地下空間工程施工技術(shù)

前言第1章 緒論 1.1 地下空間工程概述 1.1.1 地下空間工程的利用歷史 1.1.2 地下空間工程的發(fā)展前景 1.2 地下空間工 2100433B

《地下空間工程施工技術(shù)(高等院校城市地下空間工程專業(yè)十二五規(guī)劃教材)》全面和系統(tǒng)地介紹地下空間工程施工的基礎(chǔ)理論、施工技術(shù)、施工工藝和方法，內(nèi)容兼顧施工基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的結(jié)合，做到專業(yè)方向施工知識的全面性和系統(tǒng)性。主要包括兩部分：第一部分是土木工程施工技術(shù)的基本理論，主要包括土方工程、混凝土工程、基礎(chǔ)工程；第二部分是各類地下空間工程施工技術(shù)，主要包括基坑工程施工技術(shù)、盾構(gòu)法和頂管法施工技術(shù)、隧道掘進(jìn)機施工技術(shù)、沉管法及沉井法施工技術(shù)、注漿法施工技術(shù)以及地下空間工程防水。

本書適合城市地下空間工程專業(yè)的師生，以及城市地下鐵道、地下隧道與管線、基礎(chǔ)工程、地下商業(yè)與工業(yè)空間、地下儲庫等工程的設(shè)計、研究、施工、管理、投資、開發(fā)等部門從事技術(shù)或管理工作的人員參考。

城市地下空間利用前景　-----城市的未來　

地下空間的開發(fā)利用是城市發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其目的、作用、規(guī)模、范圍等都應(yīng)與城市發(fā)展水平相適應(yīng)，滯后或超前都是不利的。

中國工程院院士錢七虎：“地下空間可以有效解決城市交通日益擁擠的現(xiàn)象，還可以避免出現(xiàn)‘拉鏈公路’，可惜的是我國不少地區(qū)的地下空間都沒有利用起來”，在近日舉行的南京第六屆青年學(xué)術(shù)論壇土木建筑分會場上，中國工程院院士錢七虎指出，充分利用地下空間已經(jīng)逐漸成為國際節(jié)能的新趨勢。

中國的人均GDP在2005年已超過1700美元，預(yù)計到2020年中國人均GDP還將超過3000美元。根據(jù)中國城市化發(fā)展趨勢的預(yù)測，到2010年中國城市化水平將達(dá)到45%左右，相應(yīng)的城市人口將達(dá)到6.3億人。城市化加速發(fā)展使得城市地下空間開發(fā)利用同步加快發(fā)展成為必然?？梢灶A(yù)計，今后20年或更長時間，將是中國城市地下空間大規(guī)模建設(shè)的高峰期。例如，今后十年，中國將有近30個城市進(jìn)入城市地鐵與輕軌建設(shè)的高速發(fā)展時期，預(yù)計今后五年城市地鐵將增加500-600公里或更多。其中上海與北京將分別以每年40公里或更高的速度發(fā)展地鐵。中國的城市化只有走城市土地資源高效利用與地下空間綜合開發(fā)的道路，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在21世紀(jì)的頭十年，中國城市地下空間開發(fā)利用的總目標(biāo)是：在目前城市地下空間開發(fā)利用已取得的成果基礎(chǔ)上，加快城市地下空間開發(fā)利用的總體規(guī)劃編制。制定政策法規(guī)；理順管理體系；推進(jìn)地下空間建造技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，使城市地下空間開發(fā)利用的總體水平接近世界發(fā)達(dá)國家二十世紀(jì)九十年代中期水平，初步形成與地面建筑相結(jié)合的地下人流、物流的公共空間體系以及構(gòu)筑城市綜合防災(zāi)綜合體系。

城市地下空間是一個巨大而豐富的空間資源，城市地下空間可開發(fā)的資源量為可供開發(fā)的面積、合理開發(fā)深度與適當(dāng)?shù)目衫孟禂?shù)之積。顯示，2012年我國城市建設(shè)用地總面積為32.28萬公頃，按照40%的可開發(fā)系數(shù)和30米的開發(fā)深度計算，可供合理開發(fā)的地下空間資源量就達(dá)到3873.60億立方米。這是一筆很可觀而又豐富的資源，若得到合理開發(fā)，那么將對擴大城市空間、實現(xiàn)城市集約化發(fā)展具有重要的意義。

