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　　第三節(jié) 地下工程的分類、組成及構造

　　一、地下工程的分類

　　(一)按地下工程的用途分類

　　地下工程按用途分為：地下交通工程、地下人防工程、地下國防工程、地下貯庫工

　　程、地下工業(yè)工程、地下商業(yè)工程、地下農(nóng)業(yè)工程、地下居住工程、地下旅游工程、地下

　　宗教工程、地下市政管線工程等。

　　(二)按地下工程的存在環(huán)境及建造方式分類

　　1.巖石中的地下工程

　　巖石中的地下工程包括如下三種形式，一是現(xiàn)代城市在巖石中建設的各種地下工

　　程;二是開發(fā)地下礦藏、石油而形成的廢舊礦井空間加以改造利用而形成的地下工程，

　　如改造利用已沒有價值的廢舊礦井，用作兵工廠、軍火倉庫等，相對來說投資少，見

　　效快，變廢為寶，是充分利用空間資源的好途徑;三是利用和改造天然溶洞形成的地

　　下工程。 ：4

　　2.土中地下工程

　　根據(jù)建造方式分為單建式和附建式兩類。單建式地下工程是指地下工程獨立建在土

　　中，在地面以上沒有其他建筑物;附建式地下工程是指各種建筑物的地下室部分。

　　(三)按地下工程的開發(fā)深度分類

　　按開發(fā)深度分為三類：淺層地下工程、中層地下工程和深層地下工程。

　　1.淺層地下工程。

　　一般是指地表至一10m深度空間建設的地下工程，主要用于商業(yè)、文娛和部分業(yè)務

　　空間。

　　2.中層地下工程。

　　是指一10～一30m深度空間內(nèi)建設的地下工程，主要用于地下交通、地下污水處理

　　場及城市水、電、氣、通信等公用設施。

　　3.深層地下工程。

　　主要是指在一30m以下建設的地下工程，如高速地下交通軌道，危險品倉庫、冷庫、

　　油庫等。

　　.主要地下工程組成及構造

　　(一)地下交通工程

　　1.地下鐵路

　　隨著城市交通的發(fā)展和地下鐵路的建設，近年來，一些城市形成了城市快速軌道交通

　　系統(tǒng)，其定義為：凡以電能為動力，采用輪軌運行方式的交通系統(tǒng)，旅行速度大于

　　30km7h，單向客運能力超過1萬人?次/h的交通系統(tǒng)稱為城市快速軌道交通系統(tǒng)。城市

　　快速軌道交通系統(tǒng)主要由地面鐵路、高架鐵路和地下鐵路組成。

　　地下鐵路有很多優(yōu)點，如運行速度快、運送能力大;準點、安全;對地面無太大影響

　　(噪聲小，無震動，不妨礙城市景觀);不存在人、車混流現(xiàn)象，沒有復雜的交通組織問

　　題;不侵占地面空間;環(huán)境污染小。但是，地鐵建設在地下，施工條件困難，工期長，工

　　程建設費用較地面高。因此，對地下鐵路建設必須做好可行性研究。

　　(1)地下鐵路建設的前提條件分析。

　　地鐵建設投資巨大，往往一個地鐵車站就需要耗資人民幣十幾億‘，而利用相同資金建

　　設高架道路，至少能修2km，因此，真正制約地下鐵路建設的因素是經(jīng)濟性問題。城市

　　地下鐵路建設必須考慮以下三點：

　　①城市人口。按資料統(tǒng)計分析，城市人口100萬，應作為城市地鐵建設的宏觀前提。

