城市地下空間

1、簡述土木工程與城市地下空間的聯(lián)系大二上學期我有幸選修選到了城市地下空間這門課程，主講的是一位業(yè)務繁忙的教授（猜測），但是他講的每一節(jié)課都是十分生動的，也主動讓我們結合實際環(huán)境去認識城市地下空間。比如前幾個星期布置的課外作業(yè)就讓我們每一個學生都充分認識到了何為城市地下空間。那么何為城市地下空間？首先當仁不讓的是地鐵！現(xiàn)如今雖然中央叫停了幾個市的地鐵修建，但是修建地鐵的熱情并沒有因此減弱。第二是地下商業(yè)街，它都有一個入口設計，消除了地下空間對人們心理的影響。第三，地下停車場。隨著地上空間的開發(fā)完全，將停車場移動到地下就很好的解決了土地緊張的問題。第四，地下公路、地下隧道、海底隧道。這些都是真實存在

2、的事物，架起了地域的聯(lián)系。以上都是生活中常見的一些地下空間，當然還有一些不常見的如：軍事基地、用于儲存石油、食物的地下超大洞室等等。所有的這些共同構成了我們的城市地下空間。我們?yōu)槭裁匆l(fā)展城市地下空間？根據(jù)我國國情：我國人口基數(shù)大，人均占有資源少。人口密集度大，形成地表空間有限問題。在這些有限條件下，就造成我們得向地下發(fā)展的趨勢。尤其是現(xiàn)代，人口向城市集中，使城市人口密集、城市功能惡化，為了保持功能及交通所需的空間，各國除了利用綜合的政治、經濟措施外，也開啟求助于地下空間。城市地下空間工程專業(yè)就培養(yǎng)出了具有堅實的數(shù)學、力學等自然科學基礎和人文社會科學基礎，掌握城市地下工程勘察、規(guī)劃、工程材料、

3、結構分析與設計、機械基礎及工程機械、電工技術、工程測量、施工組織和工程概預算、工程監(jiān)理等方面的基本技術和知識的人才同時也具備從事城市地下空間工程的規(guī)劃、設計、研究、開發(fā)利用、施工和管理能力，具有超強的計算機應用能力和較高的外語水平的專業(yè)人才。有了他們才使得我們的城市地下空間有了保障。再來看一下土木工程專業(yè)。它培養(yǎng)掌握各類土木工程學科的基本理論和基本知識，能在房屋建筑、地下建筑、道路、隧道、橋梁建筑、水電站、港口及近海結構與設施。等領域從事規(guī)劃、設計、施工、管理和研究工作的高級工程技術人才。我們可以發(fā)現(xiàn)在土木工程專業(yè)中包含了地下建筑這一領域，就讓我們來看下它，他們有何不同。土木工程涵蓋的個個方面

4、十分廣泛，是在它發(fā)展的過程中人們意識到了不同種類的工程需要不同方面的專業(yè)人才，所一誕生了土木工程中的各個方向。在大的土木工程方向中又可以將城市地下空間設置為一個與路橋、房屋建筑等相提并論的方向。但是，城市地下空間工程既有自身特定的內涵,又是多個學科的結合點,具有交叉性、邊緣性的特征。傳統(tǒng)的土木工程專業(yè),主要注重地面建筑、橋梁、交通、巖土等工程,沒有真正以城市地下空間利用為主軸的系統(tǒng)的專業(yè)建制。城市地下空間工程涉及到城市規(guī)劃、地下建筑學、地下結構、工程地質、水文地質和地下水力學、巖土力學、環(huán)境科學、地下通風以及其它相關的市政工程如城市交通等多領域、多學科。現(xiàn)有的城市規(guī)劃、土木工程以及工程設計和管

5、理人員沒有受過城市地下空間工程建設的全面和系統(tǒng)的教育,缺乏對城市地下空間利用的認識和從事城市地下空間工程建設的系統(tǒng)知識,因此,在城市規(guī)劃、工程設計和管理上,不能很好體現(xiàn)地下空間利用對城市現(xiàn)代化的重要性,不能很好地利用城市地下空間資源來建設現(xiàn)代化城市。因此專門在有能力開設這個專業(yè)的高校里開設這個專業(yè)就顯得尤為重要。 從土木工程專業(yè)來講，它需要學習工程力學、流體力學、巖石力學、地基與基礎、工程地質學、工程水文學、工程制圖、計算機應用、建筑材料、混凝土結構、鋼結構、工程結構、給水排水工程、施工技術與管理這些課程。而城市地下空間則需要學習專業(yè)基礎課與專業(yè)技術科：工程力學、結構力學、彈性力學、土質學與土

6、力學、基礎工程、混凝土結構基本原理、鋼結構基本原理、巖土工程勘察、隧道工程等?？雌饋韮烧叩闹餍拚n程差不多，但是專業(yè)課上卻有著很大的區(qū)別，城市地下空間則幾乎將地下空間的基礎方面全都涵蓋了，而土木工程則是包括了建筑設施的基本課程，從這里也可以看出這兩者之間的區(qū)別。土木工程在地下空間可持續(xù)開發(fā)上也進行了一些研究他們分別是：1. 水文地質條件的改變地下空間結構的建造與形成改變了地下水徑流的路線，破壞了原有的補給關系，從而改變了地下水資源的分布形式與賦存狀態(tài)，并影響到地表的植被生長；2. 地下空間開發(fā)對原有的生態(tài)平衡產生破壞作用地下空間開發(fā)破壞原有動植物的生態(tài)環(huán)境，從而影響地理氣候條件，欲恢復原有生態(tài)平

