1 前言

　　生年不滿(mǎn)百，常懷千歲憂(yōu)。

　　廿一世紀人類(lèi)面臨著(zhù)人口、糧食、資源和環(huán)境的四大挑戰，這決非是危言聳聽(tīng)、杞人憂(yōu)天。它如晨鐘暮鼓，告誡人們必須從現在開(kāi)始認真研究對策。

　　“可持續發(fā)展”被作為國策提出來(lái)了，擺在每個(gè)學(xué)科、每個(gè)產(chǎn)業(yè)的面前，土木工程界也應順潮流而檢討自己。大量的土建工程拔地而起，我們每天都看到大片良田被鋼筋混凝土所取代，并且無(wú)法再生，居住、交通、環(huán)境的矛盾日益突出。把地面活土多留點(diǎn)給農業(yè)和環(huán)境，使地下空間成為人類(lèi)在地球上安全舒適的第二個(gè)空間，是土木建筑工作者的緊迫課題。目前國際上已提出把“廿一世紀作為人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用地下空間的年代”，日本提出要利用地下空間，把國土擴大數倍。我國也開(kāi)始重視地下空間利用的立法工作，各地區已開(kāi)始進(jìn)行地下空間的開(kāi)發(fā)規劃。但由于技術(shù)立法不夠，在這方面出了不少問(wèn)題，花費了許多不該花的工程費。本文不愿多談成功的一面，僅將這些年來(lái)在地下空間開(kāi)發(fā)所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行思考，供廿一世紀參考。

　　2 隧道及地下工程建設的技術(shù)立法亟待加強

　　回顧二十世紀，應該講隧道及地下工程大發(fā)展是以80年代為真正的起點(diǎn)。當時(shí)是以大瑤山鐵路雙線(xiàn)隧道為契機、為范例，徹底改變了近100年隧道及地下工程的修建方法，是中國鐵路隧道修建史上的一次飛躍，被評為國家科技進(jìn)步特等獎。隨著(zhù)隧道及地下工程的大發(fā)展，尤其我國要在廿一世紀把中西部地區的交通、能源、水源等基礎設施抓緊早上、快上，要落實(shí)開(kāi)發(fā)西部、移民2～3億的戰略，鐵路、公路長(cháng)大隧道不斷在中西部規劃和建成。如陜西省正在籌建穿越秦嶺山脈，打通包頭—西安—安康—重慶—北海的西部大通道，其中秦嶺終南山特長(cháng)公路隧道最長(cháng)方案為18.4km，準備在近期開(kāi)工。西安—安康線(xiàn)，西（安）寧（南京）、寶蘭、渝（重慶）懷（化）鐵路復線(xiàn)的相繼開(kāi)工，都出現了大量的隧道群和長(cháng)隧道。但對于支護結構、防水處理、特長(cháng)隧道服務(wù)通道設置、安全運行、通風(fēng)、防災、洞門(mén)位置、環(huán)境保護等許多重大問(wèn)題，沒(méi)有立法，隨意性很大，百年大計的思想不能在技術(shù)標準上體現出來(lái)。如地下結構的構造型式，公認復合式襯砌最適合地下工程特點(diǎn)的合理結構型式，一次支護是施工安全的需要，也是巖土被擾動(dòng)后進(jìn)行力的調整、轉換、自趨平衡的需要，然而，不少設計院、建設方從短期行為出發(fā)，提出整體式單層混凝土襯砌的結構型式，還提出施工臨時(shí)支護+模筑整體式襯砌結構，還有減薄式襯砌等等，這樣做省不了多少圬工量，反而使建成后的隧道出現漏水、滲水、開(kāi)裂等病害。又如特長(cháng)隧道的維修很重要，在正洞旁邊設一服務(wù)隧道是完全正確的事，尤其超過(guò)10km的鐵路、公路隧道，及單洞雙向運行的長(cháng)度超過(guò)5km的公路隧道，在通風(fēng)、防災、維護方面都會(huì )帶來(lái)很大好處，但很難被人們接受。最近聯(lián)通法國和意大利的勃朗峰公路隧道長(cháng)11.6km，由于失火造成41人死亡，36輛汽車(chē)被毀，隧道被迫關(guān)閉1年進(jìn)行整修，人員死亡的主要原因是沒(méi)有撒離通道，沒(méi)有直接向外的通風(fēng)口。只有通過(guò)技術(shù)立法，才能防止不規范的設計，規范建設方、業(yè)主的行為。

