,基本具备了大规模开发利用地下空间的条件和实力。
(2)中国工程院院士王梦恕认为,从发达国家的发展历史来看,人均GDP在1000到2000美元之间,就达到了开发利用地下空间的高潮期。
(3)据专家分析,当城市居民的生活保障仍是一个主要问题的时候,要大力开发地下空间是不切实际的。
只有当城市居民人均GDP达到3000美元时,才有可能加速开发地下空间
v世博会的建设对地下空间开发利用有积极推动作用,有关专家提出了五点建议:
(1)制定地下空间开发详规,纳入区域建设总体规划。
(2)优化配置区域地下空间,极大地发挥地下空间的整体功能。
(3)平战结合,完善城市防灾减灾功能。
(4)加强制度创新,建立多元化投融资体系。
(5)建设人行隧道,使世博会两岸融为一体
由此看出,地下空间的开发在中国已具有充分条件和基础,也是实在必行的,21世纪地下工程中心在中国是有目共睹的。
地下空间开发的策略
1、加强对对地下空间发展的认识
(1)只有开发利用城市地下空间才能缓解城市空间发展的突出矛盾与问题。
(2)开发利用城市地下空间可以为创造一个最适宜创业发展和居住生活的现代化中心城市提供良好条件。
(3)开发利用城市地下空间才能增强城市的总体防灾减灾能力。
2、加强城市地下空间开发利用的统一规划与管理
当前必须加强地下空间开发利用的统一规划与管理,着重抓好以下几个问题。
(1)抓紧制定城市地下开发建设总体规划。
(2)将城市地下空间开发利用规划与城市防灾减灾建设有机结合。
(3)城市地下空间开发利用规划与建设,必须严格遵守各项技术规定与法规条例。
3、尽快实现城市地下空间开发利用模式的转换
地下空间开发利用,应当由单一的开发利用模式转到综合开发利用模式上来。
传统单一的开发利用模式已经不适应现代城市发展的要求。
为了加快这种模式的转换,必须注意解决以下几个问题。
(1)要确立立体的综合开发利用观。
(2)要把地下设施建成一物多用、一物多能、多功能的综合体。
(3)完善单一地下设施的兼顾地特性。
4、建立和完善城市地下空间开发利用的运行机制
为了建立起与地下空间综合开发利用模式相适应的运行机制,当前,要特别关注以下几个问题。
(1)建立协调机制。
(2)运用政策与法规管理。
(3)市场调节多元化投资机制适用性。
(4)地下空间使用费问题。
总之:
应使地下空间开发具有良好的运转机制。
地下工程施工的基本方法
明挖法:
也称挖盖法
暗挖法:
也称矿山法,钻爆法等(一般坚硬岩层中的隧道均采用该方法施工)
浅埋暗挖法:
(一般用于城市交通繁忙地带,不允许中断交通,且地质条件又较差的地段)
盾构法:
(盾构法隧道施工适用于软土地区埋深大的隧道工程,可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部)
沉井法:
沉井结构用途十分广泛,主要用于点式地下建筑工程:
如自来水厂、电厂和化工厂的水泵房、地下沉淀池和水池、地下热电站、地下油库、地下车间和地下仓库等。
此外,也可用作地铁、水底隧道等各种设备井、通风井、盾构拼装井、车间和区间段连续沉井等。
沉管法:
沉管法一般用于水下隧道施工
顶管法顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地带的地下工程,其长度、断面尺寸均受到较大限制。
国内最长的顶管隧道是西气东输工程穿越黄河的隧道,长度近3000m,直径约2m。
地下连续墙法:
地下连续墙法可用于点式、条式地下工程的施工,如上海、广州大部分地铁车站均采用该法施工。
其特点类似于明挖法,但比明挖法占用场地小,对周围环境影响较小,且造价相对较低。
TBM:
法目前国内,习惯上将用于岩石地层的隧道掘进机称为TBM,将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机。
