第2章城市地下空间的规划基础理论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.1,城市地下空间资源的利用,2.2,城市空间与地下空间规划理论原则,2.3,地下空间生理与心理学,2.4,地下空间开发的几个技术问题,2.5,地下空间环境设计理论与技术,第,2,章 城市地下空间的规划基础理论,第一节 城市地下空间资源的利用,一、城市地下空间的开发,城市化水平提高，人口与业务管理机构向城市中心部位集中，要求立体化开发城市空间，形成新型城市结构。地下空间开发范围如表,3.2.3,。,设 施,利用项目,1.,交通,2.,物流,3.,给排水,4.,能源,5.,通讯、情报,6.,防灾,7.,生产、研究、储备等,8.,商业,9.,生活、业务,10.,其它,地铁、地下公路隧道、地下停车场等,废弃物处理管道、干线共同沟、供给管共同沟等,上下水道、地下河、大范围的输水隧道等,送配电地下廊道、地下电站、煤气管、区域性集中供暖设施等,电话线专用廊道、管道、专用电视线路管、电缆管等,地下疏散道、地下人防等,地下工场、地下实验室、研究设施、食品、石油贮库、雨水贮存池等,地下街、地下会堂、地下体育馆等,地下住宅、地下业务设施,旅游观光地下洞室等,表,3.2.3,地下空间开发利用类型与范围,二、中国城市地下空间资源利用现状,我国城市地下空间大规模开发利用始于,20,世纪,60,年代后期的人防工程建设我国城市地下空间开发特点,：,(1),布局不合理与城市建设脱节,：国外大城市地下空间开发利用一般结合城市交通改造而开始，我国城市地下空间开发则始于人防工程建设，形成了独立管理、投资体系，早期未纳入城市的总体规划。,(2),城市地下空间的利用多偏重于经营商业，城市地下交通、地下公用设施综合,(,共同沟,),、地下贮存和处理城市废物等,现代化综合功能利用较少,，,内部环境、安全水平较低,。,(3),我国近几年城市规划、建设领域内已陆续制订了有关法律和法规；人防领域已有了一些必要法规、设计规范。但,城市地下空间开发利用全局性问题仍无法可依,，如城市地下空间的所有权和使用权、开发战略和方针政策、领导和管理体制等问题。技术政策缺乏技术先进并符合我国国情的建设和设计标准，如环境标准、安全标准等，尚无反映地下空间特点的统一标准可循。,1,城市地下空间资源的利用,一、城市容量,第二节 城市空间与地下空间规划理论原则,城市容量,：城市某时期人类活动的各类设施,(,建筑物、道路等城市设施,),综合性的容纳能力。包括人口容量、建筑容量、交通容量、环境容量等。,城市容量取决于用地面积、经济技术发展程度等因素，用地面积、社会经济技术发展程度与城市容量成正比。,城市容量是相互关联而总是处在相互协调平衡状态的系统。城市衰退原因是城市各容量间比例和配置失调结果。,城市实际容量,：城市某阶段实际人类活动容纳能力城市理论容量,：城市用地一定，保证城市功能正常运转、城市环境和城市居民生活质量达到一定标准的条件下，所能容纳的最大城市人口数量。,城市发展受到很多条件的影响。城市理论容量的规模要与城市发展速度相适应，过大则浪费，过小则制约城市发展。,城市规划,是不断调整城市发展与城市理论容量、城市实际容量、城市各容量间的平衡发展关系的过程。,规划要领：城市各容量间的,平衡,。,二、城市容量的拓展,拓展城市容量,的第一步是保持各城市功能协调发展。拓展城市容量的根本方法是,开发城市空间,。,城市空间：上部空间、地面空间、地下空间，一般首先开发利用地面空间，其次是上部空间，最后是地下空间。,城市空间的拓展方式：1,外延式,水平方向扩展：增加城市用地为主；,2,内涵式,立体方向扩展：增加上部、下部空间为主。,两者互不排斥，可独立或同时存在。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,2.,地下空间按功能分类,(1),居住空间,:,美国覆土居所、半地下室,气候恶劣地区地下居所节能、改善微气候作用显著。缺点现行经济技术条件，地下空间难以达高标准居住环境，多数存在“闷”、“潮湿”等问题，大量人口不宜地下居住。,(2),业务空间,：办公、会议、教学、实验、医疗等,天然光线要求不高的活动,(3),商业服务空间,：商场、餐厅,恒温、遮蔽性，适合气候严寒或酷热地区。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,(4),文娱体育空间,：文化、娱乐、体育，疏散等防灾措施十分重要。