隨著我國一線城市地下空間的開發(fā)利用，地下淺層部分將會利用完畢，以及深層開挖技術(shù)和裝備的逐步完善，為了綜合利用地下空間資源，地下空間開發(fā)將逐步向深層發(fā)展。盡管深層地下空間的開發(fā)成本較大，連“財大氣粗”的世茂集團(tuán)深坑酒店也是充分利用了廢棄采石坑的地下空間，成為海拔最低的酒店，但深層地下空間資源的開發(fā)利用已成為未來城市現(xiàn)代化建設(shè)的主要課題。在地下空間深層化的同時，各空間層面分化趨勢越來越強。這種分層面的地下空間，以人及為其服務(wù)的功能區(qū)為中心，人、車分流，市政管線、污水和垃圾的處理分置于不同的層次，各種地下交通也分層設(shè)置，以減少相互干擾，保證了地下空間利用的充分性和完整性。

隨著城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，土地資源的缺乏、PM2.5指數(shù)持續(xù)高位、高濃度的霧霾天氣籠罩，享受好陽光、呼吸好空氣、喝無污染的水、交通不擁擠已然成了“奢侈品”。我國提出“生態(tài)城市”“低碳城市”等生態(tài)型發(fā)展模式為城市發(fā)展目標(biāo)的地級以上的城市約280多個，但至今公認(rèn)的成功案例卻不多。而這就是世博區(qū)塊的可以期待的未來模樣，后世博地區(qū)結(jié)合自身特點，建立了一套新體系、新模式和新機制，因地制宜地打造低碳生態(tài)智慧城區(qū)。

作為上海十二五發(fā)展規(guī)劃之一，后續(xù)園區(qū)開發(fā)建設(shè)承載了厚重的使命，也迎來了前所未有的發(fā)展機遇。為此，如何更好得傳承和發(fā)揚低碳世博的精髓和最佳實踐，更好得滿足公眾對于地下生活的期待和要求，更好地完成“低碳社會”的軟硬環(huán)境建設(shè)，成為更好得開發(fā)和研究的重要課題。

“2013首屆地下空間與現(xiàn)代城市中心國際研討會”深入探討了如何有效利用地下空間資源助力城市發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，為延續(xù)“世博低碳生態(tài)科技論壇” 品牌效應(yīng)，持續(xù)關(guān)注地下空間與現(xiàn)代城市中心開發(fā)浪潮，擴大“地下空間與現(xiàn)代城市中心研討會”規(guī)模，計劃將繼續(xù)結(jié)合世博地下空間開發(fā)建設(shè)的項目，聚集世界各地優(yōu)秀地下空間與城市規(guī)劃案例和業(yè)內(nèi)人士，舉辦“2014(第二屆)地下空間與城市綜合體國際研討會”將于2014年9月18-19日在上海再度召開，將地下空間開發(fā)、能源管理、綠色建筑等多學(xué)科內(nèi)容交叉，通過高端論壇、專業(yè)研討、展示區(qū)等形式，探討和展示行業(yè)趨勢及最新市場動態(tài)，實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研、用結(jié)合，以此促使發(fā)達(dá)、發(fā)展中和新興大都市及特大城市的可持續(xù)發(fā)展。

亟待科學(xué)監(jiān)管 　近年來，我國城市地下空間開發(fā)迅猛發(fā)展。隨著地下空間開發(fā)利用，城市地層深處原始狀況開始逐漸被改變，城市“地陷”發(fā)生概率上升。一些地質(zhì)專家、國土資源部門官員接受本刊記者采訪時指出，當(dāng)前，我國城市地下空間存在多頭管理和立法空白，地下工程開發(fā)與施工各自為政，區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害公益普查遲遲不能起步，城市地下空間開發(fā)亟待建立科學(xué)的風(fēng)險控制體系和有針對性的監(jiān)管辦法。

據(jù)武漢城市規(guī)劃設(shè)計院提供的資料，在城市地下空間開發(fā)方面起步較早的上海，已開發(fā)地下空間面積約4000萬平方米，形成超過10座以上大小不等的“地下城”。在武漢市，規(guī)劃在主城區(qū)684平方公里范圍內(nèi)，到2020年建成2000萬平方米地下空間。在北京，每年計劃增加約300萬平方米地下空間，到2020年，將建成9000萬平方米的地下空間，人均5平方米。在長沙，還計劃在城市西部一個水面數(shù)萬平方米的湖泊下，建設(shè)水下商場、酒店、公共休閑設(shè)施等工程。

