国内外地下工程现状与未来

国内外地下工程现状与未来一、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：300～400万亩发展中国家每年有2000～3000万人口进入城市一、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）×30四、世界上已建成著名工程英吉利海峡隧道海底40～50m三条总长156km铁路隧道挪威地下体育场91m×61m×25m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年通风和应急管道电气往返列车双管海峡隧道五、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50～150m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6～8亿/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、我国地下工程概况地下工程专业毕业生分配表1999年建952000年建962001年土木972002年土木982003年采矿99－2铁路系统5人19.2%7人25%16人66.7%13人48.2%17人59.6%建筑工程6人23.1%5人17.9%3人12.5%国防工程4人15.4%6人21.4%1人3.7%2人6.9%煤矿3人11.5%4人14.3%3人10.3%冶金2人7.7%3人10.7%1人4.2%研究生2人7.1%2人8.3%8人29.6%6人20.7%公路市政4人15.4%1人3.6%4人14.8%其它2人7.7%2人8.3%1人3.7%1人3.5%小计26人28人24人27人29人六、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200～300km，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（15～30km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）145～195亿m3建库、隧洞，坝高150～350m，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φ33m×80m，90万m3岩盐洞库：NaCl巨厚，几百米，单个容量50～100万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φ1016mm隧道断面3.2×3.1m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176m×146m，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Vmax＝400m/月V平＝200m/月矿山法（钻眼爆破）TBM（掘进机）冻结法沉箱法连续墙法管棚法辅助方法岩石七、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φ11.3m长2261m，当时世界第三武汉长江公路隧道日本φ14m欧洲φ15m（英吉利海峡公路隧道，单孔双层）微型盾构（φ25～300cm），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3－10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，φ8.6m，Vmax＝1719.10m/月美国超导对撞机：地下30m，环形隧道长87km，φ4.6m，Vmax＝2418.2.10m/月荷兰最大的TBMφ14.9m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，Vmax＝1821.51m/月总干φ6.125m陕西秦岭铁路隧道：Vmax＝508.96m/月V平＝301.06m/月Vmax＝35.254m/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（100～108）m×7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（145m×4+135m×10）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