,(5),交通空间,：动态,(,地铁，公路隧道，车行、人行通道,),；静态,(,地下停车库,),。,(6),公用设施空间,：管线，变电站、水厂、锅炉、污水和垃圾处理系统。,地下管线集约化的,“,共同沟,”,技术是未来市政设施的发展方向。,(7),工业空间,：军事工业、轻工业、手工业。,(8),贮存空间,：恒温、防盗、鼠害轻的特点，地下贮库成本低、节能、安全。,(9),防灾防护空间,：人防工程,(10),高层建筑的设备用空间,(11),其它特殊空间：埋葬、文物、矿藏,四、城市地下空间规划适用的理论原则,1,疏导与对应原则,日本学者渡部与四郎论点：地下空间应疏导地面空间，远离城市中心的极核区和目标区的地点构筑工程,”。渡部理论解决建成区衰退，对发达国家非常有效，但未将地下空间放到应有地位，价值难以最大限度发挥。,我国论点：,大城市建成区土地利用强度较小，地下空间开发原则应使地下空间成为“城市经济建设的主战场”,，地下空间开发提高到与地面空间相似位置，但对城市空间合理功能分工、空间容量协调考虑不够。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,城市中心区地下空间开发原则：,(1),首要任务是疏导地面空间矛盾,(,交通为主,),。,(2),尽可能与地面对应发展商业等设施，强调发挥土地集聚效益。,2,集聚原则,集聚原则内涵：,城市中心区发展与地面对应功能,(,或适当互补,),的地下空间，协调空间容量，与地面、上部空间产生更大集聚效应，创造更多综合效益。,3,等高线原则：城市土地价值,由城市土地价值等高线图，找到地下空间开发的起始点、发展方向，地下空间开发起始点是地价最高点，经济、社会和防灾效益最高，发展方向沿等高线发展，地价衰减慢，发展潜力大，避免地上空间开发过于集中，有效发挥滚动效益。,五、城市地下空间系统规划,1,地下空间系统规划的原则,(1),战备型,：,以战备为主，以战时防护要求作为工程设计的主要依据，平时尽量充分利用，发挥社会效益和经济效益。,如指挥通信工程、射击观察工事等。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,(2),结合型,：,适应平时社会需要、战时防护要求，工程结构按战时防护要求设计，功能布局、装饰按平时使用要求设计，内部装备和装饰的工程经费，可由使用单位投资。,如专业队伍隐蔽部、地下实验室、手术室、病房、办公室、专业队伍车库、战略物资仓库、人员疏散机动干道等。,(3),经济型：,以降低工程造价、提高经济社会效益为主作为建设依据，工程规划、建筑布局、结构要求等均以平时使用要求为主设计。工程投资大，列入城市基建投资或使用单位集资筹建，战时仅作为结合利用，预留工程防护设施，临战前突击改造、安装。,如地铁、地下礼堂、地下商场等大型地下工程。,2,地下空间系统规划程序,要求：,科学性、长远性、预见性、开创性和现实性坚持以长远目标为基准，不局限于当前技术经济条件和人防“结合基本建设”的条件限制。实施规划则要根据技术经济现实条件和发展趋势，制定分期分批的实施规划。,控制方法：,系统工程方法,，适应多系统构成、不同目标的相互协调，使系统功能达到最优化，最大限度发挥各部份的能力。,特点：,较强的综合性、整体性、专业性、政策性、艺术性。,程序如图,2.3.3,。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,地下空间开发预测,地下交通工程规划纲要,地下公共工程规划方案,国务院批复,人防城防预案,86,年厦门会议精神,地下空间开发总体规划,地下工程现状,总体,规划纲要,城市地下,市政工程,规划纲要,人防城,防规划,纲要地下管线工程规划纲要,地下公共建筑规划纲要,指挥通信工程规划,专业队伍工程规划,人员掩蔽工程规划,连通疏散工程规划,人防总体规划方案,地下空间总体规划方案及分析评估,总体方案决策,图,2.3.3,地下空间总体规划程序,3,地下空间总体规划预测,人防地下工程预测：,空袭与城防作战破坏仿真模型，研究人防建设规模；运用系统工程效费模型，研究人防建设的防护标准。,城市住宅区及城市交通、公建、管线等地下空间预测：,相关树法、数学模型预测法、趋势外推法、专家集体预测法。,技术经济的发展预测：,(1),通用特尔斐法：即专家集体预测法，可靠性有争论；,(2),试验证明法：美国兰德公司诺曼、达尔基博士提出，预测可靠性较高。