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土木工程环境Environment of Civil Engineering第五讲 地下工程与环境,盛平2023年10月11日,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-2-,地下工程与环境,1 绿色交通-城市轨道工程发展概况,2地铁工程对城市社会环境影响,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,3上海城市轨道交通建设与环境保护,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-3-,1 绿色交通-城市轨道工程发展概况,我国成全球最大的城市轨道交通市场-人民铁道报新闻标题1995年至2008年12年间，我国建有轨道交通的城市，从2个增加到10个，投资以每年100多亿元的速度在推进。迄今为止，已有10个城市开通了31条城市轨道交通线，运营里程达到835.5公里。至2016年我国将新建轨道交通线路89条，总建设里程为2500公里，投资规模达9937.3亿元,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-4-,2009年06月，福州轨道交通建设规划获批，昆明轨道交通建设规划获批，郑州地铁1号线正式开工，宁波地铁1号线正式开工；2009年04月，北京地铁15号线一期、房山线、昌平线一期开工；2009年03月，武汉地铁4号线一期工可获批；2009年02月，郑州轨道交通建设规划获批；2009年01月，长沙轨道交通建设规划获批；2008年12月，无锡轨道交通建设规划获批，宁波地铁1号线一期工可获批，上海地铁13号线一期、12号线正式开工；2008年09月，深圳地铁5号线工可获批，杭州地铁2号线一期全线开工；2008年08月，宁波轨道交通建设规划获批；2008年07月，北京地铁10号线、8号线一期正式通车，北京机场轨道交通线正式运营；2008年06月，杭州地铁2号线一期工可获批；2008年04月，武汉轻轨1号线二期全线开工，北京地铁6号线开工建设；2007年12月，上海地铁号线正式通车，上海地铁8号线一期、9号线一期通车试运营，北京地铁大兴线动工，苏州地铁1号线一期全线开工，成都地铁2号线一期全线开工；2007年11月，成都地铁2号线一期工可获批；2007年10月，北京地铁五号线对外试运营，苏州地铁1号线一期工可获批；2007年09月，武汉地铁2号线一期工可获批，沈阳地铁2号线南延线工可获批并开工；2007年08月，上海地铁10号线全线开工；2007年07月，深圳地铁2号线工可获批；2007年04月，武汉轻轨1号线二期工可获批，北京地铁9号线开工；2007年03月，杭州地铁1号线全线开工，南京地铁1号线南延线工可获批，上海地铁11号线正式开工；2007年02月，苏州轨道交通建设规划获批；2007年01月，天津地铁3号线工可获批；2006年12月，上海地铁3号线北延伸段通车，南京地铁2号线一期全线开工；津滨轻轨西段（9号线二期）工可获批；2006年11月，沈阳地铁2号线工可获批并正式开工；2006年07月，天津地铁2号线工可获批，南京地铁2号线一期工可获批；2006年06月，天津地铁1号线重新正式开通运营；2006年05月，沈阳地铁1号线延伸线工可获批并开工；2006年04月，杭州地铁1号线工可获批，深圳地铁3号线工可获批；2006年02月，深圳地铁1号线二期工可获批；2006年01月，北京机场轨道交通线地下段隧道开工；2005年12月，上海地铁4号线投入运营，成都地铁1号线一期全线开工；2005年11月，成都地铁1号线一期工可获批，沈阳地铁1号线一期工可获批并全线开工，上海地铁7号线正式开工；2005年09月，南京地铁1号线一期正式开通运营；2005年08月，成都、沈阳两市轨道交通建设规划获批；2005年06月，杭州轨道交通建设规划获批；2004年12月，深圳地铁1号线一期、4号线一期正式开通，上海地铁1号线北延伸段试运营；2004年09月，武汉轻轨1号线一期正式开通运营；2004年03月，津滨轻轨（9号线一期）正式开通运营；2003年12月，北京地铁八通线全线开通；2003年11月，上海地铁5号线试运营；2003年01月，北京地铁13号线全线开通；2002年12月，北京地铁五号线正式开工，上海地铁3号线一期正式通车；2002年11月，天津地铁1号线改造工程开工建设；2001年01月，津滨轻轨（9号线一期）正式开工建设；2000年12月，南京地铁1号线一期正式开工建设，武汉轻轨1号线一期正式开工建设；2000年06月，北京地铁1号线全线开通，上海地铁2号线正式通车；1999年12月，深圳地铁1号线一期开工；1999年10月，武汉轻轨1号线批准立项；1999年04月，南京地铁1号线批准立项；1997年07月，上海地铁1号线南延伸段贯通运营；1994年12月，上海地铁1号线一期建成通车；1990年01月，上海地铁1号线正式开工建设；1984年12月，天津地铁1号线建成通车；1982年00月，北京地铁1号线一期正式投入运营；1981年09月，北京地铁2号线正式对外运营；1970年04月，天津地铁1号线开工建设；1969年00月，北京地铁2号线开工建设；1969年10月，北京地铁1号线一期建成通车；1965年07月，北京地铁1号线一期开工建设。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-5-,总体特点：容量大、安全、快捷、环保。（1）对城市交通的影响：满足城市客运交通要求，加强区域联系；（2）对城市生态及人们生活质量的影响：改善城市结构，节省出行时间，改善出行条件，减少交通事故，地铁物业开发。（3）对沿线环境质量的影响：生态环境，噪声震动，大气环境。（4）对城市景观的影响：地铁出入口与风亭。,5 地铁对城市社会环境影响,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-6-,地铁、轻轨的区别,地面下的轨道交通叫地铁，反之就是轻轨？