　?、诔鞘薪煌髁?。按城市人口多少評估該城市是否需要修建地鐵只能是一種宏觀前

　　提，我國人口超過100萬的特大城市已有近60個，其中一些省會城市，是在新中國成立

　　后的40年中發(fā)展起來的，道路系統(tǒng)較完善，機動車輛不多，地面上各種原有的交通方式

　　的潛力尚未充分發(fā)揮出來，雖然人口已超過百萬，但除市中心區(qū)交通問題較多外，從總體

　　上看，交通問題并未嚴重到必須修建地鐵才能解決的地步。因此，有些老師認為，城市交

　　通干道是否存在單向客流量超過2萬人?次/h的情況(包括現(xiàn)狀和近期預測)，是判斷是

　　否修建地鐵的“分水嶺’’o同時，即使存在這一情況，也只能是在采取增加車輛或拓寬道

　　路等措施仍無法滿足客流量的增長時，才有必要考慮建設地鐵。

　?、鄢鞘械孛妗⑸喜靠臻g進行地鐵建設的可能性。我國城市與發(fā)達國家的大城市相比，

　　在交通等問題上存在如下不同點：國外發(fā)達國家城市中心區(qū)促使交通問題加劇的主要原因

　　之一，是城市中心區(qū)土地的超強度開發(fā)，建筑容量、商業(yè)容量、業(yè)務容量過分膨脹，原有

　　遁路框架/卜勝重負，兵地回、上邵至『T日j已在rIJ胃邑的投木殺仟卜冗分升友，調整余地/卜大。

　　我國城市中心區(qū)在交通問題上往往表象上與國外發(fā)達城市相似，但實質上存在一點不同，

　　我國的地面、上部空間并未充分開發(fā)，地面存在很大的改造調整余地，大多數(shù)發(fā)展中國家，

　　都有這種特點。

　　(2)地下鐵路路網(wǎng)的基本類型及其布置原則。

　　1)地下鐵路路網(wǎng)的基本類型。

　　①單線式。僅在客運最繁忙的地段重點地修一、二條線路。

　?、趩苇h(huán)式。在客流量集中的道路下面設置地鐵線路，并閉合成環(huán)，便于車輛運行，減

　　少折返設備。

　?、鄱嗑€式。城市具有幾條方向各異或客流量大的街道，可設置多線路網(wǎng)，這幾條線路

　　往往在市中心區(qū)交匯，這樣，便于乘客自一條線路換乘另一條線路，也有利于線路的延長

　　擴建。

　　④蛛網(wǎng)式。該路網(wǎng)由多條輻射狀線路與環(huán)形線路組合，其運送能力很大，可減少旅客

　　的換乘次數(shù)，又能避免客流集中堵塞，還能減輕多線式存在的市中心區(qū)換乘的負擔。

　?、萜灞P式。地鐵線路沿城市棋盤式的道路系統(tǒng)建設而成，線路網(wǎng)密度大，客流量分

　　散，但乘客換乘次數(shù)增多，增加了車站設備的復雜性。

　　2)地下鐵路網(wǎng)布置的基本原則。地下鐵路的路網(wǎng)規(guī)劃應滿足城市交通對地鐵的要求，

　　并考慮城市發(fā)展的遠景、人口、交通運輸量的增長趨勢和城市的地面、地下建筑狀況等因

　　素。地下鐵路路網(wǎng)布置的基本原則是：‘

　　①基本走向要滿足城市交通的需要。路網(wǎng)應貫穿城市中心和城市人口集中區(qū)域及城市

　　的重大樞紐，如城市中心區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、事業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、旅游區(qū)及體育場、火車

