地下工程发展、现状与未来一、世界问题（地球现状）土地退化（荒漠化）人口爆炸、物种灭绝资源短缺、环境恶化 全球每年损失土地爱尔兰国土 中国每年减少耕地：300400万亩 发展中国家每年有20003000万人口进入城市一、世界问题（地球现状）上天：入地： 地下空间新型国土资源，造福人类 （日本扩大国土10倍）19世界桥的世纪20世纪高楼大厦的世纪21世纪地下空间的世纪（地下工业）二、地下工业的优点利于环境保护利于生态平衡节约土地节约能源抗震与防护性能好运行费用低效益好三、地下工业的范围开挖工程：地铁、隧道、地下电站、 地下储库、水利工程、 矿业工程、国防工程、 地下商业街、地下停车场 核废料处理利用废弃矿井（美国、法国）利用天然洞室开发地热新能源 能量（地球全部石油、天然气、煤）能量（地球全部石油、天然气、煤）30四、世界上已建成著名工程英吉利海峡隧道海底4050m三条总长156km铁路隧道挪威地下体育场91m61m25m澳大利亚悉尼歌剧院地下停车场共12层（螺旋形结构）日本北海道本州青函隧道 53.85km，铁路，海底100m，三条，19年通风通风和应急管道和应急管道电气往返列车电气往返列车双管海峡隧道双管海峡隧道五、规划的著名工程法国里昂意大利米兰穿越阿尔卑斯山铁路隧道54km俄罗斯日本海底铁路隧道50km美国俄罗斯白令海峡隧道90km欧洲非洲直布罗陀海峡隧道日本地下飞机场建在市中心地表下50150m深处六、我国地下工程概况地铁（轻轨）现代大都市的标志（1）特点：容量大、快、准、能耗低环保好、 城市可持续发展，战备伦敦400km1863年巴黎260km1900年柏林180km1902年纽约443km1904年 棋盘式4层，埋深40m东京250km1927年莫斯科200km1935年蛛网式3层北京 39km1969年（114km2000年）美国（2000年）现有1230km，占世界的21%六、我国地下工程概况地铁（轻轨）现代大都市的标志（2）中国地铁1965年始建，北京、天津、上海、广州、深圳等 共运营200km在建、将建城市：南京、重庆、沈阳、青岛、苏州、杭州、武汉、成都、西安、大连、长春共22个城市，2010年全国达1200km 城市人口300万以上国家规定： GDP1000亿以上可建地铁 年财政收入100亿以上六、我国地下工程概况地铁（轻轨）现代大都市的标志（2）中国地铁京、沪、穗地铁平均造价68亿/km我国十五期间地铁投资2000亿城市规划：北京1000km，上海780km， 天津 223km，重庆300km，广州553km地铁建设：早规划，早主动；早筹备，早成功； 早动工，早见效六、我国地下工程概况铁路隧道（穿山）1888年1999年共建成6877条，3667km 平均120条/年，70km/年丰沙、成昆、襄渝线隧道占27%、31.5%、34.5%80年代大瑶山隧道14.295km90年代安康线秦岭隧道18.45km，最大埋深1600m20世纪兰新线乌鞘岭隧道20.05km高速铁路：太原石家庄 时速200km，1小时到达武汉广州 980km时速200300km，4小时台北高雄 300km，时速300km，80分钟六、我国地下工程概况公路隧道（高速公路）山西太旧、大运（雁门关隧道6.5km）太原古交亚洲第一长公路隧道秦岭终南山隧道18.02km过江隧道广州珠江双向四车道上海黄浦江双向八车道，19亿，亚洲第一武汉长江双向四车道，汉口武昌7分钟南京长江双向六车道，过江5分钟，80亿南京长江，京沪高速铁路武汉长江，地铁隧道六、我国地下工程概况海底隧道琼州海峡隧道（1530km埋深80m）台湾海峡隧道（已召开两次研讨会）渤海海峡隧道（57km）水利工程我国水资源人均为世界1/4，山西为全国的1/6（1）南水北调（西线工程）145195亿m3 