钢轨轻的就是轻轨，重的就是地铁？,划分两者的依据应是单向最大高峰小时客流量的大小。地铁能适应的单向最大高峰小时客流量为3-6万人次，轻轨能适应的单向最大高峰小时客流量为1-3万人次。编组数 地铁列车编组可达410节，轻轨列车编组为24节轴重 普遍大于13吨，而轻轨要小于13吨，平面曲线地铁的平面曲线半径不小于300米，而轻轨一般在100米到200米之间,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-7-,1上海城市轨道交通的规划,总体目标（1）建设与国际化大都市框架相适应的网络化轨道交通系统；（2）引导城市空间布局的优化；（3）显著改善城市交通，确立公共交通主体地位；（4）增强上海辐射、服务功能；（5）17条线路：总长约810km，市域快速线4条、市区地铁线8条、市区轻轨线5条。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-8-,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-9-,上海市行政区域划分,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-10-,2 上海市轨道交通网络-三级交通网络,1级-市域级快速轨道线R1-宝山新城-金山新城，140公里，40座车站R2-青浦新城-海港新城，82公里，40座车站R3-嘉定新城-上海化学工业区，100公里，30座车站R4-杨高路-风泾，155公里，30座车站,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-11-,2 上海市轨道交通网络-三级交通网络,2级-市区级快速轨道线M1-环西大道-外高桥，34公里，28座车站M2-龙漕路-浦东巨峰路，21公里，18座车站M3-富锦-铁路上海南站，41.7公里，31座车站M4-杨高路-风泾，155公里，30座车站M5-环西二大道-华夏路，31公里，22座车站M6-环西二大道-金桥出口加工区，30公里，26座车站M7-环西二大道-铁路浦东客站，31公里，27座车站M8-开鲁路-三林，31公里，30座车站,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-12-,2 上海市轨道交通网络-三级交通网络,3级-市区级轻轨线L1线-上海西-环南二大道，16.9公里，15座车站L2线-祁连山路-虹口足球场，15.5公里，15座车站L3线-上海西-中原地区，30.3公里，24座车站L4线-外高桥-环南一大道，28.8公里，28座车站L5线-长江西路-华夏路，25.7公里，19座车站,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-13-,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-14-,投入运营线总长82km左右、“申”字形线路初步形成，日均客运120万乘次。约占公交客运总量11%。运营4条线：地铁1，2，3，5号线,3 上海市轨道交通现状,截止2010年4月20日，上海轨道交通线网已开通运营11条线、266座车站，运营里程达410公里（不含磁浮示范线），另有全线位于世博园区内，仅供世博园游客和工作人员搭乘的世博专线，近期及远期规划则达到510公里和970公里。目前，上海轨道交通的总长超过400公里，位居世界第一。2010年10月22日地铁全路网运送客流分别为：1号线134万人次，2号线135万人次，3号线57万人次，4号线89万人次，5号线14人次，6号线30万人次，7号线71万人次，8号线87万人次，9号线58万人次，10号线34万人次，11号线21万人次，13号线世博专线24万人次。除13号线世博专线外，其中，4、6、7、8、9，五条涉博线路分别创下了单线新高。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-15-,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-16-,香港轨道交通图,自1979年开通以来，香港地铁已经发展成有7条路线，全长91.0公里的铁路系统网络。系统共有53个车站，其中14个为转车站。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-17-,上海城市轨道交通建设,1958年开始筹建；20世纪90年代进入建设高潮：地铁1、2、3号线建成；21世纪初加速发展：（1）轨道交通系统重大改革-轨道交通建设管理系统4分开，（2）网络建设规模宏大-2010年前建成十一条城市轨道交通线路，总长度达到四百公里。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-18-,上海轨道交通地下工程施工技术,盾构施工：开挖、支护、出土、衬砌一条龙。地下连续墙施工SMW施工深层搅拌注浆井点降水冻结法施工,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-19-,盾构法施工隧道,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-20-,盾构隧道的管片衬砌,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-21-,地铁盾构周边环境保护对象,（1）邻近的建（构）筑物；（2）地下管线，特别是煤气管、污水干管、动力照明电缆与光缆等；（3）上部及其附近的道路路面、路基；（4）邻近的城市立交桥、高架道路；（5）相邻的同步施工的工程等。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-22-,地铁盾构周边环境保护对象,A 基础托换法 广州地铁1号线在中山七路时，盾构穿越楼房，切断桩基础，下承时托换；上海延安东路越江隧道，穿越江西路时，架设钢吊梁，悬挂地下管线。