土木工程概论10 隧道工程及地下工程.docx

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1、土木工程概论10隧道工程及地下工程土木工程概论第十章隧道工程及地下工程简述当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线的利用向大断面、大距离的“空间利用进展。20世纪80年代国际隧道协会ITA提出“大力开发地下空间，开场人类新的穴居时代的口号。顺应于时代的潮流，很多国家将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相照应的，它能够分为四个时代：第一时代从出现人类至公元前3,000年的远古时期。人类原始穴居，天然洞窟成为人类防寒暑、

2、避风雨、躲野兽的处所。第二时代从公元前3,000年至5世纪的古代时期。埃及金字塔、古代巴比伦引水隧道，均为此时代的建筑典范。我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当技术水准和规模。第三时代从5世纪至14世纪的中世纪时代。世界范围矿石开采技术出现，推进了地下工程的发展。第四时代从15世纪开场的近代与当代。欧美产业革命，诺贝尔发明黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。日本明治时代，隧道及铁路技术开场引进并得到发展。我国地下空间的开发和利用始于60年代。1965年北京建设地下铁道。一期工程自北京站至苹果园，24.17km，明挖法施工。二期工程为环线，于老城墙下修建，16.1km，浅埋明挖法施工。复兴

3、门地铁车站及折返线，位于建筑物与地下管线密集的街区，采用了浅埋明挖法施工。60年代上海修建打浦路水底公路隧道。70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。80年代上海建成延安东路水底公路隧道，全长2,261m，采用直径11.3m的超大型网格水力机械盾构掘进机施工。自1984年开工，1989年5月完工通车，建成了当时世界第三条盾构法施工的长大隧道。同一时期，上海还建成电缆隧道及其它市政公用隧道等20余条，总长达30余km。1985年至1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程，日引用量达230万t，社会效益特别显著。人民广

4、场地下车库的建成，其平面尺寸达176146m，深11m。广州地铁、南京地铁等在此一时期进入设计与施工准备阶段，宁波开场了水底公路隧道的修建工作。90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。我国地下空间开发利用的网络体系已开场建设，多在地表至30m以内的浅层修筑地下工程。能够预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。当代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。世界已有数百个城市修建了地下铁路，我国大瑶山铁路隧道，长14,295m，历时6年建成；日本青函隧道，长53,850m，从规划到建成，历时半个世纪；英法海峡隧道，长50km，海底

5、长度37km，历时7年建成；日韩隧道，长250km，采用分段施工方案，其调查斜井已于1986年底动工。著名的公路隧道，如穿越阿尔卑斯山、连接法国和意大利的勃朗峰隧道和连通日本群马县和新泄县的关越隧道，它们的长度均超过10km。各类地下电站迅速增长，其中地下水力发电的数目，全世界已超过400座，其发电量达45亿瓦以上。地下电站的建设是个特别庞大的地下工程。原苏联的罗戈水电站，土石方量510万立方米，混凝土用量160万立方米，开凿的隧道、硐室294个，总长度达62km。世界各国修建了大量的地下贮藏室，其建造技术得到不断革新。目前城市地下空间的开发利用，已经成为城市建设的一项重要内容。一些工业发达国

6、家，逐步将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。第一节隧道工程公路隧道隧道是修筑在地面下的通路或空间，但孔径太小，属于所谓管道范畴的除外。1970年经合组织OECD的隧道会议对隧道所下的定义为：以某种用处，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2的洞室。修筑隧道和利用地下空间从原始时代起就已成为人类营生的一种方式。随着近代文明的发展，才使它成为土木工程学的一个学科，并应用近代工程技术修筑了很多隧道。近代隧道技术有了更大的发展，因而能更准确、更快、更经济地进行，不仅能像从前那样的穿凿岩石或坚硬地层，而且还普遍推广了在软弱地层及水下修筑隧道的方