除了開發(fā)地下城市，過江隧道、各種管網(wǎng)系統(tǒng)入地、市內(nèi)軌道交通體系等城市地下工程建設(shè)、發(fā)展的速度也很快。數(shù)據(jù)顯示，我國1995年至2008年的十多年間，建有軌道交通的城市從2個增加到10個，運營里程達(dá)到835.5公里。目前，又有22個城市獲準(zhǔn)建設(shè)地鐵工程，總投資達(dá)8000多億元。

一些城市管理者針對社會上關(guān)于地下工程建設(shè)安全問題的疑問，往往突出強調(diào)技術(shù)手段。趙云勝指出，依照人類目前的技術(shù)，所有的地下工程，不對地面和周邊產(chǎn)生任何影響是不可能的，關(guān)鍵在于如何將影響控制在許可的范圍之內(nèi)。如地鐵工程盾構(gòu)施工，多在城市人口和建筑物密集的地段進(jìn)行，盾構(gòu)機從地下穿越各種建筑物、鐵路、河流、橋梁，施工質(zhì)量和安全隱患等問題不容忽視。2006年以來，包括北京在內(nèi)的城市，在地鐵盾構(gòu)施工中，就多次發(fā)生重大塌陷等事故。

前言

第1章 緒論

1.1 地下空間結(jié)構(gòu)的概念、功能和特點

1.2 地下空間結(jié)構(gòu)的形式和適用環(huán)境

1.3 地下空間結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則與內(nèi)容

1.4 地下空間結(jié)構(gòu)進(jìn)展

思考題

第2章 地下空間結(jié)構(gòu)的荷載與可靠度基本原理

2.1 圍巖分級

2.1.1 概述

2.1.2 圍巖

2.1.3 圍巖分級

2.2 荷載種類和組合

2.2.1 地下空間結(jié)構(gòu)荷載

2.2.2 荷載組合

2.2.3 荷載確定方法

2.3 土壓力與圍巖壓力計算

2.3.1 土壓力計算理論

2.3.2 圍巖壓力計算

2.4 地層彈性抗力

2.5 地下空間結(jié)構(gòu)可靠度基本原理

2.5.1 概述

2.5.2 可靠性分析的基本原理

2.5.3 可靠度分析的近似方法

2.5.4 結(jié)構(gòu)體系的可靠度分析

2.5.5 蒙特卡羅法簡介

思考題

第3章 彈性地基梁

3.1 概述

3.2 彈性地基梁的計算模型

3.2.1 直線分布假定

3.2.2 局部變形理論

3.2.3 共同變形理論

3.3 基于局部變形理論計算彈性地基梁

3.3.1 基礎(chǔ)梁的撓度曲線微分方程

3.3.2 撓度曲線微分方程的齊次解

3.3.3 初參數(shù)和雙曲線三角函數(shù)的引用

3.3.4 撓度曲線微分方程的特解

3.4 彈性地基短梁、長梁及剛性梁

3.4.1 彈性地基梁的分類

3.4.2 無限長梁

3.4.3 半無限長梁

3.4.4 剛性梁

3.4.5 例題

3.5 基于共同變形理論的彈性地基梁計算

3.5.1 基本方程

3.5.2 表格的使用

習(xí)題

第4章 地下空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算理論

4.1 地下工程結(jié)構(gòu)計算方法的發(fā)展

4.1.1 剛性結(jié)構(gòu)階段

4.1.2 彈性結(jié)構(gòu)階段

4.1.3 連續(xù)介質(zhì)階段

4.1.4 數(shù)值模擬階段

4.1.5 可靠度分析階段

4.2 地下空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型

4.2.1 經(jīng)驗類比模型

4.2.2 荷載一結(jié)構(gòu)模型

4.2.3 地層一結(jié)構(gòu)模型

4.2.4 收斂一限制模型

4.3 地下空間結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

4.4 荷載一結(jié)構(gòu)法

4.4.1 設(shè)計原理

4.4.2 計算原理

4.5 地層一結(jié)構(gòu)法

4.5.1 設(shè)計原理

……

第5章 隧道結(jié)構(gòu)

第6章 淺埋式結(jié)構(gòu)與附建式結(jié)構(gòu)

第7章 盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)與頂管結(jié)構(gòu)

第8章 沉井結(jié)構(gòu)與沉管結(jié)構(gòu)

第9章 復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)

第10章 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

附錄

參考文獻(xiàn) 2100433B