千百年以來，我們的自然領(lǐng)域一直主要是二維空間：地面。在必要性、好奇心，甚至是沖動念頭的促使下，我們一直努力嘗試從這個空間中“逃”出去。或者是通過擴大的方式，或者向上或向下尋求利用第三維度。隧道展今天詳細的跟大家說說，為什么我們會一次又一次的選擇從地面走到地下空間，如何走進地下空間已經(jīng)地下空間的利用問題。

為什么要走入地下空間

一、社會原因

能夠在社交和衛(wèi)生方面都發(fā)揮作用的城市才能為人們在樓宇密集區(qū)過上體面生活提供先決條件。在這一方面，地下空間發(fā)揮著重要的作用，即在實現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展（無論是降污還是減噪），有效地利用空間，發(fā)展經(jīng)濟，保護生活環(huán)境、公眾健康或安全等領(lǐng)域，它具有很多隧道在環(huán)保方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它為城市輸送凈水，又將污水輸出城外。另一方面，隧道能提供安全、環(huán)保、快速又不張揚的城市公共交通系統(tǒng)。城市交通隧道清除了地面街道上的車輛，降低了交通噪音，減少了空氣污染，地面街道可部分地用于其他目的。城市中心的地下停車場及購物中心給地上的娛樂和運動場地留下了空間。多功能公用隧道不象地面設(shè)備那樣易受外界條件影響，當?shù)叵略O(shè)備在維修維護時，對地面造成的干擾微不足道。

二、間接的利益關(guān)系

對地下結(jié)構(gòu)的評估與社會從環(huán)境退化的角度對地面或空中結(jié)構(gòu)弊病的評價有著密切的關(guān)系。遺憾的是，地下結(jié)構(gòu)的大部分優(yōu)點，尤其是與環(huán)境保護相關(guān)的優(yōu)點，是無法輕易用金錢來衡量的。由于混淆了明確定義和不明確定義但非常重要的成本和/或利益，將地下結(jié)構(gòu)變?yōu)楝F(xiàn)實的決策過程（尤其是與空中或地面方案相比時）是有紕漏的。因此，成本比較不應(yīng)只考慮定義很明確的生命周期成本，還應(yīng)考慮地下替代方案的各種優(yōu)勢，尤其是環(huán)境優(yōu)勢。國際隧道與地下空間協(xié)會正在與所有相關(guān)的專家（工程師、經(jīng)濟學家、規(guī)劃者、建筑師、生態(tài)學家等等）合作，努力找到量化這些優(yōu)勢的方法。

三、社會平衡

可持續(xù)發(fā)展方式越來越受到重視， PIB（國內(nèi)生產(chǎn)總值）不再是唯一的考核指標。生活質(zhì)量和人類福祉現(xiàn)在已經(jīng)被納入了考慮范圍。因為走入地下的所有環(huán)境因素正在增加人類的福祉
 

那么該如何走入地下呢？

通過施工設(shè)計

隧道設(shè)計不僅僅是確定其結(jié)構(gòu)部分的適當性——它還必須滿足實際的施工要求，以便確保在各種地層條件下的經(jīng)濟性和安全性。因此，在設(shè)計隧道或地下設(shè)施時需要結(jié)合多學科知識，包括：地質(zhì)學、巖土工程、環(huán)境科學、土壤和巖石力學、結(jié)構(gòu)計算、電氣工程、空氣動力學或水力學。地下設(shè)施的另一個特異性是即使發(fā)現(xiàn)它們相互之間有某種關(guān)系，也不能按原型或系列來分類。每種設(shè)施的施工都是一次了不起的冒險，因為必須要在某一個特定地點的巖體中進行掘進，而這些巖體絕對是獨一無二，各不相同的。

通過地質(zhì)情況分析

在地下工程中，地質(zhì)會影響到每一項重大決策。任何地下基礎(chǔ)設(shè)施都需要在基礎(chǔ)設(shè)施待建地點挖掘支護巖土體。地層的可開挖性以及支護的需求性很大程度上取決于地質(zhì)情況。原因在于地質(zhì)情況通常與地層的地質(zhì)力學性質(zhì)（決定其變形和強度）和開挖的可行性有關(guān)。因此，地質(zhì)情況將決定基礎(chǔ)設(shè)施的下列主要方面：

●可行性
●位置及路線
●可施工性和成本
●已完成結(jié)構(gòu)的實用性和性質(zhì)
●風險分析
因此，可對鉆孔數(shù)據(jù)及工程類比關(guān)系系數(shù)進行內(nèi)插/外插處理，獲得相關(guān)地質(zhì)情況。在已知地質(zhì)條件下可提前預測地下結(jié)構(gòu)施工的近似成本和工期。

