1.1地鐵
隨著城市的不斷發展和擴張的趨勢,城市中的地面交通功能已經不能滿足城市交通的需求,地下鐵路的建設是改變這壹現象的最有效手段之壹。世界上已經建成或正在建設地下鐵路的城市有80多個,而北京現在已經建成了1140.1 km的地下鐵路,天津已經建成了7.2 km的地下鐵路,其他大城市也在規劃中。與其他城市交通類型相比,地鐵的運輸能力最大;由於沒有平面交叉,采用自動閉塞信號,可以保證交通安全;地鐵的列車間隔可以很短,對乘客來說很方便。噪音低,環保條件好。近20 ~ 30年來,壹些大城市(如日本東京、大阪)配合地鐵建設了頗具規模的地下街道和商場。地鐵的缺點是:運營成本比例固定。
重,只有客流密度高才經濟合理。
1.2鐵路和公路隧道
從1949開始,我國為克服高山障礙,修建了總長2000多公裏的鐵路隧道,在建的大瑤山鐵路隧道長14公裏。還修建了許多公路隧道。較長隧道為河南惠玲公路向陽隧道,長1400米;石林高速公路太行隧道全長960米。鐵路和公路經常需要穿越河流和港口。因此,有必要修建壹條水下鐵路或公路隧道。在過去,建造水下隧道通常采用盾構法。但盾構施工斷面為圓形,內部凈空不能很好利用,埋深較大,增加了隧道總長度。沈管法可以避免上述缺點。荷蘭已經用沈管法修建了十幾條水下隧道。中國已經在上海用盾構法修建了黃浦江打浦路隧道,正在修建第二條過江隧道,還準備用沈管法修建第三條過江隧道。在日本,許多鐵路或公路隧道已經建成,以連接壹些島嶼,如青海信海底隧道。英法海峽海底隧道還在研究技術經濟方案。現在正在對穿越直布羅陀海峽的隧道方案進行可行性研究。從九龍到香港的海底隧道已經建成。
1.3其他地下工程
水電站建有引水、排水隧洞,有的還有地下廠房等洞室。核電站都建在地下,地下還有很深的洞穴,用來掩埋核廢料。許多軍事工程和人防工事都建在地下。有些地下工程可以利用天然洞穴,加固修復後使用。
2.地下工程的優勢
2.1地下快速路在保護城市生態環境方面的優勢
地下快速路的建設保護了城市風貌和歷史文化景觀,節約了城市土地資源,為城市園林綠化創造了有利條件,實現了人車分流,分流了交通,增加了城市綠地,減少了環境汙染,建設了宜人優美的地面開放空間,協調了人與自然和諧的生態環境。充分利用隧道工程開發利用地下空間資源,造福人類,無疑是保護和改善人居生態環境、保護城市風貌、實現城市功能與環境和諧發展的最有效途徑。
2.2山嶺隧道在保護自然生態環境方面的優越性是“在山上開路,翻越大山”。傳統的穿山公路主要采用盤山公路爬上爬下,設計主要考慮技術和經濟因素。設計中為了保證設計速度和行車安全,往往過分追求平縱線形的連續性和平整性而采用高科技指標,或者為了強調線形的美觀和填挖工作量的平衡,往往采用高填深挖,造成許多高陡邊坡。
此外,由於施工需要,需要設置壹些臨時人行道、取土坑、棄土堆、砂漿防護等構築物。導致沿線水系斷裂,造成水土流失,破壞地面植被和森林,切斷動植物之間的聯系和活動通道,生態平衡遭到嚴重破壞。植被壹旦被破壞,就無法得到替代和恢復。
隨著工程技術的發展進步和全斷面巖石掘進機的出現,采用隧道工程甚至淺埋隧道工程穿越山嶺已成為國內外新的發展趨勢。隧道不僅可以縮短路線,使汽車運輸快捷舒適,大大提高作業效率,而且可以保存植被和森林,保護生態環境。