B 地基加固 注浆、树根桩、旋喷桩、深层搅拌桩C 隔断法 设置隔断墙（钢板桩、地下连续墙）,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-23-,上海轨道交通地下工程施工技术,地下连续墙施工：地下连续墙：构筑在地下的一道钢筋混凝土墙。施工工艺：导墙成槽泥浆护壁钢筋笼吊装水下注浆,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-24-,地下连续墙施工-导墙,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-25-,地下连续墙施工-导墙回填土、成槽,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-26-,地下连续墙施工-下放钢筋笼和水下注浆,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-27-,地下连续墙施工对环境的影响,1 成槽超施工引起地表沉降：槽壁稳定与否，有地层损失说，地应力释放说。2 废泥浆废气污染：高分子环保泥浆；3 总评：环境影响小，防水抗渗好。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-28-,上海轨道交通地下工程施工技术,SMW施工技术：Soil Mixing Wall,土+水泥浆+型钢，日本成辛工业株式会社专利。优点：止水性高，无泥浆污染，环境影响小；应用：上海地铁2号线出入口加固。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-29-,SMW（Soil Mixing Wall）工法施工,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-30-,SMW（Soil Mixing Wall）工法施工,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-31-,上海轨道交通地下工程施工技术,深层搅拌注浆：固化剂+土，强行拌和，提高土体强度，止水。应用：围护结构，土体改良，盾构进出洞土体加固。井点降水技术：井点集水，水泵抽出，降低地下水位；目的：降低地下潜水，加固土体；降低承压水，确保基坑安全。环境：对基坑稳定与安全至关重要。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-32-,上海轨道交通地下工程施工技术,冻结法施工：人工制冷，地层冻结，开挖施工。适用：松软含水地层，水平隧道和硐室施工。对环境影响：（1）土体冻结沉降（2）土体冻融沉降（3）环保制冷剂,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-33-,3上海城市轨道交通建设与环境保护,上海轨道交通建设中的环境保护1 防止噪声-施工与运营2 地表沉降-沉降控制3 防止泥浆污染-采用聚合物泥浆替代膨润土4 防止工程滑坡-基坑工程，严格管理，加强监测。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-34-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,地下工程修筑引起的环境问题（1）水资源浪费和局部水资源枯竭；（2）加速围岩风化和侵蚀地下水形成；（3）围岩从重金属或有害元素活化迁移；（4）弃渣污染-放射性污染与地表水质下降；（5）隧道围岩释放有害气体。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-35-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,（1）水资源浪费和局部水资源枯竭原因：大量涌水，地下水位降低；对策：施工期超前地质预报；挡水和防水措施。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-36-,老山隧道,南京长江大桥,一、二号隧道进口减少开挖面积2400平米，减少洞口土石方工程量6500立方，少砍伐老山乔木1600棵、原生灌木7000多株；首次在我国大规模采用傍山棚洞结构形式，实现了少刷坡、少开挖、最大限度地保护了老山原生态植被和茂密森林；采用半拱-斜柱棚洞结构，与大刷坡进洞法相比减少开挖面积8600平方、土石方47000立方，少砍伐老山乔木4200棵、原生灌木26000株,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-37-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,（2）加速围岩风化和侵蚀地下水形成原因：岩体暴露，风化向岩体内伸，侵蚀矿物溶于水对策：,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-38-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,（3）围岩中重金属或有害元素活化迁移原因：地质体中有毒元素与周围环境间的平衡被破坏。对策：需要进行研究。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-39-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,（4）弃渣污染-放射性污染与地表水质下降；原因：放射性元素被搬运到地表；有毒弃渣风化中，进入地表水循环。对策：优化设计。减少弃渣；固体废物处理方法。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-40-,4 地下工程修筑引起的环境问题与对策,（5）隧道围岩释放有害气体。