　　站等。

　?、谝浞掷贸鞘鞋F(xiàn)有道路網(wǎng)。地鐵路網(wǎng)的布置要充分利用現(xiàn)有主要干道，沿城市主

　　要街道布置，這樣，城市道路可為地鐵提供工程場地，防止城市地面建筑與地下埋設物的

　　過多拆遷，同時，還可滿足地鐵線路通過城市交通客流量集中地帶的要求。

　?、郾仨毧紤]城市的發(fā)展遠景。在地下鐵路規(guī)劃時，除了更好地掌握城市市區(qū)內(nèi)的交通

　　需要外，還要從城市未來發(fā)展的全面觀點出發(fā)，充分考慮城區(qū)的改造與郊區(qū)的發(fā)展，作出

　　科學判斷與決策。

　?、軕紤]技術水平和施工能力。在地下鐵路選線時，應該充分研究城市地形、地貌、

　　水文和地質條件，考慮可能遭遇的施工困難，要預測好河流通過各種城市地下工程韻可

　　能性。

　　2.地下公路

　　(1)地下公路的形式。

　　1)地下越江(海)公路。當城市中有較大的江、河貫穿時，越江隧道是城市地下

　　交通體系的重要組成部分。我國上海早在20世紀70年代就已經(jīng)在黃浦江下修建了第一

　　條地下越江公路，越海隧道在日本等國家很普遍，日本四島已由地下交通系統(tǒng)連成

　　一體。

　　2)地下立交公路。當公路與鐵路相交時，或兩條公路交叉又都需具較快速度、大容

　　量交通特定點時，需要考慮利用地下立交公路來解決。地下立交公路一般距離短，在我國

　　較為常見。

　　3)地下快速公路?，F(xiàn)代城市的發(fā)展，對快速交通容量有不同程度的需求，為了保證

　　城市交通的正常運營，就需要建設地下快速公路。它具有如下優(yōu)點：改善相鄰環(huán)境，有利

　　于公路景觀的保護;利用街道與公路之間的地下空間，修建停車和其他公共設施，實現(xiàn)快

　　速公路地下空間的多功能用途。

　　4)半地下公路。半地下公路有兩種結構形式：塹壕構造和U形構造，主要特點是：

　　有利于減少噪聲和排放的廢氣;能得到充足的日照和上部的開敞空間;在綠化帶有自然氣

　　息較足的地區(qū)，能與周圍環(huán)境較好地和諧共存;造價介于全地下公路與地面公路之間。缺

　　點主要是排水、除雪不易j

　　(2)地下公路的線路與斷面特點。

　　地下公路與普通道路一樣，根據(jù)公路規(guī)范設計。地下公路的平面線形一般采用直線，

　　避免曲線。綜合排水、通風等各方面要求，地下公路隧道的縱坡通常應不小于0.3%，并

　　不大于3%o

　　地下公路隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)廓線所包圍的空間，包括公路的建筑限界、通風及

　　其他需要的斷面積。

　　道路建筑限界是為保證車輛和行人正常通行，規(guī)定在道路一定寬度和高度范圍內(nèi)不允

　　許有任何設施及障礙物侵入的空間范圍。地下公路的建筑限界包括車道、路肩、路緣帶、

　　人行道等的寬度以及車道、人行道的凈高。公路隧道的橫斷面凈空，除了包括建筑限界之

　　外，還包括通過管道、照明、防災、監(jiān)控、運行管理等附屬設備所需的空間，以及富裕量

　　和施工允許誤差等。

　　公路隧道凈空斷面的形狀，即為襯砌的內(nèi)輪廓形狀，其形狀的確定，應使襯砌受力合

　　理、圍巖穩(wěn)定。在淺埋和深埋公路隧道中，多采用矩形或近橢圓形斷面。

　　(1)地下停車場。

　　按設置形態(tài)、利用方法、設置場所等分類如下：

　　1)公路式地下停車場。設置于公路下方，形態(tài)狹長，多為汽車自行方式，規(guī)模較大，

　　日本停車場60%屬此類型。

　　2)公園式地下停車場。占用公園的地下空間建造車庫，規(guī)模較大，規(guī)劃設計容易，

　　但原則上應保持公園的功能，更好地保護好地面園林。

　　3)廣場式地下停車場。充分利用廣場的地下空間，可與地下街、地下商場一起規(guī)劃，

　　修建地下停車場。

　　4)建筑物地下室式停車場。利用建筑物的地下室部分作為停車場。

　　(2)汽車停車場的構造基準。

　　’ 停車場的構造基準是設計的基礎尺寸，包括車道寬度、梁下有效高度、彎曲段的回轉

　　半徑、斜道坡度等。

　　1)車道寬度。雙向行駛的汽車道寬度應大于5.5m，單向行駛車道可采用3.5m

　　以上。

　　2)梁下有效高度。指梁底至路面的高度，在車道位置要求不低于2.3m，在停車位置

　　應不低于2. 1m.