基本程序：确定目标；选择专家，要求代表面广、总体权威高；设计评估意见征询表；征询信息反馈，一般,3,至,4,轮；评估结果数据处理。,2,城市空间与地下空间规划理论原则,地下空间总体规划预测,小区地下空间需求预测,城市地下交通发展预测,城市地下公建发展预测,城市地下管线沟预测,城市人防工程发展预测,城市经济条件发展预测,地下空间开发技术发展预测,地下空间开发预测成果,图,2.3.4,规划预测的内容,一、生理效应,第三节 地下空间生理与心理学,(,一,),空气污染影响,1.,一氧化碳,(CO),：血液、神经毒物。长期接触低浓度,CO,引起慢性中毒，造成低氧血症，小孩体重低、智力发育迟缓。,2,可吸入颗粒物：大于,5m,颗粒引起慢性鼻炎、咽炎，小于,5m,颗粒物促进肺泡壁纤维增生，造成慢性支气管炎。,3,二氧化硫：窒息性气体，腐蚀作用。刺激眼结膜、鼻咽等粘膜。,4,氮氧化合物：不易觉察，浓度,60,150ppm,时，刺激鼻腔和咽喉。吸入,6,24h,后胸部紧缩，肺水肿、呼吸困难、昏迷，甚至死亡，日后再发肺炎。,200,700ppm,时，短时间吸入可致死。,5,苯并,(a),芘：致癌。,6,二氧化碳：,0.07,，少数人不适；,0.1,，人们普遍不适；,4,，头痛、耳鸣、血压上升；,8,10,，呼吸困难，意识不清。,7,甲醛：刺激性无色气体，易溶于水。低浓度甲醛致结膜炎、鼻炎咽炎等，浓度高时发生肺炎、肺水肿等。,8,氡气：不易觉察，人体长期接触有害，发病潜伏期较长。,9,臭氧：刺激和破坏深部呼吸道粘膜及组织，对眼睛有轻度刺激性。浓度,1ppm,以上时，引起头痈、肺气肿及组织缺氧等。,10,空气微生物：与周围环境、室内温湿度、灰尘及采光通风等有关。传播主要疾病：流行性感冒、麻疹、结核、百日咳等。,(,二,),空气离子化对人体的影响,判断空气质量的一个特殊指标，用于检查建筑物的通风换气状况。,离子浓度、作用时间的不同，对机体作用不同。低数量阳、阴离子对机体均呈良好作用，但阴离子、阳离子数量过高时起不良作用。,空气离子对整个机体起作用，如心血管系统、机体代谢、中枢神经系统的兴奋和抑制状态等都产生影响。,3,地下空间生理与心理学,(,三,),其它环境因素,一些物理因素如噪声、电磁辐射,(,射频、红外、可视、紫外线等,),，范围从,l0,4,Hz(,射频,),到,10,15,Hz(,紫外线,),，对人产生心理、生理影响。,室内空气污染物来源：燃料、人的活动、建筑材料、室外等四大类。,地下空间封闭性强，自然光线不易被引入，温湿环境受地温影响大，室内环境几乎都是由人工创造，相同条件下，与地面室内空间相比，地下空间室内空气污染源排除有时还要困难。,二、心理障碍分折,地下建筑不同于地面建筑的特点：,(1),地下建筑封闭性,：没有阳光、水、自然景色，难以利用自然光线，无法形成时间观念，引起不安；,(2),地下空间中没有外界熟悉环境声,：没有鸟语花香，无自然风感，产生枯燥乏味、拥挤隔绝等不良心理反映；,(3),“无意识”消极作用,：幽闭恐怖，阴暗潮湿，空气浑浊，令人窒息等；,(4),灾难的恐惧心理,：水灾、火灾、断电、断风、其它骚乱等；,(5),人们心理偏见,：易把地下居住与贫困相联系；,(6),地下空间扩建、改造受各种条件限制,。,3,地下空间生理与心理学,地下空间心理障碍的主要原因：,(1),习惯与非习惯空间的设计差异,人们习惯的外部空间是人与自然直接接触，而地下则感觉不到习惯的“外部空间”的刺激，人们只有在“外部空间”环境下，生理、心理上才能达到最佳刺激效益，情绪唤醒水平最佳，而地下空间环境只能引起消极心理作用。,(2),“,无意识,”,的作用,地下空间会产生各种各样的恐惧心理，主要是由于人们已有了地下环境的“无意识”，“无意识”来源复杂，可以是人的体验、传说、宗教等文化背景。,三、消除心理和生理影响的途径,影响人工环境效果主要因素：地下空间空气质量、口部设计、内部空间布置、色彩设计、自然景观。,(,一,),入口部设计,设计要求：最大限度消除对地下建筑的偏见、封闭感。,设计思想：地下阶梯不直接与口部相连。,建筑做法：地面设计成类似传统建筑入口，口部前方设比例适当外部空间充当过渡区段，入口处避免设计很多阶梯。主要入口不与地下建筑处在同一水平面。3,地下空间生理与心理学,设计技巧：,(1),口部亮度设计：力求与天空亮度一致,(,最好自然光,),，随空间深入而逐渐降低；,(2),外到内过渡段：同种材料具有相同质感和色泽，具有连结感觉；,(3),入口角度：方便，避免得热或失热；,(4),装饰：,过渡段、内外部连续绿化、壁画、雕塑等；,(5),尺寸：,外到内部采取相同或相似比例尺寸布置；,(6),口部标志：识别性、独创性，入口颜色清淡悦目，整体及门的设计富有吸引力。