　　城市地下空間的開(kāi)發(fā)更為混亂。城市人口急劇膨脹，生存空間擁擠，交通阻塞，環(huán)境惡化。地下空間的開(kāi)發(fā)、城市地鐵的快速修建已列入市長(cháng)們的議事日程。地下鐵道、地下停車(chē)場(chǎng)、地下倉庫、地下商業(yè)街等都在進(jìn)行設計、施工，但很少統籌，處于無(wú)序狀態(tài)。如管道層一般在地下3～5m范圍，系統的共同溝可以避免反復破壞交通路面、影響市容、破壞環(huán)境，但不少城市對三通一平、設置共同溝缺乏足夠的認識，熱力管道、電力管道、通訊電纜、供水下水管道、燃氣管道以及各部門(mén)名目繁多的管線(xiàn)仍各自為政，天上、地下混亂無(wú)序地布設，發(fā)生事故就東挖一坑，西挖一溝，非常落后，呼吁市長(cháng)們把這些嚴重影響城市社會(huì )效益和形象的管線(xiàn)統管起來(lái)，迅速建立城市共同溝。

　　城市地下設施很多，誰(shuí)占什么標高，也需要技術(shù)立法。如共同溝的標高不能使地下鐵道的標高向深處降，共同溝不能從地鐵車(chē)站頂部通過(guò)，因車(chē)站造價(jià)與深度成正比，越深造價(jià)越高，也不利于運營(yíng)成本的降低及乘客上下的方便。由于地鐵區間埋置較深，共同溝可從區間上部通過(guò)。目前一些城市規定地鐵車(chē)站頂板必須低于地面3m的做法是不合理的，以人為本的思想應貫穿在當前地下工程的設計中，以成本、造價(jià)做為設計標準的指導思想該取消了。

　　綜上所述，急需進(jìn)行技術(shù)立法的有以下幾點(diǎn)：

　�。�1）各類(lèi)地下建筑物的設計規范。如地下鐵道車(chē)站、地下過(guò)街道、地下商業(yè)街、地下停車(chē)場(chǎng)、地下文體活動(dòng)場(chǎng)所、地下倉庫、地鐵車(chē)站及區間、地下餐旅館、地下展覽館、地下試驗室、地下共同溝以及半地下室建筑等。

　�。�2）各類(lèi)地下結構的設計、計算規范。如不同材料結構的設計、不同地質(zhì)條件的荷載設計、水壓力及抗浮力設計、不同類(lèi)型結構建設過(guò)程中及建成后的內力分析計算、結構的防腐及耐久性設計、位移反分析的計算程序等。

　�。�3）地下工程的環(huán)境、安全、防災設計規范。如防火設計、通風(fēng)設計、防水設計、空調設計、照明采光設計、通信、供電設計等。

　�。�4）地下工程施工規范。如明挖法施工，蓋挖法施工，暗挖、淺埋暗挖、超淺埋暗挖法施工，盾構法施工，凍結法施工，降水排水法施工，沉管法施工，全斷面掘進(jìn)機（TBM）施工，城市地下工程鉆爆法施工，地下圍護結構施工（連續墻、鉆孔樁、挖孔樁、旋噴樁等）、地下支擋結構施工（橫撐及錨索）等。

　�。�5）地下工程的特殊材料的采用方面，如防水材料、地下防腐材料、注漿堵水材料、各類(lèi)添加劑材料等。

　�。�6）衛生安全標準、環(huán)境保護標準。

　�。�7）地下空間開(kāi)發(fā)所用的各類(lèi)設備、非標設備的標準規范。包括地鐵的全套設備等。

　�。�8）地下工程勘察技術(shù)及勘察內容方面。

　　愿在廿一世紀這些規范、技術(shù)標準、技術(shù)條例都能盡快研究編制出來(lái)，以改變不統一的混亂狀態(tài)。

　　3 降低隧道及地下工程造價(jià)的辦法需要加大力度進(jìn)行研究

　　如何用合理的造價(jià)建成百年大計的優(yōu)質(zhì)工程，是每個(gè)建設單位都關(guān)心的問(wèn)題。如何降價(jià)，降價(jià)的技術(shù)措施是什么，降低造價(jià)后所帶來(lái)的負效應是什么，都需要認真分析，區別對待。

　�。�1）地下工程的襯砌結構型式應優(yōu)先采用復合式襯砌，不能因追求低造價(jià)而改變。從防水要求考慮襯砌厚度不能小于30cm，不能隨意減薄襯砌厚度，如上海地鐵管片襯砌厚度30cm已是最薄極限厚度。從長(cháng)遠考慮，從上海地質(zhì)條件考慮，上海近些年地陷量很大，不均勻沉降可能把現有地鐵管片拉裂。目前在地鐵兩邊建筑的深基礎都要受地鐵結構的限制，這足以說(shuō)明上海地鐵區間管片的強度、剛度、穩定性是偏弱的。地鐵的土建工程費與設備費之比一般應為6∶4，因地下土建是永恒的、不可逆的，而設備的更換周期是較短的，一般5年，個(gè)別設備10年，必須注意設備的投入值和產(chǎn)出值以及今后的維修值。