7、法。这些技术都由于适应社会发展需要大量而多样化的隧道这一要求而得到发展的。当前隧道除仍用于铁路、公路交通和水力发电、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、输电线路等大型管路的通道，另外还将过去理解为地下通路的隧道概念，扩大到地下空间的利用方面，包括诸如地下发电变电所、地下汽车停车场、大型地下车站、地下街道等适用隧道工程技术的建筑物。隧道除按上述用处分类外，从地质上还可按开挖对象划分为岩石隧道和土砂隧道，并可根据施工场所的不同区分为公路隧道、城市隧道和水下隧道等。此外，过去视为特殊施工方法的盾构法或沉管法，今天已经普及，因而可以以将这些方法包括在内，而按施工方式、方法进行具体的分类。世界各国对隧道的

8、需要是随着社会经济的发展而增长的。对于铁路和公路来讲，为了扩大更长距离的高速交通，需要修筑更多的山岭隧道。另外，在近年来高度发展的高密度的大城市中，为了包容地下高速铁路和公路、大容量的上下水道和多层利用地下空间的各项城市设施，也有必要兴建大量多种用处的隧道。根据上述OECD隧道会议的调查，可预测出将来需要量将为过去同期的两倍，十分是运输设施和公共事业这两部门的需要更为多些，而且在城市中有关特殊用处的各种地下空间的利用方面，增加将更为显著。隧道工程要在地下挖掘所需要的空间，并修建能长期经受外部压力的衬砌构造。工程进行时由于承受周围岩土或土砂等重力而产生的压力，不但要防止可能发生的崩坍，有时还要避

9、免由于地下水涌出等所产生的不良影响。因而，为了适应多种多样的条件，隧道技术也是复杂而多方面的，并且随着技术的发展，范围正在日益扩大。隧道技术与地质学和水文学、岩土学和土力学、应用力学和材料力学等有关理工科各部门有着密切的联络。它同时应用测量、施工机械、炸药、照明、通风、通讯等各类工程学科，并由于对金属、水泥、混凝土、压注药剂之类化学制品等的有效利用，而使其与广泛的领域保持着关联。因而，有关隧道技术的基础理论和实际应用，不但涉及到土木工程等有关学科，而且也联络到其他工科、理科的范围，由此能够预见成立隧道工程学的发展前途。隧道技术，对应于修筑隧道经过的各个阶段，能够大致分为：调查计划技术有关地质、

10、水文等的调查和预测、测量等；设计技术指岩石力学、土力学和构造力学、材料等；施工技术指开挖、运输、支撑衬砌的施工、地基改进、为改善施工条件而采用的特殊施工方法、安全卫生等；运用技术指照明、通风、维修管理、防灾等。最古老的隧道是古代巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道，建在公元前2160-2180年间。该隧道长约1km，断面为3.6m4.5m，施工期间将幼发拉底河水流改道，用明挖法建造。该隧道是一种砖砌建筑物。1895-1906年修建的穿越阿尔卑斯山铁道隧道长19.23km。目前世界最长的汽车专用隧道是瑞士中部的圣哥达(St.Gotthard隧道，全长16.3km，隧道开凿时，第一次使用了硝化甘油炸

11、药。我国最早的交通隧道是位于今陕西汉中县的“石门隧道，建于公元66年。浅埋隧道一般用明挖法施工，而埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。古代使用原始工具挖掘，速度最慢者是驱使3万奴隶挖掘，每周进尺仅75mm。隧道施工直到19世纪才开场采用钻爆作业。经过一个世纪的革新，发展成今日的大型机械作业。公路隧道线路公路隧道的平面线形和普通道路一样，根据公路规范要求进行设计。隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线，如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距。公路隧道的纵断面坡度，由隧道通风、排水和施工等因素确定，采用缓坡为宜。隧道的纵坡通常应不小于0.3，并不大于3。隧道如从两个洞口对头掘进，为便于施工