除了地質(zhì)條件外，水文狀況也是成功建設(shè)和使用地下工程項目的一個基本要素。

原因有幾點：

地下水壓力和滲流會影響開挖面的穩(wěn)定性和地下結(jié)構(gòu)所要求的永久支護的強度
如果地下水滲漏到已完工的地下結(jié)構(gòu)內(nèi)，會嚴重影響地下空間的質(zhì)量和功能。
地下結(jié)構(gòu)可能還必須要應(yīng)對影響人員安全并增加成本的現(xiàn)有地下水污染問題
地下水的化學性質(zhì)可能會影響地下結(jié)構(gòu)的腐蝕速度
地下結(jié)構(gòu)的挖掘和使用可能會導致地下水污染
地下水的運動可能會影響周圍地層的穩(wěn)定性
地下水可以提供密封機制來存儲某些地下產(chǎn)品（石油、天然氣等）
這樣就很容易理解水文地質(zhì)條件對地下結(jié)構(gòu)的未來設(shè)計具有極大的相關(guān)性。這就是為什么在任何地下工程的最初階段，都需要對地質(zhì)和巖土條件進行全面勘測的原因。

通過各種施工方法

▲傳統(tǒng)隧道掘進法
傳統(tǒng)掘進法可以定義為采用循環(huán)施工工藝對任何形狀的地下隧洞進行施工

▲機械化隧道掘進法
機械化掘進法（與常規(guī)技術(shù)相對應(yīng)）是指采用齒刀、鎬具、盤形滾刀等進行機械化開挖的所有隧道掘進技術(shù)。
這些隧道掘進技術(shù)涉及一系列各種不同的機器

▲地面隧道開挖法
地面隧道掘進法包括采用地面臨時或永久的明溝建造地下結(jié)構(gòu)的所有施工方法。

▲水下隧道掘進法
沉埋式隧道已經(jīng)被廣為使用了大約有100年。全世界已經(jīng)建造了超過150條沉埋式隧道，其中約有100條用于公路或鐵路方案。

▲綜合法
采用綜合法建造地下結(jié)構(gòu)的一個典型例子是阿爾卑斯深埋山底隧道，如瑞士的圣哥達（Gotthard）和勒奇山（Lotschberg）隧道。

通過長期的運營

▲設(shè)備
設(shè)施和設(shè)備是地下結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它們非常復雜，通常在整個結(jié)構(gòu)的總體預算和規(guī)劃中占據(jù)很大一部分。

▲檢查
自地下設(shè)施投入使用后，有幾項因素會影響其演變過程。它們主要包括：年限、材料質(zhì)量、施工方法，以及環(huán)境、承載的交通或流體的特性等。

▲維護
由于隧道的價值高，所以必須為隧道在運行壽命內(nèi)編制一份完善的維護方案。

▲修繕
地下結(jié)構(gòu)的修繕可以描述為使其恢復良好的狀態(tài)、運行或能力。

貫徹每個階段的安全

▲設(shè)計階段的安全
在開始進行任何設(shè)計或規(guī)劃工作之前，應(yīng)制定項目的職業(yè)衛(wèi)生和安全策略，并將之列入健康和安全計劃中。

▲施工安全
培訓、設(shè)備、安全標志、消防、福利、大氣監(jiān)測、照明等。

▲消防安全
隨著1999年至2001年間發(fā)生了幾起引人注目的隧道事故后，人們更加關(guān)注隧道的安全了，無論是隧道的使用者還是政客，都強烈要求進行改進。

如何利用地下空間

交通

交通隧道已經(jīng)存在了數(shù)個世紀。它們有在城市內(nèi)用于公交運輸?shù)模灿性诔鞘虚g主要用于公路和鐵路穿越山脈的。

交通隧道的發(fā)展仍然非常活躍，特別是在亞洲國家的公交運輸方面，在歐洲國家也是如此，在歐洲國家，施工和開發(fā)方面的新技術(shù)使得小城鎮(zhèn)也能夠建設(shè)地鐵網(wǎng)。

在城間環(huán)境中，長長的山底隧道有取代越嶺隧道的趨勢，并且許多水下隧道已經(jīng)建成，或者正處于項目建設(shè)階段。

▲城市環(huán)境

在城市環(huán)境中，首批隧道是為軌道交通網(wǎng)而建的。

▲城間環(huán)境


鐵路、公路和航運隧道

▲能源、水和電信

越來越多的城市地區(qū)（但不僅于城區(qū)）將公用設(shè)施建在地下。首先（在遠古時代已經(jīng)這樣做了），是將下水道建于地下，以避免傳播疾病和散發(fā)惡臭。

如今，需要越來越多的公用設(shè)施，如電力、通信、供水、煤氣、光纖等，這些都需要掩埋。

在非城市地區(qū)，公用設(shè)施的類型不一樣，這里的設(shè)施首先與水力發(fā)電相關(guān)，但現(xiàn)在他們更關(guān)注油氣儲存、核廢料儲存以及管道。

▲城市公用設(shè)施

由于在有限空間內(nèi)人口密度大，因此在城市的空間中有必要利用地下來安裝越來越多的服務(wù)設(shè)施。

各種其他設(shè)施的建造

▲公共建筑
在世界各地的大城市中，有越來越多的公共建筑建在了地下

▲貨物儲存
地下空間的一大優(yōu)勢是具有較高的熱慣量，并且當巖體質(zhì)量足夠好時，施工成本相對有限。

▲工業(yè)設(shè)施
雖然工業(yè)活動放在地下不太常見，但在某些情況下，一些戰(zhàn)略性或危險性活動會在地下進行。

▲軍事設(shè)施
軍事設(shè)施的保密需求和較高的戰(zhàn)略價值使其對地下空間的利用具有特別的意義。

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