归类还是同在掘进机门下。
第二章地下工程的特点及规划原则
一、地下工程的基本特点
(1)地面工程是以大地为基础,依靠地基承载;
而地下工程是以岩体作为基础,依靠围岩承载。
v地面工程的重点,主要是对受力比较明了的基础进行加固,设计较为简单。
v由于岩体具有上述特点,使得以岩体为基础的地下工程洞室围岩稳定问题变动得十分复杂。
(2)地面工程以建筑材料为主体,材料强度是关键;
地下工程以支护为主体,围岩稳定是关键。
v地面工程材料多以钢材、混凝土为主,其材料特性容易把握;
v地下工程需要围岩稳定来保证工程的安全。
(3)地面工程是浇筑浆砌而成,施工方便;
而地下工程是开挖钻爆而成,施工复杂。
v浇筑浆砌是一种成熟较为完善的施工工艺。
v地下工程开挖钻爆施工是近几十年来随着地下工程的兴起而发展起来的一种施工工艺。
二、地下工程的复杂性
(1)地质勘探的复杂性
(2)影响地下工程洞室围岩稳定因素的复杂性
(3)地下工程设计和分析计算的复杂性
(4)地下工程施工的复杂性
v施工技术难度大
v挠动后的围岩稳定性难控制(十三陵斜洞)
v施工条件差――通风、照明――广蓄岔管
v施工工艺高――浇筑、张拉等要求高
2)安全监测设计及内容
v变形监测;
v地下水及渗流监测;
v爆破松弛范围监测
v锚杆、锚索应力监测
2-2城市地下工程的基本特点
v城市地下工程:
城市地面以下土层和岩体中修建的建筑物。
v包括:
交通――地铁、公路隧道、地下停
车场、通道
空间利用――地下仓库、商店、市政人防、文化体育活动场所
一、城市地下工程的特征
1、可为人类的生存开拓广阔的空间(利用:
开发深度达30多米,开发1/3则可达到城市的全部利用空间)
2、具有良好的热稳定和密闭性(岩土环境恒温、恒湿、超净――物资贮存条件好)
3、具有良好的抗灾和防护性
地层覆盖:
可抗地震、风暴、火灾、爆炸等灾害――防护性(隔音性,减磁性,气密性,隔离性,难透性,隔热性,遮旋光性 )
4、社会、经济、环境等多种综合效益
v扩大城市空间,改善交通运输,减小城市污染,提高工作效率,优化城市生活质量起到了积极作用。
v社会效益――促进了社会发展
v经济效益――节省能源,扩大空间:
现代化城市必由之路
v环境效益――改善交通,减少污染
5、施工条件复杂,施工难度较大
v复杂:
交通、建筑物、市政地下管道干扰较大
v难度:
软土、地面塌陷、开裂对建筑物影响
二、城市地下工程的基本属性
1、综合性
2、社会性
3、实践性实践先于理论――实践性很强的科学
4、技术、经济、艺术和环境的统一性
是实现高效、文明、舒适和安全现代化的重要组成部分。
要求:
<
1>
布局与现有城市建筑配合统一
2>
符合建筑运行规范:
满足装饰艺术又有利于人类活动
3>
符合结构规范:
安全稳定;
通风、采光;
防噪音、防潮
4>
反映时代和民族特色:
为城市建筑增添景观
三、城市地下空间发展的主要方向
1、分层化和深层化
2、大型地下综合体开发利用
3、地下交通网是城市交通利用的重点
4、具有防灾功能的地下空间
5、市政设施的地下空间利用
6、原有地下空间和天然洞室利用
7、发展建立水和能源的贮存系统
§
2.3城市地下空间工程规划的基本原则
目的:
保证地下空间开发和利用的可持续发展
v城市地下空间应纳入城市总体规划中
v城市地下空间应结合现有的地面建筑进行开发
v城市地下空间应保护城市的历史原貌
v城市地下空间应根据发展水平和经济实力分近、中、远期目标规划,分层分阶段开发
v城市地下空间应保证地面空间的物理环境,降低能耗
v城市地下空间应保证防灾、减灾要求
2.4城市地下空间的规划内容
1、地下与地面的协调
v考虑城市现状和新城发展:
城市扩容,人口增长的预测
2、城市地下市政工程规划
v市政服务网:
给排水、电力、电讯、煤气、供热、电视网、防洪、抗洪设施等
3、城市地下交通网规划:
v交通网:
地铁、公路、小型交通道和地面高架的协调
4、城市地下空间的民用工程规划:
v地下商业、办公娱乐、体育、医疗、与地面的绿地、公园等协调
5、地下工业设施规划
v地下工业是地面的一种补充,应为完整的城市工业体系,便于扩大再发展
6、城市地下贮存系统规划
v贮存系统要分类规划:
粮、油、汽车库、
水、气、核废料、地热等
7、地下工程的防灾、防护系统规划:
预测、预报、监测、警报、防空等工程和系统
2.5城市建设中地下空间的规划途径
1充分利用地面建筑的地下空间部分
充分利用地面建筑开发单层或多层地下室,作为库房、出租店铺、地下车库等。
2地下空间开发规划功能与地面建筑使用性质及环境相关
对于不同地面建筑或环境特点,其地下功能规划不同。
地下建筑功能能紧密结合地面环境功能,容易获得成功。
3地下综合体规划应在城市中心地段
地下综合体的开发与规划应在城市中心区广场、车站、商业中心等地段。
4通过地下轨道交通建设,大规模改造旧城,与新城结合建设
5城市地下空间开发充分利用已有的地下人防工程
第三章城市地下综合体
3-1概述
1城市地下综合体定义为考虑地面与地下协调发展,合理利用地下空间,结合交通、商业、娱乐、市政等多种用途的地下公共建筑的有机集合体。
(地下街道地下商场地下停车场)
2特点:
扩大了人类活动空间能够提供某种功能
3地下综合体的建设方针
(1)解决地面交通问题主要目的;
(2)一体多功能化足够重视;
(3)环境舒适和人员、
物资及设备安全充分保障
(4)商业用途的规模适当控制;
回收资金;
(5)近期规划应符合城市长远发展的需要。
3-2地下街道
修建在城市中心区、商业区繁华街道下或客流集散量较大的车站广场下的地下综合性建筑称为地下街道。
1、地下街道的规划原则
①地下街道各组成部分应以公用通道为主的合理化比例原则;
②与地面建筑、道路、广场和交通枢纽密切配合原则;
③以防止火灾、爆炸、水淹为主的防灾设计原则;
④经济效益、社会效益、环境效益相结合的原则;
⑤空间形状和尺度与使用功能和美学感受的协调性原则。
2城市地下街的主要组成部分
地下街的主要功能和作用是缓解由城市繁华地带所带来的土地资源的紧缺、交通拥挤、服务设施缺乏的矛盾。
地下街主要由以下几个部分组成:
•1)地下步行道系统
包括出入口、连接通道(地下室、地铁车站)、广场、步行通道、垂直交通设施、步行过街等。
•2)地下营业系统
如商业步行街、文化娱乐步行街、食品店步行街等,可按其使用功能性质进行设计。
•3)地下机动车运行及存放系统
地下街常配置地下停车场及地下快速路,使地面车辆由通道转快速路后可通过,也可停放在车库内。
快速路和步行道不宜设在同一层。
•4)地下街的内部设备系统
包括通风、空调、变配电、供水、排水等设备用房和中央防灾控制室、备用水源、电源用房。
•5)辅助用房
包括管理、办公、仓库、卫生间、休息、接待等房间。
•3、地下街功能分析及组成
•
(一)地下街功能分析
•从规模上划分地下街的功能组成有很大差别,小型地下街功能较单一,仅有步行道和商场及辅助管理用房,而大型地下街则包含公路及停车设施、相应防灾及附属用房。
•小型、中型及大型地下街的功能分析图,如图所示。
•由功能分析图可以看出,超大型地下街是一个人流、车流、购物、存车的综合系统,这种地下街就是目前所称的地下综合体。
•
(二)地下商业街的组成
•地下街规划研究涉及的专业面很广,如道路交通、城市规划、建筑设备、防灾防护等,而地下街某一组成部分情况也有差异,一般中小型地下商业街主要由步行道、出入口、商场及附属设施组成。
•日本于1973年以后的建设标准作了如下规定:
地下街内商店面积一般不应大于公共步行道面积,同时商店与步行道面积之和应大致等于停车场面积,也可用公式表示,即