建库、隧洞，坝高150350m，单洞最长131km（2）引黄工程 坝高90m，引水12亿m3，隧洞200km，单洞43km六、我国地下工程概况地下电站（1）火电站：战备才建（2）水电站：全世界500余座，挪威200余座 每年掘水电隧道125km前苏联罗戈水电站开凿隧道、硐室总长62km云南某水电站大厂房，横断山脉，亚洲第一（3）抽水蓄能电站：全世界200余座，调峰 增加地下水库六、我国地下工程概况地下电站（4）核电站：（半地下、完全地下） 世界大发展，法国占75% 我国浙江秦山核发电站，自力更生广东大亚湾核电站，法国技术200万千瓦 岭澳核电站，近期890万千瓦，远期2000万千瓦江苏连云港核电站，俄罗斯技术计划20座核电站核能洁净能源：大亚湾200万千瓦，仅需50吨/年核燃料如煤600万吨/年CO2、烟尘、粉煤灰、运输电力三分天下（化学能、水能、核能）六、我国地下工程概况地下燃料储库岩石中开凿：美国珍珠港20个33m80m，90万m3岩盐洞库：NaCl巨厚，几百米，单个容量50100万m3 美国库容8000万m3 德国库容1700万m3 英国库容1500万m3法国库容1600万m3加拿大库容1400万m3西气东输：新疆上海3900km，管径1016mm隧道断面3.23.1m六、我国地下工程概况城市地下综合体 地下街：日本东京：长6km，商店141个与地面51座 大楼连通，每天活动人数300万人中国：战备改造（北京地下城）新建大连广场地下三层大型商场 地下停车场：澳大利亚12层 香港地下室3层 上海人民广场地下176m146m，深11m形式：马路式、公园式、广场式、地下式、隧道式 市政地下管线：集中布置，现代化城市最重要的基础设施，24小时监控六、我国地下工程概况国防工程： 导弹发射井、地下飞机场、 潜艇基地、军用装备库、 军用物资库、战时指挥所矿山工程核废料处理场所七、地下工程施工技术明挖法软土盖挖法盾构法 Vmax400m/月 V平200m/月 矿山法（钻眼爆破）TBM（掘进机） 冻结法冻结法 沉箱法沉箱法 连续墙法连续墙法 管棚法管棚法辅助方法辅助方法岩石岩石七、地下工程施工技术盾构法软土现代化施工技术 英国1818年发明，190年历史 中国1956年开始，50年历史，上海最发达 1984年，上海延安东路公路隧道11.3m长2261m，当时世界第三 武汉长江公路隧道 日本14m 欧洲15m（英吉利海峡公路隧道，单孔双层） 微型盾构（25300cm），全世界达6000公里七、地下工程施工技术TBM长距离硬岩现代化施工技术特点：快（钻爆法310倍）、优质、安全环保、节力、经济英吉利海峡隧道：11台TBM，3年完成，8.6m， Vmax1719.10m/月美国超导对撞机：地下30m，环形隧道长87km，4.6m， Vmax2418.2.10m/月荷兰最大的TBM14.9m法国生产，8km高速双线铁路隧道中国70年代开始：引黄工程6台TBM，Vmax1821.51m/月总干6.125m陕西秦岭铁路隧道： Vmax508.96m/月 V平301.06m/月 Vmax35.254m/日，共掘5720.118m七、地下工程施工技术沉管法（沉管隧道）江、湖底现代化施工技术美国1910年，底特律河下第一座荷兰发展快，最多12座，美国后来居上26座，全世界100余座中国广州1992年过珠江，总长1238m，沉管435m，双向四车道上海外环过黄浦，总长5765m，沉管724m，双向八车道，宽43m，高9.55m（100108）m7节，亚洲第一，世界第二南京长江高铁隧道，总长5765m，沉管1930m，七节（145m4+135m10）八、技术问题力学问题：工程力学、岩石力学、 土力学、结构力学工程地质与水文地质问题工程定向问题防水问题安全问题：通风、安全出口、 监控防灾等