7、衡要進行相關的研究和改造；3. 地下空間開發(fā)對地面原有建筑物的安全將產生影響地下巖體工程開挖將破壞原有地層應力的分布，無論采用何種技術措施，都要或多或少地影響到地面原有的建筑物的安全。又由于地面各種建筑物、市政工程等設施的結構形式、服務年限不同，因此，即便在相同的變形影響下，對各種建筑物的安全影響也不一致，因此，在建設之前要進行整體區(qū)域與個別建筑設施評價相結合的方式進行相關的研究和評價，以確保建設區(qū)地面的安全。 同樣城市地下空間也進行著相應研究：1. 在空間營造方面使人身處地下時卻沒有在地下的感覺。巖是人們熟悉的光照、明暗、色彩、紋理、材料、形體、質感、粗糙度等來改變低吸空間環(huán)境構成。2. 要

8、改善空氣質量、溫熱環(huán)境，注意調節(jié)風速，使人在行走和工作的過程中更舒適。3. 要改善各種信息的誘導，讓人非常清晰地知道所在空間位置和周邊避難逃生設施的種類與位置，使人有安全感，遇到危險是有應急準備。4. 要想辦法把自然海景中重要的要素引入地下。如陽光、綠色植物、流動水體、小動物等讓人感覺地下環(huán)境與地上的差異不大，甚至可以通過影視手段把地面景象引入地下。從兩者的研究方面來看也不相同。但是可以肯定的是城市地下空間也是屬于土木工程大類中的一類。接下來看下城市地下空間的功能。1.災害防御。災害防御是城市地下空間開發(fā)利用的第一大功能。地下空間有巖土介質圍護，地搞空間結構的穩(wěn)定性、隱蔽性、封閉性和耐震性，因

9、此，近代城市的防災（特別是防御戰(zhàn)爭災害）就首先考慮開發(fā)利用地下空間。廣州地鐵的原隧道就是軍事防空避難所，在二戰(zhàn)期間，它大大地保護了當?shù)厝说纳敭a。迄今，我國仍然在規(guī)劃建設與戰(zhàn)爭結合的人防工程就是針對災害防御及安全問題，一方面是備戰(zhàn)，另一方面是積極地防御平時的自然災害。2. 滿足城市交通的需要。將城市交通的部分設施有序地轉入地下，在有效解決城市交通問題的同時，節(jié)約大量的交通用地。交通設施地下化的第一種方式就是地鐵。它實現(xiàn)了與人行、汽車交通立體分離，解決城市中心交通擁堵的問題。其次，第二種方式是地下停車場（庫）。交通用地是有限制的，停車場（庫）的開發(fā)利用節(jié)約道路停車位開發(fā)的面積，為馬路拓寬提供了

10、可能，解決擁擠問題。最后，第三種方式是隧道及地下道路設施。它能提高效率，減少干擾，將部分道路從城市中心區(qū)的地下穿越。3. 在地下鋪設市政管道。采用多條政管線集約化鋪設在隧道里，管線的安全度提高了，鋪設預留的容量更大，鋪設新線也更方便，道路也不需要經常開挖了。4. 倉儲功能。城市倉儲的需求量很大，品種很多。如將物品存放在地下，在限定空間中，溫度、濕度的變化不大，安全性高，蟲害少。恒溫、橫尸效果對一些物品儲存很有好處，比如儲存糧食可以減少蟲害，延長保質期。5. 發(fā)展地下商業(yè)設施。商業(yè)活動肯定依附于交通設施，人流快速集散的過程能夠帶來商機。因此，地鐵交通常和公共交通結合。發(fā)展地下商業(yè)設施是合理的規(guī)劃

11、，大帶來的是換乘方便，商業(yè)效益顯著。6. 新能源利用。地下不僅空間能利用，還蘊藏著豐富的能源。在掌握地層溫度變化前提下，如果把地層當中16度左右時的能量進行置換，那么，夏季可以降溫，冬季可以供暖，這就是地源（水源）熱泵技術。現(xiàn)如今，人類正在向地下、海洋和宇宙開發(fā)。向地下開發(fā)可歸結為：地下資源開發(fā)、地下能源開發(fā)和地下空間開發(fā)三個方面。地下空間的利用也正由“線”的利用向大斷面、大距離的“空間”利用進展。外國學者在研究城市生產總值與地下空間開發(fā)利用的相關性時得出一個初步結論：人均生產總值大于3000美元時，城市就具備了開發(fā)利用地下空間的基本條件和需求。我國有不少城市達到或超過利潤這一“門檻”，因此，我國正在掀起城市地下空間開發(fā)與建設的熱潮，正在進入城市地下空間資源開發(fā)利用的發(fā)展期。比如我國有許多城市正在興建地鐵，隨著我國城市地下空間開發(fā)利用力度逐步加大，城市地下空間專業(yè)人才短缺的問題也日益突出。但是普通的土木工程專業(yè)人才并不能滿足這些工程的需求，可以說專業(yè)人才培養(yǎng)的供應遠遠落后于城市地下空間開發(fā)建設的需要。這里并不是說土木工程跟