•我国现在仍无统一标准,基本上参考国外经验并按我们的具体情况执行。
•地下街在规划上要考虑是否规划停车场,而在设计上却要考虑两种截然不同的使用功能。
•至于地下高速路是否与地下街整体考虑,虽说在管理上也许不能统一,但在设计上需要两个专业的极密切配合才能完成,它还涉及地面及高架公路的连接技术。
•地下商业街分为以下几个主要部分:
•
(1)交通面积:
交通面积在步行式商店中比较清楚,为了分析方便,厅式商店中两柜台间距扣减1.2m为交通面积。
这里主要指步行街式商店的交通面积。
•
(2)营业用房面积:
步行街式商店营业部分为一个个店铺与街连通。
此面积主要指营业用房内面积。
•(3)辅助用房面积:
辅助用房主要有仓库、机房、行政管理用房、防灾控制中心用房、卫生间等。
•(4)停车场面积:
见地下车库设计。
•地下商业街内的营业面积与经济效益有关,在通常情况下,营业面积越大,经济效益就越高,反之则低。
地下街中,营业面积:
交通面积:
辅助面积=4:
3:
1
4、地下商业街的建筑空间组合
(一)组合原则
•1.建筑功能紧凑、分区明确2.结构经济合理
•2.结构经济合理
地下街结构主要有矩形框架、直墙拱顶和拱平顶结合三种型式
(1)矩形框架结构,此种方式采用较多
由梁和柱组成的能承受垂直和水平荷载的结构,梁和柱是刚性连结的。
主要用于工业与民用建筑物的承重骨架,桥梁构架或工程构筑物。
(2)直墙拱顶结构
•即墙体为砖或块石砌筑,拱顶为钢筋混凝土。
•拱形有半圆形、圆弧形、抛物线形多种形式。
此种型式适合单层地下街
(3)梁板式结构
•此种结构顶、底板为现浇钢筋混凝土结构,围护墙为钢筋混凝土或砖石砌筑。
•具体采用何种结构类型应根据土质及地下水位状况、建筑功能、层数、埋深、施工方案来确定。
•3.管线及层数空间组合
(二)平面组合方式
1.步道式组合
步道式组合即通过步行道并在其两侧组织房间,常采用三连跨式,中间跨为步行道,两边跨为组合房间特点:
•
(1)保证步行人流畅通,且与其他人流交叉少,方便使用。
•
(2)方向单一,不易迷路。
•(3)购物集中,不干扰通行人流。
此种组合方式适合设在不太宽的街道下面
道式组合的几种类型;
中间步道,单侧步道双侧步道
2.厅式组合厅式组合没有特别明确的步行道,其特点是组合灵活,可以在内部划分出人流空间,注意的是人流交通组织,避免交叉干扰,在应急状态下做到安全疏散。
厅式组合单元常通过出入口及过街划分
3.混合式组合混合式组合即把厅式与步道式组合为一体
混合式组合是地下街组合的普遍方式。
其主要特点是:
(1)可以结合地面街道与广场布置。
(2)规模大,能有效解决繁华地段的人、车流拥挤问题,地下空间利用充分。
(3)彻底解决人、车流立交问题。
(4)功能多且复杂,大多同地铁站、地下停车设施相联系,竖向设计可考虑不同功能
(三)竖向组合设计
地下街的竖向组合比平面组合功能复杂,这是由于地下街为解决人流、车流混杂,市政设施缺乏的矛盾而出现的。
地下街竖向组合主要包括以下几个内容:
(1)分流及营业功能(或其他经营)。
(2)出入口及过街立交。
(3)地下交通设施,如高速路或立交公路、铁路、停车场、地铁车站等。
(4)市政管线,如上下水、风井、电缆沟等。
(5)出入口楼梯、电梯、坡道、廊道等。
随着城市的发展,要考虑地下街扩建的可能性,必要时应作预留(如共同沟等)。
对于不同规模的地下街,其组合内容也有差别,其内容如下。
1.单一功能的竖向组合
•单一功能指地下街无论几层均为同一功能,例如,上下两层均为地下商业街(哈尔滨秋林地下街上下两层均为同一功能商业街
2.两种功能的竖向组合
•两种功能主要为步行商业街同车库的组合或步行商业街同其他性质功能(如地铁站)的组合
3.多种功能的竖向组合