原因：瓦斯，有害气体构造储集层的封闭圈被破坏。对策：加强检测与监控。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-41-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-42-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”（钱七虎）,0 什么是“花园城市”？1 走地下化发展的道路；2 发展地下轨道交通；3 规划地下市政基础设施；3.1 市政管线“共同沟”；3.2 地下垃圾处理系统3.3 地下贮水系统,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-43-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,0 什么是“花园城市”？“花园城市”的概念于1820 年，欧文最先提出；1898 年，霍华德首次提出了“花园城市”的理论。一是分散自发的城乡系统有效组合；二是星系结构的大都市圈；三是良好的社会经济环境,加上美好的自然环境。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-44-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,走地下化发展的道路；通过土地的多重利用,增加人均绿地面积联合国建议城市公共绿地应达到人均40 m2；21议程奋斗目标：我国城市绿化覆盖率30%,人均公共绿地面积达到7m2。10m2-北京，杭州-2005伦敦23.m2,巴黎25 m2,莫斯科人均44 m2,华盛顿40 m2,华沙70 m2。中国城市绿化与世界差距。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-45-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,走地下化发展的道路；通过土地的多重利用,增加人均绿地面积1.适宜转入地下的地面建筑设施转入地下；2.在绿地集中地区下方,新建地下建筑设施;3.建设“花园城市”同时,使城市更加紧密,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-46-,济南某地下超市入口,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-47-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,2 发展地下交通,缓解交通拥挤,降低汽车尾气污染；,地下轨道交通速度快运量大准时污染小占地面积少,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-48-,中关村西区地下环廊,中关村西区地下环廊2007年12月8日开通。这条全长1.9公里的环廊将可引导车辆改走地下，实现人车分流，同时，有10个出入口与地面道路相通。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-49-,内路面宽：7.2米（两车道宽），全部为单行道，只准机动车行驶，环廊本身并不提供地下停车位，仅仅是一条地下车道，它是将各大厦的地下停车位串起来，加在一起大约有1万多个,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-50-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,3 利用地下空间的特性,规划地下市政基础设施,提高城市环境质量 3.1 市政管线“共同沟”；3.2 地下垃圾处理系统3.3 地下贮水系统,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-51-,建设大型地下管线隧道，提高城市的抗地震能力东京花巨资修“共同沟”,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,1 市政管线“共同沟”将自来水管、煤气管道、排污管、供热管、电缆和通信线路等”生命线”放在市政管线公用隧道内。我国城市的道路被戏称为“拉链式”道路；“共同沟”优点：缩短路线，易于检查、易于修理、消除管线破坏和破坏事故、减少对环境的影响、不影响地面土地的使用。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-52-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,2 地下垃圾处理系统我国垃圾围城现象严重：年产垃圾1.46 亿吨,处理仅占2.3%左右,其余在城郊堆积,存量高达60 多亿吨,占地30多万亩。垃圾处理系统建在地面,占用土地,污染四周环境；地下垃圾处理系统,节约土地资源,控制对环境的噪声和恶臭的污染,减少对环境的视觉负面影响。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-53-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,3 地下贮水系统目前世界上有14 亿人口缺乏安全清洁的饮用水。我国人均水资源量居世界第110 位,666 座建制市中,有近400 座城市缺水。地下构造贮水：储存空间大,减少水流失,降低水污染。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-54-,5 专题：利用地下空间建设“花园城市”,建设“花园城市”,开发利用城市地下空间可实现土地的多重利用,使得城市结构更紧密;相对降低城区内交通的需求,提高城市空气质量,降低城市水污染,改善城市环境、实现城市可持续发展、达成人与自然和谐统一。,中国矿业大学建筑工程学院 土木工程环境,-55-,第三讲 结束,