12、排水，可采用人字坡。单向通行时，设置向下的单坡对通风有利。隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。隧道净空包括公路的建筑限界，通风及其它需要的断面积。建筑限界是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。公路隧道的横断面净空，除了包括建筑限界之外，还包括通过管道、照明、防灾、监控、运行管理等附属设备所需要的空间，以及富有量和施工允许误差等。隧道净空断面的形状，即是衬砌的内轮廓形状。确定的形状应使衬砌受力合理、围岩稳定。衬砌的形状可采用圆拱直墙。圆形断面利于承压和盾构施工。在浅埋、深埋公路隧道采用矩形或近椭圆形断

13、面。公路隧道的各种主要断面形状如下列图所示。通风汽车排出的废气含有多种有害物质，如一氧化碳CO、氮氧化合物NOx、碳氢化合物HC，亚硫酸气体S和烟雾粉尘，造成隧道内空气的污染。一氧化碳浓度很大时，人体产生中毒症状，危及生命。烟雾会恶化视野，降低了车辆安全行驶的视距。公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳，用通风的方法从洞外引进新鲜空气冲淡一氧化碳的浓度至卫生标准，即可使其它因素处于安全浓度。隧道通风方式的种类很多，按送风形态、空气流动状态、送风原理等划分如下：一.自然通风二.机械通风1.纵向式：1)射流式；2)风道式和喷嘴式；3)竖井式。2.半横向式3.横向式4.混合式射流式纵向通风竖井

14、纵向通风机械通风射流式纵向通风纵向式通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口排出污染空气的方式。射流式纵向通风是将射流式风机设置于车道的吊顶部，吸入隧道内的部分空气，并以30m/s左右的速度喷射吹出，用以升压，使空气加速，到达通风的目的。射流式通风经济，设备费少，但噪声较大。机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，因而在长隧道中，经常设置竖井进行分段通风。竖井用于排气，有烟囱作用，效果良好。对向交通的隧道，因新风是从两侧洞口进入，竖井宜设于中间。单向交通时，由于新风主要自入口一侧进入，竖井应靠近出口侧设置。横向式通风横向式通风的特点是风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动，因而有害气

15、体的浓度在隧道轴线方向的分布均匀。该通风方式有利于防止火灾蔓延和处理烟雾。但需设置送风道和排风道，增加建设费用和运营费用。半横向式通风半横向式通风的特点是新鲜空气经送风道直接吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释排气，污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。半横向式通风，因仅设置排风道，所以较为经济。混合式通风根据隧道的详细条件和特殊需要，由竖井与上述各种通风方式组合成为最合理的通风系统。例如，有纵向式和半横向式的组合，以及横向式与半横向式的组合等各种方式。自然通风这种通风方式不设置专门的通风设备，是利用存在于洞口间的自然压力差或汽车行驶时活塞作用产生的交通风力，到达通风目的。但在双向交通的

16、隧道，交通风力有互相抵消的情形，适用的隧道长度遭到限制。由于交通风的作用较自然风大，因而单向交通隧道，即便隧道相当长，也有足够的通风能力。隧道照明隧道照明与一般部位的道路照明不同，其显著特点是昼间需要照明。防止司机视觉信息缺乏引发交通事故。应保证白天习惯于外界亮堂宽阔的司机进入隧道后仍能认清行车方向，正常驾驶。隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明与接续道路照明构成。入口照明是指司机从适应野外的高照度到适应隧道内亮堂度，所必须保证视觉的照明。它由临界部、变动部和缓和部的三个部分的照明组成。临界部是为消除司机在接近隧道时产生的黑洞效应所采取的照明措施。所谓“黑洞效应是指司机在驶近隧道，

17、从洞外看隧道内时，因周围亮堂而隧道像一个黑洞，以致发生识别困难，难以发现障碍物。变动部是照度逐步下降的区间。缓和部为司机进入隧道到习惯基本照明的亮度，适应亮度逐步下降的区间。出口照明是指汽车从较暗的隧道驶出至亮堂的隧道外时，为防止视觉降低而设的照明。应消除“白洞效应，即防止汽车在白天穿过较长隧道后，由于外部亮度极高、引起司机因眩光作用而感不适。铁路隧道地下铁道是地下工程的一种综合体。其组成包括区间隧道、地铁车站和区间设备段等设施。地下铁道所用设备涉及到各种不同的技术领域。地铁的区间隧道是连接相邻车站之间的建筑物。它在地铁线路的长度与工程量方面均占有较大比重。区间隧道衬砌构造内应具有足够空间，以