　　3)彎曲段回轉半徑。為使汽車在彎道順利行駛，單向行駛的車道有效寬度應在3.5m

　　以上，雙向行駛在5.5m以上進行設計。

　　4)斜道坡度。斜道的縱坡，一般規(guī)定在17%以下。如與出人口直接相連時，應盡可

　　能采取緩坡，如13%～15%o

　　(二)地下市政管線工程

　　1.市政管線工程的分類

　　市政管線工程一般應包括供水、能源供應、通信和廢棄物的排除等四大系統(tǒng)。市政管

　　線工程按性能與用途、敷設方式、管線覆土深度和輸送方式的不同分為若干類型。

　　(1)按性能與用途分類?？煞譃殍F路、道路、給水管道、排水溝管、電力線路、電信

　　線路、熱力管道、城市垃圾輸送管道、可燃和助燃氣體管道等。這些是常見的管線工程，

　　此外，還有空氣管道、液體燃料管道、灰渣管道、地下建筑線路及工業(yè)生產(chǎn)專用管道等不

　　常見的管線工程。

　　(2)按敷設形式分類。可分為架空架設線路，如電力、電信、道路照明等;地下埋設

　　線路，如給水、排水、燃氣、熱力、電信等線路。各種工業(yè)管道則根據(jù)工藝需要和廠區(qū)具

　　體情況進行敷設;電力和照明線路，也可能采用地下敷設。

　　(3)按管線覆土深度分類。一般以管線覆土深度超過1.5m作為劃分深埋和淺埋的分

　　界線。在北方寒冷地區(qū)，由于冰凍線較深，給水、排水，以及含有水分的煤氣管道，需深

　　埋敷設;而熱力管道、電力、電信線路不受冰凍的影響，可以采用淺埋敷設。在南方地

　　區(qū)，由于冰凍線不存在或較淺，給水等管道也可以淺埋，而排水管道需要有一定的坡度要

　　求，排水管道往往處于深埋狀況。

　　(4)按輸送方式分類。各種輸送管道，按承壓情況可分為壓力管道(如給水、燃氣、

　　熱力、灰渣等管道)、重力流管道(如排水管道)o

　　市政管線中的地下管線工程主要有：各種給水、污水排放、供熱、煤氣、原料供應、

　　運輸?shù)裙艿拦こ?，供電、通信等電纜工程及用來敷設各種工程管網(wǎng)和專門管道的綜合

　　管道。

　　2.市政管線工程的布置方式與布置原則

　　多數(shù)市政管線工程是隨著城市的發(fā)展逐步形成的，因此，往往自成體系、分散布置，

　　互相之間缺乏有機的配合。例如，排水能力與供水能力不相適應;在一個系統(tǒng)內(nèi)部，各個

　　環(huán)節(jié)之間也可能不夠協(xié)調，如在排水系統(tǒng)中處理能力往往小于排污能力等。

　　市政管線工程的布置，到目前為止，除少數(shù)管道布置在管溝中外，大部分管線均直接

　　埋設在土層中。為了避開建筑物的基礎，多沿城市道路敷設，不但維修困難，還占據(jù)了道

　　路以下大量有效的地下空間，缺乏適應發(fā)展的靈活性。

　　設計地下工程管網(wǎng)，要綜合考慮到遠景規(guī)劃期的發(fā)展。工程管網(wǎng)的線路要取直，并盡

　　可能平行建筑紅線安排。城市工程管網(wǎng)基本上是沿著街道和道路布置，為此，在道路的橫

　　斷面中必須考慮有敷設地下管網(wǎng)的地方。

　　一些常規(guī)做法是：建筑物與紅線之間的地帶用于敷設電纜;人行道用于敷設熱力管網(wǎng)