3.水下隧道在保護生態環境方面的優勢水下隧道在社會、經濟、生態環境、抗不可抗力等方面的綜合效益都優於橋梁。利用水下隧道穿越水域,對城市生態環境影響小,可避免車輛行駛產生的噪聲、粉塵、廢氣對城市環境的汙染;隧道結構被巖土介質包圍,其穩定性和耐久性遠優於暴露在空氣中、受各種不利環境因素影響的橋梁,可以大大延長隧道的使用壽命。
使用壽命100年以上,結構維護成本遠低於橋梁;抵禦自然災害能力強,不受惡劣天氣條件影響,全天候運行,大大提高運輸效率。
對隧道工程在保護生態環境方面的優勢進行了深入的分析和探討,得出以下結論:
(1)減少車輛產生的噪音和廢氣對環境的汙染。
(2)節約城市土地資源,改善城市生態環境,保護城市文化景觀。
(3)減少對山區植被的破壞,保護動植物自然生態環境。
(4)不受惡劣天氣影響,保證全天交通暢通。
(5)水下隧道不會影響航道通航,保持原有水域的自然景觀。
(6)抵禦自然災害和戰爭破壞的強大防禦性能。
(7)分析表明,地下工程在保護生態環境方面的整體社會效益遠遠大於其對環境的負面影響,並證明通過采取綜合措施完全可以將負面影響降低到最低水平。
(8)地下工程方案的比較應與時俱進,從根本上由傳統的技術經濟比較向技術經濟環境比較轉變,這是保護生態環境,貫徹可持續發展的國策。
3.地下工程的發展前景
近年來,由於我國城市化進程不斷加快,大量人口湧入城市,住房問題、交通問題等壹系列現實問題使我國城市土地空間資源的利用遇到嚴峻挑戰。可以預見,地下工程的全面發展將給我國的城市建設帶來不可估量的影響。
3.1城市地下空間開發利用
目前,開發利用地下空間的現實意義在於為可持續發展戰略創造條件。自二世紀以來,城市化趨勢不斷發展,規模不斷擴大,因此繼續發展。城市無論節約多少土地,最終都會有大面積的土地被占用,這對我國城市的可持續發展構成嚴重威脅。近年來,世界上大多數國家都非常重視地下工程的發展,並把尋求新的平衡作為解決城市地面問題的重要方法。地下空間盡量預留盡可能多的面積滿足居住環境的需求,允許道路交通、工廠、倉庫劃撥到地下空間,與土地資源形成有規劃的、長遠的人類安全舒適的居住環境,幫助和提供更多的服務。因此,在21世紀的可持續發展戰略下,隧道和地下工程的使用和規模將繼續擴大。
。3.2現階段,地下空間利用的重點
當今壹些發達國家對地下空間的利用實際上與城市的發展密切相關,壹般與維持城市的功能和優化城市之間的溝通渠道的效率有關。如果地下空間開發在現在的中國被廣泛使用,而且還缺乏相關的經濟條件。而壹些沿海城市和地區,經濟發展到壹定程度,人均G D P每年5000-8000元。作為地下工程的所謂“門檻”,壹般認為地下空間開發所需要的經濟條件已經達到,地下空間不斷開發利用的要求又可以反過來促進城市經濟的發展。具體而言,當前中國的工作重點應基於以下基本點:
(1)從提高城市交通效率出發;
(2)二是緩解運輸緊張;
(3)創造條件為城市交通、區域和城市交通效率的發展創造經濟條件,優化城市交通。
3.3地鐵在城市交通中的作用
80年代改革開放大潮,城市經濟發展,城市人口流動激增,城市交通狀況嚴重惡化。它已經成為困擾城市居民生活、制約城市發展的壹大難題。事實上,車輛和道路的增加已經遠遠跟不上交通量的增長速度,道路面積是不可能的。