•多种功能主要为步行街、地下高速路、地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起,通常机动车及地铁设在最底层,并设公共设施廊道,以解决水、电的敷设问题
地下街的平面柱网及剖面
地下街平面柱网主要由使用功能确定。
如仅为商业功能,柱网选择自由度较大;
如同一建筑内上下层布置不同使用功能,则柱网布置灵活性差,要满足对柱网要求高的使用条件。
地下街剖面设计层数不多,大多为2层,极少数为3层。
层数越多,各层高度越大,则造价越高。
因为层数及层高影响埋深,埋深大,则施工开挖土方量大,结构工程量和造价也相应增加。
一般为了降低造价,通常条件允许建成浅埋式结构,减少覆土层厚度及整个地下街的埋置深度
五地下建筑空间艺术
地下建筑的艺术主要指建筑的空间艺术。
地下建筑与地面建筑不同之处是地下建筑没有外部造型,因而其空间组合艺术尤为重要。
日本地下街在国际上享有盛誉,除了它具备了开发地下资源这点之外,其空间组合艺术也是非常有特色的。
下面从几个方面介绍空间设计艺术。
一、出入口的处理
地下街出入口是由地面进入地下的必经之路,主要作用是交通、防火疏散,它是地面景观的一部分,同时也会影响到地下的效果。
出入口的艺术形式主要有以下几种。
街道或交叉口处的出入口由于地段狭窄,不宜过大,通常有两种处理手法。
一种是棚架式独立出入口。
需要指出的是,人行道上的出入口可以取消挡雨架,这样人行道上视线较好。
名古屋中央公园由于地面较开阔,采取了无棚架式的地面出入口,这是出入口的第二种形式,平卧式出入口。
出入口设置还可利用地面建筑物的首层,如日本横滨波塔街出入口直接设置在建筑旁,大阪虹之町地下街出入口开在天井内。
•总结地下街出入口处理方式有
棚架式、平卧开敞式、附建式
各种出入口设置应根据出入口的位置并结合地段条件考虑。
出入口造型及设计的基本规律如下:
(1)在交通道路旁宜设开敞式或棚架式出入口。
(2)在广场等宽阔地区宜设下沉广场出入口,同时应结合地面广场的环境改造。
(3)在大型的交通枢纽及有大量人员出入的公共建筑中且用地紧张地段,宜设附属建筑出入口。
(4)在考虑特殊用途时,如防护、通讯、维修、疏散等,可采用垂直式、天井式及与其他地下空间设施相连接的出入口。
二、下沉式广场
下沉式广场是地下街常用的手法,出入口可直接在广场内解决。
它可以打破地下空间的封闭感,把地下、地面空间及出入口巧妙地联系在一起。
(一)下沉式广场的功能及作用
如果说广场是城市的门厅,下沉式广场则是地下城市的门厅,是地面与地下空间的过渡。
下沉式广场的功能主要是为人们提供一个相对封闭的休息、娱乐的公共场所,担负地下空间建筑的出入口,避免了地下空间建筑出入口的狭小感觉,给人带来较宽敞的入口门面,类似地面建筑的入口形式。
下沉式广场的基本作用为空间过渡,地下空间建筑的人流集散、体闲娱乐与观赏。
(二)下沉式广场的类型
下沉式广场可根据地段条件有多种类型,主要有圆形、矩形、不规则形三种,空间过渡可采用楼梯、自动扶梯、台阶、坡道等措施,剖面高度在5m左右,一般不伸至地下二层。
(三)下沉式广场设计的特点
(1)下沉式广场宜布置在城市中心广场、公园等人流集中的地带,通常不与地面交通相交叉。
大型的下沉式广场常结合城市广场的地面规划进行,具有较强的环境艺术特征。
(2)下沉式广场的首要功能是地面与地下空间过渡,伴随时间的推移,它的另一功能—休闲娱乐也是十分重要的。
(3)下沉式广场的建设应同自然、文化艺术、人的心理与审美、城市人员应急转移相结合。
如日本东京新宿西口地下街以绿化为主的小型下沉式广场。
下沉式广场可设置流水、绿化、水池、喷泉等。
一般由室外楼梯或电梯进入
3-3地下停车场
地下停车场指建筑在地下用来
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