　　或通行式綜合管道;分車帶用于敷設自來水、污水、煤氣管及照明電纜;街道寬度超過

　　60m時，自來水和污水管道都應設在街道內(nèi)兩側;在小區(qū)范圍內(nèi)，地下工程管網(wǎng)多數(shù)應

　　走專門的地方。此外，地下管網(wǎng)的布置，還應符合相應的建筑規(guī)范要求。

　　(三)地下工業(yè)工程

　　1.地下工業(yè)工程分類

　　(1)地下輕工業(yè)與機械工業(yè)工程。由于地下空間的封閉性和熱穩(wěn)定性及其防震、防磁

　　等性能，特別有利于某些輕工業(yè)、手工業(yè)、精密性生產(chǎn)等工業(yè)的生產(chǎn)。實踐證明，把這些

　　建筑設在地下是完全合理的，騰出極寶貴的地面做綠化、運動、休息之用，地面、地下結

　　合獲得了很大的綜合效益。

　　(2)地下能源工業(yè)工程。地下空間具有防火、防盜等優(yōu)點，對于能源開發(fā)和合理利用

　　及貯能、節(jié)能，對于應付日趨嚴重的能源危機，潛力巨大。目前，世界各國利用地下空間

　　貯能、節(jié)能的方式主要有：開鑿洞室的貯備方法;利用廢舊礦井系統(tǒng);利用巖鹽溶淋洞室

　　和含水層貯藏等。

　　(3)地下食品工業(yè)工程。由于地下溫度穩(wěn)定，在此自然低溫下冷藏凍肉、蔬菜、水果

　　等，保鮮效果好;消耗能源少，經(jīng)濟效益顯著。此外，某些要求恒溫、恒濕的食品生產(chǎn)車

　　間，將之放在地下空間也十分容易，往往只要除濕就可達到要求，如營養(yǎng)價值和藥物價值

　　都很高的竹參、銀耳、木耳、天麻等均可在地下空間中生產(chǎn)。

　　(4)地下電力工業(yè)工程。在電力工業(yè)方面，利用地下空間建設地下發(fā)電站、變電站

　　等，正在不斷發(fā)展，以期收到良好的經(jīng)濟效益?？梢灶A見，燃料的地下儲備、原子能發(fā)電、

　　站的地下選址等地下工程將會有較大的發(fā)展。也可以利用地下空間采用管路的形式作為輸

　　電設備。

　　2.地下工業(yè)工程的布置

　　(1)遵循廠房工藝流程的基本要求。合理的工藝流程要求做到短、順、不交叉、不逆

　　行。因此，從保證生產(chǎn)的合理和提高生產(chǎn)效率出發(fā)，要求安排好各主體廠房，各主要通道

　　在相互位置和高程上的關系，使這一關系適應工藝流程的要求，并經(jīng)過洞口，把地下部分

　　的生產(chǎn)與地面上聯(lián)系起來。這種布置方式與現(xiàn)場的地形、地質等具體結合起來，就基本上

　　確定了地下廠房的總體布置方案。

　　1)工藝流程比較簡單，對廠房布置沒有嚴格的要求。例如，沒有固定產(chǎn)品的生產(chǎn)，

　　為科研服務的生產(chǎn)或新產(chǎn)品的研制等，常常沒有固定的工藝流程，可以更多地從地質、結

　　構和施工等方面考慮廠房的合理布置。

　　2)工藝流程有嚴格的順序，但廠房布置的靈活性仍較大。這種情況在機械制造類的

　　生產(chǎn)中比較明顯。從原料運人，到機械加工和裝配，由各種運輸方式互相連接，形成一條

　　比較嚴格的生產(chǎn)流水線。

　　3)工藝流程有固定的程序或主要在大型設備或管道中進行，像發(fā)電、核能利用、

　　貯油和某些化工生產(chǎn)，往往屬于這種情況，其特點是廠房必須適應嚴格的工藝流程，

