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地下空间与可持续发展
ZJH 1510***
摘要
开发城市地下空间已经成为全世界解决城市交通拥挤、人口增长的重要方法，而盾构隧道作为隧道暗挖法施工的重要方法之一，在全球各大城市被大量使用，可以说盾构隧道为城市的健康发展起到了至关重要的作用。本文将重点讨论地下空间的可持续发展属性和以可持续发展为导向的施工方法。
关键词：地下空间，盾构隧道，可持续发展
Underground Space and Sustainable Development
ABSTRACT
Exploration of underground space has been an important way to solve the problems caused by increasing population in major cities around the world. And shield tunnel is one of the most important way to build a tunnel. This paper will discuss sustainable development in the construction process of shield tunnels.
Key words:underground space, shield tunnels, sustainable development
1. 地下空间开发的意义
改革开发大大加快了我国城镇化的进程，城镇化的一个重要表现就是城镇人口数量的增加，由于城市的资源聚集效应，大量的人口被吸引到城市，城市人口密度的暴增引起了各种城市病，表现最为明显的就是交通拥堵。国内的各大城市在全球各个机构发布的城市拥堵指数排行榜上更是名列前茅。其中我们首都北京更是以堵车闻名全国，交通系统是城市所有功能系统中最为活跃的，因为它不仅与人民的日常工作生活息息相关，还极大的影响着各种生产活动。而且大城市的交通拥堵不仅仅令我国政府头疼不已，还是全球各大城市的通病。为了缓解城市交通的拥堵，全世界普遍采用的方法可以归结为两个：开发地下空间和发展公共交通系统。两者都与盾构隧道的开发有紧密联系。 2. 立体城市的构想
上世纪七十年代，全球各大城市人口数量激增，造成的交通拥堵令各国人民苦不堪言，城市规划师在此时提出了立体城市的概念。立体城市的重点在于立体的交通系统，与以往城市发展摊大饼的模式不同，城市空间的扩张不再局限于平面版图的延伸，而是开始寻求向地下和高空两个方向的扩展。大量修建城市高架路和公路隧道，让车流和人流不再在二维平面内流动。立体交通系统的开发，大大缓解了城市的交通拥堵。而且地下空间的利用远远不止地下交通系统的开发，各种城市功能都转入了地下空间，比如停车厂、变电站、储存室、给排水等等。地下空间的利用使得人们能将宝贵的地面空间用在更需要的地方。地下空间和地上空间相互配合，构筑成立体城市的概念，该理念至今仍是指导全球各大城市进行城市规划的关键。立体城市不仅极大的增加了城市的交通容量，也使得更大的人口密度成为可能。 3. 公共交通系统的发展
发展公共交通设施是缓解交通拥堵最直接有效的方法，作为城市公交系统最重要的组成部分，轨道交通系统的优势十分明显。轨道交通系统不与传统的车行道相冲突，列车运营在专属轨道上，这样不仅安全性高，而且没有任何堵车的可能。轨道交通系统非常适合建设在地下空间内，这样不仅节省城市的地面空间，提高地下空间的利用率，而且能够轻松地穿越城市的已开发区域。(地下)轨道交通系统的发展程度已经可以用作衡量城市发展情况的标准，欧美国家各大城市均建成有完善的（地下）轨道交通系统，地下交通已经成为人们日常出行不可缺少的重要方式。与欧美等发达国家相比，我国的(地下)轨道交通系统的发展还处在起步的阶段，而且不同城市之间的差距巨大。一线城市北京、上海的地铁运营里程均已超过500公里，能够覆盖城区的绝大部分区域，绝大多数的二线城市、省会城市地铁建成运营的线路不超过三条，其中很大一部分城市当前还没有正常运营的线路，而三线城市几乎还没有进行地铁建设的规划。但是明显的，各大城市的政府都已经意识到了地下轨道交通系统在城市功能系统中的重要性，均在大力发展，推动地铁建设。
4. 地下空间开发的典范—蒙特利尔
欧美国家各大城市对地下空间的开发利用远远走在我们的前面，其中地下空间开发的典范城市加拿大蒙特利尔市，更是在地面以下建成了第二座城市，被人们称为蒙特利尔地下城。蒙特利尔地下城是指市中心附近地下的综合性住宅商业中心。地下城由32公里长，占地12平方公里的地下通道组成，包括有市中心80%的办公室和35%的商业面积。包括了购物中心、旅馆、办公、银行、博物馆、七个地铁站、两个火车站、一个长途汽车终点站。地下城有120多个出口，每天50万进出人流。由于地下城的存在，蒙特利尔常被称为“二城合一”。其实蒙特利尔地下城的发展，是地下空间特殊性与当地气候相结合的产物。地下空间相较于地上建筑空间的一个优势就是优良的保温性能，首先地面以下土体的温度一般不随地面以上气温变化的影响，在我国的基础设计规范中，建筑结构位于地面以下土体中的部分是不考虑由于季节温差造成的温度应力的，即地面以下的土体视为常年恒温。地下空间不仅温度恒定，由于其周围有土体的包围，使得其热量散失慢，人工加热后，能长时间保温。因此在加拿大寒冷的气候条件下，开发利用地下空间是十分符合当地的需求的。 5. 地下空间施工的可持续发展
隧道是目前各国对地下空间进行开发利用的最主要形式，人行通道、公路隧道、铁路隧道、轨道交通隧道都是地下交通系统的重要组成部分。在各类交通工程中有一句俗语叫“金隧银桥铜路”，很形象地说明了三种结构方式的造价，隧道最为施工难度最大，施工风险最高，施工造价最贵的交通结构形式，目前还有很多问题需要解决。其中最为重要的两个问题是：隧道施工开挖废土的利用和隧道施工对地下水系统的干扰。
隧道根据开挖地层的不同，可以分为土体隧道和岩体隧道两种，土体隧道的施工主要产生废弃泥浆和渣土，岩体隧道的施工主要产生碎石，目前对于隧道施工产生的废弃泥浆和碎石主要采取在规定场地弃置的方式处理。这样不仅对废弃物没有进行任何回收利用，而且泥浆和碎石运输到规定的处置场所会产生很高的运输成本，无疑是极大的浪费。因此很多学者在探索如何对隧道施工产生的废土废石进行利用，比较理想的再利用方式，是用作交通线路其他部位的路基或其他附近工程的建筑材料。
隧道开挖往往会遇到地下水，在隧道衬砌正式闭合之前，主要是通过排水、降水的方式防止地下水对隧道施工造成影响。地下水是一个地区物质环境的重要组成部分，是生态环境的重要物质基础，隧道施工对地下水的大量排放往往会造成当地水环境的破坏，进而造成地表生态的破坏。因此如何减少隧道施工对地下水的影响，关系到生态平衡的问题。根据目前的施工技术，不可能做到完全消除施工对地下水位的影响，因此我们应着眼于现实条件，尽量减小对地下水的影响。一般隧道工程的选线并不会考虑地下含水层的位置，想要通过改变隧道线路从而绕开地下水的方式减少影响也不可能，因为这样造成的施工成本增加太多。比较合理的方法是尽可能优化施工工序和施工管理，减少地下水层暴露的时间，尽快完成隧道衬砌的闭合，减少地下水的流失。