　�。�2）必須重視地下防水工程的投入。防、排、堵、截綜合治理的原則，材料剛柔結合以柔為主的原則，不能片面修改。這是多年來(lái)經(jīng)驗教訓的總結。廣州一線(xiàn)地鐵的防水設計強調了堵死的辦法，不給水出路，其原因為怕引起地面下沉，實(shí)踐證明有限量的排放，使地下水的補給量大于、等于排走量，地下水位不會(huì )改變，也就不會(huì )引起地面、地中下沉。如德國慕尼黑市地鐵滲漏水量為0.07～0.20L/（㎡·d）；匈牙利布達佩斯地鐵為0.20L/（㎡·d）；新加坡地鐵為0.12L/（㎡·d）；我國上海延安東路隧道滲漏水量?jì)H為0.024L/（㎡·d）。不讓有一點(diǎn)漏水，從施工、長(cháng)期運營(yíng)角度講是不可能的，防水板全包的做法實(shí)質(zhì)是把漏的水引到仰拱處，對結構受力、運營(yíng)不利。車(chē)站和圍擋結構之間設平行剪力筋，是破壞二次內襯防水保護層的笨辦法，大大減弱了襯砌的防水效果，也違背了兩層之間剪力為零的原則。兩者之間變形是不協(xié)調的，靠水平剪力筋不能形成共同作用。復合襯砌之間設柔性防水層，當時(shí)定名為防水隔離層，其含義一是防水，二是防裂。限量堵、排，沿全線(xiàn)進(jìn)行分段截擋，可做到結構干燥、無(wú)水，抗浮問(wèn)題也得到解決。

　�。�3）迅速組織力量進(jìn)行地鐵運營(yíng)設備的國產(chǎn)化。目前有些城市的運營(yíng)設備，需高價(jià)從貸款國購置，車(chē)輛的價(jià)格比一般國際市場(chǎng)高出30%左右，通信、信號設備比國產(chǎn)設備高3～6倍。盲目引進(jìn)國外設備造成很大被動(dòng)，運營(yíng)費也很高。如廣州地鐵的洋設備，每年需3000萬(wàn)美元的養護維修費。上海一號線(xiàn)的96節車(chē)廂花了1.9億馬克，占德國政府對一號線(xiàn)項目貸款的1/3以上。而地鐵二號線(xiàn)運行所需的144節車(chē)廂也要全部從德國進(jìn)口。一號地鐵運行第2年的配件消耗就達1500～2000萬(wàn)元人民幣。當前國產(chǎn)地鐵車(chē)輛，國產(chǎn)供電、通訊、空調、通風(fēng)設備性能非�？煽�。如北京復興門(mén)—八王墳地鐵購買(mǎi)國產(chǎn)車(chē)輛價(jià)格僅70萬(wàn)美元左右。長(cháng)春客車(chē)廠(chǎng)在1969年研制出我國第一代地鐵車(chē)輛，運營(yíng)30多年，幾乎天天超載，可是車(chē)輛性能依舊。最近生產(chǎn)的變頻調速地鐵車(chē)輛，在伊朗德黑蘭地鐵車(chē)輛投標中，中標230輛，后來(lái)又追加訂貨174輛。但我國車(chē)輛與國外還有差距，應加強國產(chǎn)化的研究和開(kāi)發(fā)，使地鐵所有設備的國產(chǎn)化率達到70%以上，以促進(jìn)我國相關(guān)工業(yè)的發(fā)展，降低地鐵的建設成本。

　�。�4）加大地鐵行車(chē)密度，縮短列車(chē)編組長(cháng)度；車(chē)站一般應采用1層，取消集散廳層，以降低土建費用。加大列車(chē)運行密度，1.5～2min開(kāi)1列車(chē)，可以減少旅客在車(chē)站的滯留時(shí)間，這樣列車(chē)編組以6節1列為宜，改變8節1列的做法，可使車(chē)站長(cháng)度減少20%左右。另外，據實(shí)地調查，地下集散廳很少有人在那里滯留，空曠無(wú)人，目前幾乎每個(gè)車(chē)站都搞雙層，造成浪費很大。建議取消雙層車(chē)站，對客流特大的車(chē)站當兩對出入口不夠時(shí)，可考慮設雙層車(chē)站，一般不設。這樣整個(gè)車(chē)站可降低建設費、運營(yíng)費各30%以上。新建地鐵應對此予以考慮。

　　有關(guān)降低地下工程的造價(jià)的措施還有許多，如裝修的標準、通風(fēng)的方式、空調是集中設置或分散設置等方面。地鐵、地下工程從人防上如何處理、防災上如何設置、城市綠地上如何設置地下工程等諸多問(wèn)題，還需認真研究確定。

　　綜觀(guān)當今世界，有識之士已把地下空間開(kāi)發(fā)利用作為解決城市資源與環(huán)境危機的重要措施，是實(shí)現可持續發(fā)展的重要途徑�？梢灶A測廿一世紀末地球上將有1/3的人口工作、生活在地下空間中。因此，我們從事隧道及地下工程的人們，應充分認識到自己的責任重大，精心設計，精心施工，創(chuàng )造精品，造福人類(lèi)。