18、供车辆通行和铺设轨道、供电线路、通讯和信号、电缆和消防、排水与照明装置。地铁隧道构造浅埋区间隧道多采用明挖施工，常用钢筋混凝土矩形框架构造。下列图显示的是浅埋明挖施工的区间隧道构造型式。 (a)单跨矩形(b)双跨矩形(c)单跨双层(d)单拱形深埋区间隧道深埋隧道多采取暗挖施工，用圆形盾构开挖和钢筋混凝土管片支护。构造上覆土的深度要求应不小于盾构直径。从技术和经济观点分析，暗挖施工时，建造两个单线隧道比建造将双线放在一个大断面的隧道里的作法合理，由于单线隧道断面利用率高，且便于施工。莫斯科早期地下铁道适应备战要求采用深埋形式，有的路段深达4050m。伦敦地铁有的建在30m深左右的粘土层中，利用其

19、不渗水的特点方便施工。站台型式站台是地铁车站的最主要部分，是分散上下车人流、供乘客乘降的场地。下面是三种车站断面形式：铁路隧道施工地下铁道沿城市主要街道布置，在市区或市郊修建。因而，施工方案的选取应充分考虑地铁对城市交通、建筑物拆迁以及对地面上下管线的影响，从技术、经济等方面加以权衡比拟。地下铁道的修建方法很多，概括起来有两大施工方式，即明挖法和暗挖法。明挖法明挖法是浅埋地下通道最常用的方法，也称作基坑法。它是一种用垂直开挖方式修建隧道的方法对应于水平方向掘进隧道而言。基坑法施工是指从地面向下开挖，并在欲建地下铁道构造的位置进行构造的修建，然后在构造上部回填土及恢复路面的施工方法。或者从地面向

20、下开挖，用大号型钢架于两侧钢桩或连续墙上，以维持原来路面的交通运行。后一种基坑法也称为路面覆盖式基坑法或称开壕被覆法CutandCover，我国称为盖板法。右侧为路面覆盖式基坑法的主要施工步骤图常用的明挖法有三种：1敞口放坡明挖敞口开槽放坡明挖施工或称敞口基坑法，其槽底宽度是根据区间隧道或车站构造宽度的需要，并考虑施工操作空间确定。为了保持边坡稳定经常需要沿基坑两侧设井点降水。此种方式固然工程造价较低，但占地宽、拆迁量大。2板桩法一般用工字钢桩，按设计位置打入土层内，构成连续板桩墙或间隔立桩、并架设横板等支撑。基坑在支护的保护下进行开挖。如不设路面覆盖板，则施工范围交通中断。此法称为无路面覆盖

21、式基坑法，多用于公园、广场、居民区等处所。3地下连续墙施工法混凝土连续墙作为挡土墙起支护基坑作用，有的连续墙的顶上或钢板桩的顶上加盖钢构造或钢筋混凝土顶板，以供城市交通行驶车辆。暗挖法暗挖法有时也称为矿山法，尤其是指在坚硬的岩石层中采用的矿山巷道掘砌技术的开凿方式。但地铁施工多在浅部的松软土层中进行，此暗挖法主要指：1盾构法通常利用地铁车站或通风口等位置开凿竖井，盾构在井内进行拼装，盾构由此沿着地铁道路推进施工，以构成地铁区间隧道。它比明挖法土方量小，地下各种管线和地面建筑物的迁移量小，对城市的交通影响也小。2注浆法在施工范围布置注浆孔，灌入水泥砂浆或其它化学浆液，以使土层固结，故此法亦称为灌