,(,二,),地下建筑心理空间的创造,地下内部空间：,实体空间,：各空间范围、界限明确，私密性较强。,心理空间,：空间范围不太明确，私密性小，处于实体空间内，又叫“空间里的空间地下建筑心理空间作用：,(1),为使用者提供相对独立环境；,(2),心理空间改变人的观感，解除人们地下空间常有压抑感等心理障碍。,3,地下空间生理与心理学,地下建筑心理空间的构成方法：,1,改变地面标高,结合功能要求，提高或降低某部分的标高改善空间感。,2,改变顶棚的高度,实体空间内不同高度顶棚感觉上各有一定独立性，区别各空间不同作用。,3,借助家具与设备,借助家具、设备形成心理空间：分隔、围合。,4,改变照明方法和灯具种类,5,借助绿化与水体,绿化、叠石、水体、栏杆、雕塑构成心理空间的手段，种类繁多，形态生动，构成的心理空间更显得新颖活泼。,6,借用各种隔断,常用玻璃花格隔断增加空间的深远开阔感，形成相应心理空间。,(,三,),室内色彩,地下空间内部环境色彩设计减弱人们进入地下空间的心理障碍，具有明显的生理效果、心理效果。,色彩心理效果的表现：,悦目性、情感性,。悦目性给人以美感；情感性影响人的情绪、引起联想。,色彩生理效果的表现：对人脉搏、心率、血压等作用明显。,地下建筑室内设计常运用色适应原理，一般把器物色彩的补色作背景色，消除视觉干扰，减少视觉错觉，视觉器官从背景色中得到平衡、休息。,3,地下空间生理与心理学,(,四,),自然景观,地下建筑室内设计，自然界景物恰当引入室内，提高环境质量，满足人们心理需求，大大消除心理障碍。,自然景观主要有水体、山石、绿化、盆栽。,日本大阪的彩虹市地下建筑，在中心广场上设置了漂亮的喷泉，使人们如投身于大自然的怀抱，因而流连忘返，有世界最漂亮的地下都市的美称。,地下建筑室内设计应适量引入大自然的环境声，减轻心理封闭感。地下建筑室内设计中的声音大部分来自流水和飞禽。,近年国外不少设计师们在发掘其它声源方面也做了许多新的尝试，如日本的音浴室、印度的音乐楼梯等。,(,五,),通风,地下空间存在缺氧、,CO,中毒、水和热等因素，影响人体、设备。,地下建筑通风主要采用如通风道、窗户等可控制的开口部位实现。,设计注意事项：,1,保证空气中氧气含量：正常空气氧气含量,20.94,，变动范围约,0.5,，过低影响人体呼吸作用、物质代谢和生命。2,减少空气,CO,2,、尘埃含量：,CO,2,降低血色素输氧能力，以致全身组织尤其中枢神经系统严重缺氧，造成中毒。,CO,2,浓度,10,20,，人体死亡率,20,25,。过量尘埃引起不舒适。,3,处理好室内温度：地下建筑冬暖夏凉，温差小，但与室外温度不协调可能影响人体健康，选择恰当送风温度、通风形式。,4,保持适当的相对湿度：相对湿度衡量空气环境潮湿程度重要指标，影响生产工艺和人员舒适感，一般,40,60,为宜。,5,控制好室内空气的流速：影响人体散热、水分散发。,6,控制围护结构内表面温度：周围物体表面温度决定人体辐射散热的程度。,7,地下建筑电力通风作应急之用，可能产生,CO,，所以有必要设置固定被动式通风作为安全措施，同时可将其发展成为制冷系统。,一、岩石地层中的开发技术,第四节 地下空间开发的几个技术问题,地下空间开发技术近数十年逐渐发展的新兴技术，至今尚无完善理论体系指导地下工程设计、施工。,岩石地下空间涉及,洞室稳定性,，围岩、支护共同构成地下结构，支护加强围岩，勘探、设计和施工等环节不同于地面建筑，工程安全、投资取决于岩体特性。,(,一,),工程规划布置,工程布置内容：选定建洞位置、洞室方位、洞群间距。,洞室布置的基本原则：洞室位置尽量选在坚硬完整或构造简单的岩体中；大洞室远离大断层和破碎带；洞室主轴力求与大多数节理方向或主要节理方向保持最大交角；高地应力洞室边墙与最大水平地应力方向平行；洞室方位选择困难时，可调整洞室断面形状和尺寸，改变围岩受力状态，改善围岩稳定条件。,隧洞设计的关键,：正确选择洞线、合理布置。,影响洞线选择的主要因素,：地形、地质、水流、施工条件、枢纽总体布置和运动方式，相互制约，综合考虑。,洞线选择的基本资料,：建筑物组成和布置方式、隧洞用途和洞身流态；方案比较的各条洞线地形图；地质平面图、现场踏勘初拟洞线的地质剖面图；隧洞沿线地层的岩性、产状、结构特征、地下水分布规律；选用的施工方法、施工机械；地下空间运行要求。