　　因而布置方式比較定型。幾個大型主廠房之間的關系必須首先滿足工藝流程短、順等

　　要求，所以，必然形成主廠房布置集中或盡量靠近的狀況，以減少通道中的能量損失。

　　這個要求與從地質、結構和施工等角度出發(fā)，希望大型洞室不要過于集中，特別是大

　　型洞室直接相交，對巖石穩(wěn)定和結構處理等都有影響，必須根據(jù)具體條件把這兩方面

　　統(tǒng)一起來。

　　(2)滿足要求的交通運輸條件。在運輸工具確定以后，可根據(jù)運輸量和裝貨后的

　　車輛寬度確定運輸通道的寬度。通道可根據(jù)需要區(qū)分為主要的和次要的，單行的和

　　雙行的。主通道一般布置在廠房的中部，也可以根據(jù)工藝流程布置在車間的一側或

　　兩側。要注意通道所占的面積與車間的總建筑面積保持適當?shù)谋壤?，比例過高是不

　　經(jīng)濟的。

　　當兩條或幾條通道相交時，由于在相交處要保持一定的轉彎半徑，轉角處的巖石需適

　　當擴挖，這些都使頂部的巖石穩(wěn)定性受影響，襯砌也復雜。有的工程采用在交叉點做一個

　　高出通道的圓形洞室，使各通道都交在這個洞室的拱腳之下，再在襯砌外回填，頂住巖

　　石。車間之間的轉運對廠房布置提出一定要求，洞室之間的連接方式很可能影響到轉運是

　　否方便。如果兩洞室縱向連接，地面又在同一高程上，兩車間的轉運比較簡單;如果洞室

　　垂直相交，情況就比較復雜。在進行廠房布置時，可能由于其他條件的限制，使兩個洞室

　　與通道不在同一高程上，這樣使兩者之間的運輸也比較困難。由此可見，除保證其他條件

　　外，不能忽視創(chuàng)造較為有利的運輸條件。

　　此外，在廠房總體布置時，組織人流路線時，必須著重考慮安全疏散問題。

　　(3)根據(jù)生產(chǎn)特點進行合理分區(qū)。地下工業(yè)廠房的布置，還必須按生產(chǎn)特點進行分區(qū)

　　布置。在某些生產(chǎn)過程中，有發(fā)生火災或爆炸危險的，或者產(chǎn)生大量余熱、余濕、煙塵、

　　有害氣體、噪聲、震動等;而另一些生產(chǎn)過程，有可能要求清潔、安靜、恒溫、防震等。

　　這些生產(chǎn)上的特殊問題和要求，都應在總體布置中加以解決，否則可能造成生產(chǎn)上的混亂

　　和互相干擾，還會影響生產(chǎn)人員的安全。對于這些問題，應按生產(chǎn)特點和使用要求分區(qū)布

　　置，即用建筑設計中常用的功能分區(qū)方法加以解決。

　　對于余熱、余濕、煙塵和有害氣體等，基本上可以用同一方法處理，即加強通風，將

　　其及時排走(有害氣體要用專門的管道直接排出地面)，并補充以新鮮空氣，因此把這些

　　車間布置在總排風通道或豎井附近是比較有利的，但是要注意把這些部分與其他車間密閉

　　隔離，在所有與其他連通的部位，如門、孔洞等，都要有密封裝置，以防有害物逸出;對

　　于發(fā)散有害氣體的設備，可以設置密封罩并通過密封管道排走。

　　有些精密的生產(chǎn)，要求恒溫、恒濕、防塵、防震、防磁、安靜等環(huán)境，這時可把精密

　　生產(chǎn)區(qū)盡可能單獨布置，遠離有害的或有干擾的生產(chǎn)區(qū)，充分利用巖石的特點，分別采取

　　一些技術措施，就可以比較容易的滿足要求。為了使精密生產(chǎn)部分與其他部分聯(lián)系方便，

　　可以在兩者之間布置通道或輔助性生產(chǎn)作為緩沖或過渡。