22、浆固结法。这样，甚至不加支撑开挖竖井或隧道。3沉管法当地下铁道处于航道或河流中时，可采用沉管法。这是水底隧道建设的一种主要方法。该法施工是在船台上或船坞中分段预制隧道构造，然后经水中浮运或拖运办法将节段构造运到设计位置，再以水或砂土将其进行压载下沉，当各节段沉至水底预先开挖的沟槽后，进行节段间接缝处理，待全部节段连接完毕，进行沟槽回填，遂建成整体贯穿的隧道。4顶管法当浅埋地铁隧道穿越地面铁路、城市交通干线、交岔路口或地面建筑物密集、地下管线纵横地区，为保证交通不致中断和行车安全，可采用顶管法施工。顶管法施工是在作好的工作坑内预制钢筋混凝土隧道构造，待其到达强度后用千斤顶将构造推顶至设计位置。这

23、种施工技术不仅用于浅埋地铁，还可用于城市供排水管道工程、城市道路与地面铁路立叉点以及铁路桥涵等工程。隧道出口施工京广铁路大瑶山隧道施工隧道内施工水底隧道水底隧道与桥梁工程相比，具有隐蔽性好，可保证平常与战时的畅通，抗自然灾祸能力强，并对水面航行无任何阻碍的优点，但其造价较高。水底隧道能够作为铁路、公路、地下铁道、航运、行人隧道，可以作为管道输送给排水隧道。17世纪起，欧洲修建了很多运河隧道，其中法国魁达克运河隧道长157km。1927年美国纽约于哈德逊河底建成霍兰Holland隧道，次年又建成世界上第一条沉管法水底隧道博赛Bosey隧道。目前世界上最长的铁路隧道是在海底穿越津轻海峡的日本青函隧

24、道，全长58.85km。采用矿山法施工技术。软土中水底隧道则多用沉管法和盾构法施工。通常以为沉管法造价低、工期短、施工条件好，因而更为经济合理。我国自20世纪60年代开场研究用盾构法修建黄浦江水底隧道。上海第一条越江隧道打浦路隧道于1965年开场施工，并于1981年建成通车。第一座沉管隧道也于70年代初期在上海建成。1982年台湾高雄建成一条沉管水底公路隧道。80年代后期，我国城市水底隧道的修建已进入发展时期。海底观光隧道水底隧道的埋置深度水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的岩土的覆盖厚度。埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期确实定。尤其重要的是覆盖层厚度关系到水下施工的安全问题。设计水

25、底隧道的埋置深度需考虑下面几个主要因素：1、地质及水文地质条件隧道穿越河床的地质特征、河床的冲刷和疏浚状况。2、施工方法要求不同的隧道施工方法，对其顶部的覆盖厚度有不同的要求。矿山法施工，埋深的经历数据依围岩的强弱程度取毛洞跨径的1.53倍。沉管法施工，只要知足船舶的抛锚要求即可，约1.5m左右。盾构法施工，经国内外专家多年研究，以为最小覆盖层厚度应为盾构直径的1倍。但不少成功的施工实例并未知足该数值要求。3、抗浮稳定的需要埋在流砂、淤泥中的隧道，遭到地下水的浮力作用。此浮力该由隧道自重和隧道上部覆盖土体的重量加以平衡。为保险起见，该平衡力应是浮力的1.101.15倍。检验抗浮稳定时，为偏于安

26、全不计摩擦力的作用。4、防护要求水底隧道应具备一定的抵御常规武器和核武器的毁坏能力。根据在常规武器攻击中非直接命中、减少损失和早期核辐射的防护要求，覆盖层应有适当的厚度。水底隧道的断面形式1、圆形断面国内外水底隧道，十分是河底段，多采用沉管法和盾构法施工，其断面多为圆形.2.拱形断面采用矿山法施工时，一般用拱形断面。采用该断面形式，受力与断面利用率均好。3.矩形断面圣比得堡卡诺尼尔水下隧道，为双车道公路隧道，具有旁侧的人行道1和通风道2，用沉管法施工。加拿大蒙特利尔市劳伦河下的拉封基隧道也为矩形断面，亦采用沉管施工构成。隧道防水水底隧道的主要部分处于河、海床下的岩土层中。常年在地下水位下面，承