,(,二,),洞室结构计算,洞室结构计算比地面构筑物难度大,：岩体特性多变；计算参数不易准确选取。,地下工程的结构计算不宜过分追求精确计算方法，善于,工程类比,，着重对围岩试验和分析，合理选择计算参数。,结构设计已注意改变那种常规的笨重衬砌形式，根据围岩和运用要求，采用,喷锚技术,，,对坚硬完整岩石完全不衬砌。,4,地下空间开发的几个技术问题,实践表明，即使强度很低地层，洞室开挖后，及时喷射混凝土加固，基本保持岩体原有物理力学性质，形成具有承载力的承载圈而维持围岩稳定。尽管喷锚后围岩应力重分布和变形机理尚待理论探讨，但喷锚技术已为人们普遍接受。,资料统计，喷锚和钢筋混凝土衬砌相比，节省挖量,20%,、混凝土,40%,、劳力,40%,、成本,30%,以上。,不良地质条件岩体隧洞仍以混凝土或钢筋混凝土衬砌为主。衬砌结构根据围岩特性确定岩石荷裁，用结构力学方法计算内力，复杂地层辅之以有限元分析。,(,三,),施工技术,隧洞开挖有掘进机法、钻爆法，目前洞室开挖多采用钻爆法,。,掘进机法,：岩体扰动小，保持围岩原有特性；断面成型好，开挖面平整，衬砌隧洞节省混凝土浇筑；开挖安全，避免和减少粉尘污染；节省劳力，降低造价。缺点是投资大、设备安装费时间、开挖前准备工作量大。,钻爆法,：控爆措施减轻爆破震动，尽可能全断面一次开挖。沿设计开挖线打防震孔减轻对围岩的冲击；限制炮孔装药量。光面爆破、预裂爆破防止围岩过分扰动。,4,地下空间开发的几个技术问题,设计、施工充分重视隧洞开挖卸荷作用的围岩变形。选择受力最佳的断面形状，减少围岩应力重分布产生过大的应力集中、变形。洞室开挖轮廓圆滑平整，减小围岩应力集中。及时支护，封闭围岩，多采用喷锚技术。,地下工程优点：具有隐蔽、布置灵活、不破坏原来地貌、降低工程造价。,地下工程开发要求：遵循勘探、设计、施工的程序；密切地质、设计、施工等各专业协作；充分掌握地质资料；估计围岩状况；确定合理支护类型；正确选择施工方法；加强施工监测，随时修改设计。,二、软土地层中的开发技术,(,一,),地下连续墙施工技术,1,简介,地面上采用挖槽或钻孔设备，泥浆护壁，开挖狭长的深槽或一排圆孔，槽或孔内放置钢筋笼，浇筑混凝土，筑成地下连续墙，截水防渗、挡土或承重。有利于环境保护、节省土方、加快施工进度。,2,适用范围,建筑物地下室，地下电站，地铁车站，盾构工作井，顶管工作井，市政引水或排水隧道，防渗墙，地下停车场，大型污水泵站及各类基础结构物。,4,地下空间开发的几个技术问题,3,特点,(1),施工噪音小，属无振动施工法；,(2),可临近其它建筑物施工,(,距离达,20cm),，对临近建筑物或地下管线影响小；,(3),防水性能高；,(4),可抵抗侧压力、垂直荷载，可作永久建筑物承重结构、挡土结构；,(5),施工时可不必使用模板；,(6),适用任何形状施工场地。,4,经济效益评价：技术难度较大，泥浆处理需设备、场地，成本高。,5,技术水平：广泛用于深基坑的围护结构，与内衬共同作用成为承重结构，地下连续墙内衬混凝土逆作法施工。,(,二,),盾构法施工技术,1,简介,主要程序：,(1),盾构起始端、终端各建工作井；,(2),起始端工作井内拼装盾构；,(3),盾构出洞；,(4),盾构推进，安装衬砌管片；,(5),终端工作井拆除。,辅助施工技术：,(1),疏干掘进土层中地下水；,(2),稳定地层、防止隧道及地面沉陷地层加固；,(3),隧道衬砌内的防水堵漏；,(4),施工监测；,(5),气压施工中的劳动防护；,(6),开挖土方的运输及处理方法等。,2,盾构种类：上海,1963,年使用,敞胸手掘式盾构、干出土网格式盾构、水力出土网格式盾构、局部气压水力开挖网格式盾构、土压平衡盾构、加泥式机械化土压平衡盾构、泥水加压盾构。,4,地下空间开发的几个技术问题,3,适用场合,建筑公用设施密集，交通繁忙，若隧道埋深较大，地质复杂，明挖法对城市生活干扰严重，城市地铁、上下水道、电力通讯、市政公用设施、水下公路,(,越江隧道,),、铁路隧道、水工隧道等各种隧道建设适合采用盾构法施工。,4,经济效益评价：,投资远大于明挖法投资，但综合拆迁、交通、管线和施工影响等因素，盾构法技术、经济合理。,5,目前技术水平,盾构形式从网格挤压型盾构发展到水力机械冲泥式网格盾构、土压平衡盾构，我国目前盾构技术已接近国际水平。,(,三,),顶管施工技术,1,简介：类似盾构法暗挖隧道施工法，预制管替代盾构法管片衬砌安装，管径为,1.5,3.0m,。