世界隧道與地下工程發(fā)展綜述)

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1、第五講隧道及地下工程、道路與鐵道工程隧道及地下工程最古老的隧道是古代巴比倫城連接皇宮與神廟間的人行隧道，建在公元前2160-2180年間。古代使用原始工具挖掘，速度最慢者是驅(qū)使3萬奴隸挖掘，每周進(jìn)尺僅75mm。目前世界最長的汽車專用隧道是瑞士中部的圣哥達(dá)(St.Gotthard）隧道，全長16.3km，隧道開鑿時(shí)，第一次使用了硝化甘油炸藥。我國最早的交通隧道是位于今陜西漢中縣的“石門”隧道，建于公元66年。古希臘薩摩斯隧道定陵地下宮殿當(dāng)今人類正在向地下、海洋和宇宙開發(fā)。向地下開發(fā)可歸結(jié)為：地下資源開發(fā)、地下能源開發(fā)和

2、地下空間開發(fā)三個(gè)方面。地下空間的利用也正由“線”的利用向大斷面、大距離的“空間”利用進(jìn)展。20世紀(jì)80年代國際隧道協(xié)會(huì)（ITA）提出“大力開發(fā)地下空間，開始人類新的穴居時(shí)代”的口號。順應(yīng)于時(shí)代的潮流，許多國家將地下開發(fā)作為一種國策，如日本提出了向地下發(fā)展，將國土擴(kuò)大十倍的設(shè)想。從某種意義上來講，地下空間的利用歷史是與人類文明史相呼應(yīng)的，它可以分為四個(gè)時(shí)代：第一時(shí)代從出現(xiàn)人類至公元前3,000年的遠(yuǎn)古時(shí)期。人類原始穴居，天然洞窟成為人類防寒暑、避風(fēng)雨、躲野獸的處所。第二時(shí)代從公元前3,000年至5世紀(jì)的古代時(shí)期。埃及金字

3、塔、古代巴比倫引水隧道，均為此時(shí)代的建筑典范。我國秦漢時(shí)期的陵墓和地下糧倉，已具有相當(dāng)技術(shù)水準(zhǔn)和規(guī)模。第三時(shí)代從5世紀(jì)至14世紀(jì)的中世紀(jì)時(shí)代。世界范圍礦石開采技術(shù)出現(xiàn)，推進(jìn)了地下工程的發(fā)展。第四時(shí)代從15世紀(jì)開始的近代與現(xiàn)代。歐美產(chǎn)業(yè)革命，諾貝爾發(fā)明黃色炸藥，成為開發(fā)地下空間的有力武器。日本明治時(shí)代，隧道及鐵路技術(shù)開始引進(jìn)并得到發(fā)展。我國地下空間的開發(fā)和利用始于60年代。1965年北京建設(shè)地下鐵道。70年代，我國修建了大量地下人防工程，其中相當(dāng)一部分目前已得到開發(fā)利用，改建為地下街、地下商場、地下工廠和貯藏庫。80年代

4、上海建成延安東路水底公路隧道1985年至1987年，上海建成黃浦江上游引水隧道一期工程90年代以來，上海地鐵1號線，地鐵2號線已相繼開通90年代后期至今，廣州、深圳、南京等地相繼地鐵開通南京、杭州、福州瑯岐等正計(jì)劃修建過江隧道現(xiàn)代地下工程發(fā)展迅速，各種典型工程著名浩瀚。世界已有數(shù)百個(gè)城市修建了地下鐵路；英法海峽隧道，長50km，海底長度37km，歷時(shí)7年建成；著名的公路隧道，如穿越阿爾卑斯山、連接法國和意大利的勃朗峰隧道和連通日本群馬縣和新泄縣的關(guān)越隧道，它們的長度均超過10km各類地下電站迅速增長，其中地下水力發(fā)電的

5、數(shù)目，全世界已超過400座，其發(fā)電量達(dá)45億瓦以上。修筑隧道和利用地下空間從原始時(shí)代起就已成為人類營生的一種方式。隨著近代文明的發(fā)展，才使它成為土木工程學(xué)的一個(gè)學(xué)科，并應(yīng)用近代工程技術(shù)修筑了很多隧道。隧道是修筑在地面下的通路或空間，但孔徑太小，屬于所謂管道范疇的除外。1970年經(jīng)合組織（OECD）的隧道會(huì)議對隧道所下的定義為：以某種用途，在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸，修筑的斷面積大于2的洞室。當(dāng)前隧道除仍用于鐵路、公路交通和水力發(fā)電、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、輸電線路等大型管路的通道，另外還將過去理解為地

6、下通路的隧道概念，擴(kuò)大到地下空間的利用方面，包括諸如地下發(fā)電變電所、地下汽車停車場、大型地下車站、地下街道等適用隧道工程技術(shù)的建筑物。優(yōu)點(diǎn)：√恒溫，能較好地絕熱和蓄熱；√抗震性能強(qiáng)；√隱蔽性好，能經(jīng)受和抗御武器的破壞；√氣密性、遮蔽性、隔音性均良好；√具有良好的地下水保持性；√節(jié)約用地；√空間開挖有很大的靈活性；√可綜合利用。缺點(diǎn)：√見不到陽光、溫差小、濕度大；√空氣封閉壓抑，不易流通；√人員活動(dòng)不自在；√環(huán)境噪音級增強(qiáng)；√微生物繁殖快。從地質(zhì)上還可按開挖對象劃分為巖石隧道和土砂隧道，并可根據(jù)施工場所的不同區(qū)分為公路隧

7、道、城市隧道和水下隧道等按施工方式、方法進(jìn)行詳細(xì)的分類有盾構(gòu)法、沉管法、明挖法等等隧道技術(shù)，對應(yīng)于修筑隧道過程的各個(gè)階段，可以大致分為：調(diào)查計(jì)劃技術(shù)（有關(guān)地質(zhì)、水文等的調(diào)查和預(yù)測、測量等）；設(shè)計(jì)技術(shù)（指巖石力學(xué)、土力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料等）；施工技術(shù)（指開挖、運(yùn)輸、支撐襯砌的施工、地基改良、為改善施工條件而采用的特殊施工方法、安全衛(wèi)生等）；運(yùn)用技術(shù)（指照明、通風(fēng)、維修管理、防災(zāi)等）。公路隧道公路隧道的平面線形和普通道路一樣，根據(jù)公路規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。隧道平面線形，一般采用直線、避免曲線，如必須設(shè)置曲線時(shí)，應(yīng)盡量采用大半徑

8、曲線，并確保視距。公路隧道的縱斷面坡度，由隧道通風(fēng)、排水和施工等因素確定，采用緩坡為宜。隧道的縱坡通常應(yīng)不小于0.3％，并不大于3％。隧道如從兩個(gè)洞口對頭掘進(jìn)，為便于施工排水，可采用"人"字坡。單向通行時(shí)，設(shè)置向下的單坡對通風(fēng)有利。隧道凈空斷面的形狀，即是襯砌的內(nèi)輪廓形狀。確定的形狀應(yīng)使襯砌受力合理、圍巖穩(wěn)定。襯砌的形狀可采用圓拱