27、受着自水面开场至隧道埋深的全水头压力。因而水底隧道自施工到运营均有一个防水问题。防水的主要措施有：1、采用防水混凝土防水混凝土的制作，主要靠调整级配、增加水泥量和提高砂率，以便在粗骨料周围构成一定厚度的包裹层、切断毛细渗水沿粗骨料外表的通道，到达防水抗水的效果。2、壁后回填壁后回填是对隧道与围岩之间的空隙进行充填灌浆，以使衬砌与围岩严密结合，减少围岩变形，使衬砌均匀受压，提高衬砌的防水能力。3、围岩注浆为使水底隧道围岩提高承载力、减少透水性，能够在围岩中进行预注浆。十分是采用钻眼爆破作业的隧道，通过注浆能够固结隧道周边的块状岩石，以构成一定厚度的止水带，并且填塞块状岩石的裂缝和裂隙，进而消除和

28、减少水压力对衬砌的作用。4、双层衬砌水下隧道采用双层衬砌能够到达两个目的。其一是防护上的需要，在爆炸载荷作用下，围岩可能开裂毁坏，只要衬砌防水层完好，隧道内就不致大量涌水、影响交通。其二是防备高水压力，有时虽采用了防水混凝土回填注浆、在高水压下仍难免发生衬砌渗水。在此情况下，双层衬砌可作为水底隧道过河段的防水措施。海底隧道海底隧道青函海底隧道是一条铁路隧道。它穿越津轻海峡，将日本的本州和北海道连接起来，全长为53.85km，其中海底部分23.3km，其余为陆地部分。本州与北海道之间的运输，过去是靠船舶和飞机进行。由于海峡气候条件严酷，浓雾、潮流、波浪给航行带来很多不便。在海峡间修建隧道是从19

29、39年开场规划，1946年进入调查阶段。1954年9月台风致使5艘铁道联船翻船沉没，造成1,400人死亡。事故使人们深入认识到修建青函隧道以贯穿南北铁路的紧迫性。1964年开场施工，1972年进入海底段施工，历经19年，于1983年1月完成贯穿。1985年建成隧道，1988年3月正式通车运营。英国和法国于1986年11月签订协议建设英吉祥海峡隧道。该隧道连接英国多维尔市与法国加来市。该铁路隧道建成后可使伦敦到巴黎的时间缩短3小时，使铁路可与航空竞争。海峡在此的宽度为36.8km，隧道长度约为51km。第二节地下工程地下电站在地面下面土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或构造的工程，可称为地下工

30、程。它包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场、过街或穿越障碍的各种地下通道等；军事方面和野战工事、地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等；工业与民用方面的各种地下车间、电站、各种储存库房、商店、人防与市政地下工程，以及文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体等等。在前面隧道工程中亦有把地下空间的利用纳入隧道概念的提法，本节所介绍的地下工程，是指除了作为地下通路的隧道和矿井等地下构筑物外的地下工程。地下电站地下水力、核能、火力发电站和压缩空气站，均属于动力类地下厂房。无论在平常或战时，都是国民经济的核心部门。一、地下水电站地下水电站能够划分为两种主要类型，即利用江河水源的地下水力发电站

31、和循环使用地下水的抽水蓄能水电站。地下水电站能够充分利用地形、地势、尤其在山谷狭窄地带，在地下建站、布置发电机组，特别经济有效。电站建于地下，可获得更大水力压头，并且在枯水季节，水位较低时也能发电。一般水电站的压力隧道，选建于坚硬、完好的岩石中，可简化衬砌构造。地下水电站，在我国的东北和西南地区建设较多。地下水电站包括地上和地下一系列建筑物和构筑物，可概括为水坝和电站两大部分。水坝属于大型水工建筑，电站主要包括主厂房、副厂房、变配电间和开关站等。左图为一个典型的地下水电站布置。二、地下抽水蓄能水电站地下抽水蓄能水电站，有时也称地下扬水水电站。这种水电站通常设于千米左右的地下深处，具有地上、地下