技术经济综合效益优越。,主要施工顺序：起点、终点做好顶管工作井，工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一个管节的前端进入另一工作井的进口孔壁。长距离顶管可在管段中设几个顶进接力中继间，管道外周压注减摩剂。,2,顶管种类：手掘式，挤压式，局部气压水力挖土式，泥水平衡式，闭胸旋器出土土压平衡式,(,普通压平衡式,),等。,4,地下空间开发的几个技术问题,3,适用范围：松软或富水松软地层中敷设中、小型管道施工方法。,4,目前技术水平,1986,年黄浦江上游引水工程实现单向一次顶进,1120m,。土压平衡顶管机广泛应用于工程，一次顶进长度,163m,，轴线控制,4cm,，地面沉降,3cm,；外包钢板复合式钢筋混凝土管和钢筋混凝土管道顶距达,100m,290m,，钢管顶距,1200m,。顶管地表沉降量,5,10cm,，用泥水平衡式工具管顶管的地表沉降量,3cm,以下。,(,四,),深层水泥土搅拌桩技术,1,简介：搅拌机械将水泥、石灰类固化剂和地基土搅拌，加固地基。,工艺流程：定位搅拌下沉上提喷浆,(,或喷粉搅拌,),重复搅拌清洗移位,2,适用场合：,提高厂房和住宅地基的承载力和作为基坑开挖的侧向支护。,4,地下空间开发的几个技术问题,3,特点：,防渗性能优良，基坑开挖时不用井点降水，避免危害周围地下管线和建筑物。施工无污染、无振动、噪音，机具简单，操作方便，价格低。,4,目前技术水平,(1),地基加固：地基加固深度,10,15m,，承载力达,0.15,0.20MPa,。,(2),基坑侧向支护：重力式挡土墙设计，计算抗滑动、抗倾覆、整体滑动的安全系数和开挖面下土层抗渗。安全系数取决于配比试验、现场施工条件、施工质量和现场监测等因素，通常,2,5,。,(,五,),土层爆扩桩技术,软土地下工程中解决因缺乏机械或土中夹 杂大块石块难以直接钻成桩孔问题，先钻小 直径孔，而后用炸药爆炸扩孔为所需直径，也可用于桩底爆扩成球形桩底，提高承载力。机具简单、施工方便、干扰小、速度快、造价低。,(,六,),沉井施工法,1,简介：地面制作沉井结构，借沉井自重不断挖土下沉，形成地下建筑物。,三类制作方案：一节制作，一次下沉；分 节制作，多次下沉；分节制作，一次下沉。根据具体施工情况选择方案。,2,沉井型式：单孔沉井有圆形和矩形，截面为矩形、椭圆形；多排孔沉井常作成柱形、阶梯形。,3,适用场合：常用于桥墩基础、取水构筑物、排水泵站、大型排水窨井、矿用竖井、盾构或顶管的工作井等工程。,4,地下空间开发的几个技术问题,4,特点：,与基坑放坡施工相比，占地面积小、挖土量少、邻近建筑物影响小。,5,目前技术水平,近年“钻吸”、“中心岛式”施工工艺使地表沉降、位移很小。沉井法适于任何环境和地质条件，最深达数,10m,，应用广泛。,延安东路越江隧道,2#,竖井，沉井上口平面,24m27.9m,，底部平面,24.3m28.2m,，总深,33.6m,；,桥梁墩台基础沉井面积数百平方米的重型沉井的下沉深度都超过,50m,；,矿用沉井的最大下沉深度已达,192.75m,。,(,七,),沉管法,公路或城市道路采用 水底隧道通到江河、港湾的方法。,工艺流程：在隧址以外,(,如临时干坞、造船厂船台设备等,),制作隧道管段,(,每节长,60140m,，多数,l00m,左右，最长,268m),，两端临时封墙密封，运到预先在设计位置挖好水底沟槽，定位后向管段内灌水下沉，下沉管段水下连接，覆土回填，内部装修，设备安装，完成隧道。,水底隧道,按断 面形状分类：圆形、矩形。,水底隧 道主要有五种施工方法：围堤明挖 法、矿山法、气压沉箱法、盾构法、沉管法。目前世界各国水底隧道建设几乎都采用经济较合理的沉管法。,4,地下空间开发的几个技术问题,(,八,),板桩支护基坑,(,或沟槽,),钢板桩、钢筋混凝土板桩广泛应用于软土基坑支护。纵支撑数量有,1,道、,2,道到,4,5,道支撑，采用拉锚、岛式支撑；深基坑钢板支护结合自然放坡、井点降水、地基加固等措施。,设计验算有防塌方滑坡安全度、支护结构强度、坑底稳定、土体位移控制值。,重要工程监测。,(,九,),工程保护,土层开挖使周围土体扰动、变形，引起地面构筑物、地下管网变形，应采取偏于安全的沉降估计的经济可靠技术方案，保护施工区周围环境。,工程保护措施：,隔断法、基础托换、地基加固、结构补强。,适于地质复杂、保护要求较高地段。如市区盾构施工中的加固费用占隧道工程总造价,10%,。,4,地下空间开发的几个技术问题,1,隔断法,：已有建筑物附近施工时，避免或减少土体位移、沉降对构筑物影响，构筑物与施工面间设置隔断墙。可用钢板桩、地下连续墙、树根桩、深层搅拌桩、注浆加固等构成墙体，承受施工侧向土压力、地基差异沉降负摩擦力。,2,地基注浆加固：,向地基注入适当注浆材料，填实孔隙，加固土体，减小后期固结沉降，控制施工的土体松弛、坍塌、地基变形和不均匀沉降。,3,地下管线保护,地下管线分类：刚性管线、柔性管线。,(1),分层注浆法：施工中管道沉降超过预计幅度，则预先埋设注浆管，监测条件下分层注浆，控制管底沉陷的地基到要求位置。,(2),暴露、悬吊法：开挖暴露管线，进行悬吊，保证管线不受地层移动影响。,4,建筑物保护,：加强建筑物刚度，适应沉降变形，使建筑物不受破坏。,(,十,),工程测试、监控技术,理论、经验、量测相结合指导市政地下工程设计、施工。,1,工程测控任务,(1),对具体工程观测和试验，分析量测数据，评价围岩的稳定性和地下结构的性能，为设计施工提供资料,(2),通过量测为控制开挖变形提供信息反馈、数据预报；,(3),通过科学监控和信息反馈，优化设计施工，信息化设计施工管理；,(4)验证和发展地下工程设计理论，为新的施工方法技术提供可靠的实践资料和科学依据，促进经济技术效益的提高。,4,地下空间开发的几个技术问题,2,工程监测内容,(1),位移或变形；,(2),土压力；,(3),支撑结构轴力；,(4),孔隙水压力等。,监测常用仪器,变形监测仪器,经纬仪 水准仪 测斜仪,压力监测仪器,土压力观测仪器,孔隙水压力计,支撑内力测试,压力传感器 贴电阻应变片 用应力应变传感器,测斜仪,孔隙水压力计,一、地下建筑室内设计的特点与涵义,第五节 地下空间环境设计理论与技术,室内设计满足物质、精神两方面的功能。,地面建筑特点：,(1),室内外空间联系紧密，强调人与自然的高度和谐。,(2),按意图增建或改造原有空间，室内设计灵活性较大。,(3),人们通过日光、气候变迁等体会，把握时间变化。,地下建筑室内设计特点：,技术要求,：保证正常使用环境满足人的需要；,生理环境,：人生活、工作必需的条件，包括各种舒适条件、卫生指标；,心理环境,：影响情绪变化的主要因素，相互影响，相互制约。,地下建筑室内设计的主要内容：,(1),空间处理：基于人体工程学基本理论，调整空间尺寸、比例，解决空间衔接、过渡、对比、统一问题；,(2),室内陈设：家具、设备、窗帘、盆景、绘画、雕刻、绿化、水体与叠石及照明方式与灯具；,(3),室内装修：墙面、地面、顶棚的色彩、图案、纹理和做法；,(4),室内物理因素处理：室内温度、湿度、声环境等。,地下建筑室内设计内容涉及到心理学、水电通风设施、环境行为、视觉美学、人体工程学、社会学等多方面知识。,二、地下空间内部空间的组合设计,大空间封闭、包含小空间，两者易产生视觉及空间连续性，但取决于封闭的大空间，两者尺寸必须差别明显。,(1),小空间采用与大空间相同形式而朝向相异，大空间里产生第二网格。,(2),小空间采用与大空间不同形体，增强独立实体形象，暗示两者不同功能。,(3),地下建筑室内空间分隔最基本元素是,壁面、地面、天棚,(“,三面”,),，“三面”处理主要是如何同整体室内环境设计有机结合。“三面”处理的空间效果相互影响，表现出技术、美学和心理、精神上给人舒适工作、生活的室内环境。,5,地下空间环境设计理论与技术,壁面,垂直于地面和人的视线，影响视觉和心理感觉，包括门窗、灯具、脚线、装修等设计。,天棚、地面,的点、线、面给人恰当的心理影响，如灯具、空调进口、排气孔、消防喷水孔、横梁和吊顶棚处理，地面高低差造成线、面空间变化等。,(4),建筑空间尺度一般有水平、垂直方向的限定。按功能需要作升降或左右移动限定空间的天棚、墙面、楼梯等建设要素。,水平方向限定：改变地面和顶棚高度，保持联系方便，划分性质不尽相同的空间，形成相互贯穿又有一定界限的新空间，进一步改善空间感。,垂直方向限定：墙壁左右移动，从垂直方向限定大小空间尺寸。,三、地下建筑室内装修,地下建筑消声、防火、防潮、防震要求高。室内装修随工艺水平、施工技术不断提高，促进平战结合，增加经济效益，有利于平时维护管理、战时使用。,室内装修存在的问题：,(1),水泥拉毛吸声不妥当，声音反射强，吸声系数低，易积灰，不利清扫。,(2),常用易燃钙塑板或塑料追求美观价廉，但防火不利，易释放有毒气体。,(3),建筑装修材料未根据平、战使用要求选用。