32、两个水库。供电时，水由地上水库、经水轮发电机发电后流入地下水库；供电低峰时，用多余的电力反过来将地下水库的水抽回原地面水库，以便循环使用。深部电站和地下蓄水水库的建设，施工比拟困难，而且造价高。但是由于蓄能电站在电力负荷高峰时供电，低峰时抽水，对解决电网负荷不均问题特别有利。同时其耗水量少，且又不受水库容量变化的影响、生产平稳、成本低、不占土地、不污染环境，因而在水力资源丰富、工业发达的国家得到应用和发展。三、原子能发电站地下原子能发电站有半地下式和完全地下式两类，如下图。半地下式原子能发电站，关键设备进入地下。地下原子能发电站的优点表如今：不需要宽阔的平坦地，在海岸和山区均可修建，选址容易；

33、岩体对地下放射物质有良好的遮蔽效果；耐震、并具有良好的防护性。通常，地下原子能发电站，除了需开凿发电大厅以装备发电机和原子炉之外，尚须开发一系列隧道，以作人员通行、物质运输等用。地下仓库由于地下环境对于很多物质的储存有突出的优越性，地下环境的热稳定性、密闭性和地下建筑良好的防护性能，为在地下建造各种贮库提供了特别有利的条件。由于人口的增长、集中和都市化，世界各国都面临能源、粮食、水的供给和放射性以及其它废弃物的处理问题。目前各种类型的地下贮藏设施，在地下工程的建造总量中已占据很大的比重。在地下空间开发利用的贮能、节能方面，北欧、斯堪的纳维亚地区、美国、英国、法国和日本成效显著。一些能源短缺国家

34、的专家提出了建造地下燃料贮库为主的战略储备主张。日本清水公司连续建造了6座用连续墙施工的液化天然气库，其中有一直径64m、高40.5m，储存量可供东京使用半个月的贮库。美国有2,000多口井处理酸碱废料，而且还将钠加工废料捣成浆状，注入深部底层以防污染。随着我国的经济发展也要求建造大量的地下液体燃料贮藏库。地下燃料贮库可分为下面几种类型：1开凿硐室贮库。如岩石中金属罐油库，衬砌密封防水油库，地下水封石洞油库，软土水封油库等；2岩盐溶淋洞室油库；3废旧矿坑油库；4其它油库。包括冻土库，海底油库，爆炸成型油库等。众多油库中，目前仍以开挖法构成地下空间进行贮藏者为多。可用钢、混凝土、合成树脂等作衬砌

35、，也有不衬砌、利用地下水防止贮藏物漏泄的水封油库。右图所示的采用变动水位法的地下水封油库，洞罐内的油面位置固定，充满洞罐顶部，而底部水垫层的厚度则随贮油量的多少而变化。贮油时，边打油边排水；发油时，边抽油边进水。罐内无油时，洞罐整个被水充满。这样既能够利用水位的高低调节洞罐内的压力，又可避免油面较低时，洞罐上部空间加大，油品挥发使充满油气的空间存在的爆炸危险。城市地下综合体城市地下空间的开发利用，已经成为当代城市规划和建设的重要内容之一。一些大城市从建造地下街、地下商场、地下车库等建筑开场，逐步发展为将地下商业街、地下停车场和地下铁道，管线设施等结为一体，构成与城市建设有机结合的多功能的地下综合体。因而，地下综合体能够考虑定义为建设沿三维空间发展的，地面地下连通的，结合交通、商业储存、娱乐、市政等多用处的大型公共地下建筑。地下综合体具有多重功能、空间重叠、设施综合的特点，与城市的发展应统筹规划、联合开发和同步建设。一、地下街地下街是城市的一种地下通道，不管是连系各个建筑物的，或是独立修建的均可称之。其存在形式能够是独立实体或附属于某些建筑物。地下街在国土小、人口多的日本最为发达。东京八重州地下街，是日本最大的地下街之一。其长度约6km，面积6.8万m2，设有商店141个与51座大楼连通，天天活动人数超过300万人。下列图是东京车站八重州地下街的简图。