如口部通道、洗消间、防毒通道水泥拉毛、拉线条、分隔印花，战时染毒后清洗因难；地下商场的水泥地坪易积污起尘，木质门窗易受潮变形。,(4),装修标准太高，经济合理性差。如昂贵的大理石等。,(5),色彩、光照设计不合理，如墙裙颜色太深、照度暗淡等影响装修效果。,5,地下空间环境设计理论与技术,装修要求：适用、经济、美观、耐久；朴素、明朗、协调、大方。,装修标准：根据地下工程用途、规模、材料和施工条件等确定。,天棚、墙面、地面、柱子、口部、门、窗、孔等：材料选择、位置安排、形式确定，色彩、空间比例,。,(1),天棚：装修应宁静、明朗，有利于光线反射和清洁维护，良好抗震、消声性能。较矮空间不吊顶，较高时用轻质吸声装饰板吊顶，吊顶防火、防锈、防震、防潮、防腐，少积灰、易维修。,(2),墙面：吸声粉刷，低矮墙面拉竖向线条、分隔印花，增大空间比例，减少压抑感；高大空间墙面横向划分线条，调整空间比例，给人舒适感。,(3),地面：装修材料耐磨、防滑、防潮、防腐、平整，便于清扫。,常用水泥面、水磨石、红缸砖，有些用橡胶板、纤维地面，木地板做好防水、防潮、防腐处理,。,(4),柱：吸声材料粉刷，常用水泥砂浆抹光，涂料饰面，调整空间比例，较矮空间的柱拉竖线条。色彩以桃红、暗红、淡绿为宜。,(5),门、窗、孔：漏花、花格窗、曲线门洞等型式装修。利于通风、点缀环境。,5,地下空间环境设计理论与技术,四、地下建筑室内色彩设计,地下建筑室内色彩设计综合考虑功能、美观、空间形式、建筑材料等因素。随生产、生活方式改变和科学技术进步，色彩设计更加科学化和艺术化。,(,一,),地下建筑室内色彩设计要求,(1),首先考虑功能要求，力求体现与功能相适应的特点。色彩具有明显的生理、心理效果，直接影响人的生活、生产、工作和学习。,5,地下空间环境设计理论与技术,地下医院,：常用白色、中性色或彩度较低的色彩做基调，给入以“安静”、“平和”、清洁的感觉。,地下餐厅,：常以乳白、淡黄等色为主调，合适彩度，给人以干净、明快的感觉。橙色等暖色可以刺激食欲，彩度过高的暖色导致行为的随意性。,地下商场,：墙面色彩采用较素颜色突出商品，吸引顾客。,地下旅馆,：色彩呈现亲切、舒适、优雅的气氛，强调安静感。一般用乳白、浅黄、浅玫瑰红等做主调。,地下影剧院,：台口、大幕用大厅对比色，舞台背景常用浅蓝等偏冷颜色，把观众注意力集中到舞台上。,地下工厂车间,：色彩影响工人健康、安全、效率和产品质量。高温车间用冷色调，不同工作区、设备、危险区用不同颜色区别。,(2),色彩配置须符合形式美的原则。正确处理协调与对比、统一与变化、主景与背景、基调与点缀等各种关系。,色彩种类少，容易处理，但有单调感；色彩种类多，富于变化，但可能杂乱。,(3),色彩设计必须与建筑材料适应。充分运用材料本色，色彩更具自然美，人们在统一之中感到变化，总体协调前提下感受细微差别。,(4),色彩设计要考虑民族地区特点。,5,地下空间环境设计理论与技术,(,二,),地下建筑室内色彩设计要点,用中性浅色、清淡明亮、悦目柔和色彩，“上轻下重”的手法。,(1),天棚：宜用白色、乳白、天蓝、米黄等色。,(2),墙面：室内墙面用相同颜色。用白色、奶黄、淡红等。,(3),墙裙：淡绿等色。,(4),踢脚板：颜色与墙裙、地坪颜色相一致。采用较深的颜色，以增加整个空间色彩的稳定感。,(5),地坪：用低明度的色彩，既可保持上轻下重的稳定感，也易保持地面的清洁。地下建筑室内地坪一般用棕色、铁红等色。,(6),地毯：色彩要与地坪、家俱、陈设的色彩相配合。家具、陈设颜色偏冷时，地毯颜色可暖一些；反之，家具、陈设颜色偏暖时，地毯的颜色可以冷一些。,五、地下建筑室内光线照明设计,设计要求：地下建筑功能、规模、建筑形式、建筑材料、色彩、灯具型式。,地下建筑室内照明设计措施：,1,地下建筑尽量引入自然光线，消除地下建筑压抑感。,如斜坡上的掩土建筑一侧直接对外引入自然光，或天井将自然光引入地下建筑。,2,人工照明的照度满足工作需要，提高我国地下照度标准。,人工照明的发光强度远小于阳光，光色不全，我国地下工程照度标准偏低，导致视力下降，降低工作效率。,3,色彩明亮。,5,地下空间环境设计理论与技术,4,尽量选用带有玻璃罩的荧光灯，滤掉部分紫外线。,未加遮挡荧光灯使室内人员每月紫外线摄入量增加,5,，增加皮肤癌发生的可能。,5,选用多种光色的荧光灯，减少单独使用白色冷光荧光灯。,6,选择合适光源防止减少矿物质摄入量。,仿日光灯的荧光灯照明房间里每天度过,8,小时，,1,个月后人摄入钙量增加,5,；而普通白炽灯、荧光灯的房间里每天