地下建筑工程

建造在地下或水底以下的工程建筑物

地下建筑工程是建造在地下或水底以下的工程建筑物，包括各种工业、交通、民用和军用的地下工程。地下建筑工程的历史可以追溯到远古，近代的地下建筑工程在采矿、地下交通运输、市政、工业和水工地下建筑工程等方面得到广泛的发展。但是，修建地下建筑物对地质条件要求较高，施工比较困难，工期长，一次性投资大，以及地下工作和生活条件较差（阴冷、潮湿、噪声、排烟和缺少光照等问题不易解决）。这些局限性将随着生产力的提高和科学技术的进步得到改善和克服。

工程简介

包括各种工业、交通、民用和军用的地下工程。从广义上理解，尚应计入各种用途的地下构筑物，如房屋和桥梁的基础，矿山井巷，输水、输油和煤气管线，电缆线，以及其他一些公用和服务性的地下设施。

发展简况特点

地下建筑工程的历史可以追溯到远古(见地下空间的开发和利用)。

近代的地下建筑工程，开始是在采矿、地下交通运输、市政、工业和水工地下建筑工程等方面得到广泛的发展，如矿井和巷道、铁路隧道和道路隧道、地下铁道和水底隧道、地下仓库和油库，以及各种用途的输水和其他的水工隧洞等。

在第二次世界大战期间，地下建筑物在战争防护方面的优越性受到了重视。不少国家都将一些军事设施和工厂、仓库、油库等修建在深层地下，并利用原有的许多地下工程，如城市地下铁道、大楼地下室、废旧的矿井巷道以及天然溶洞等作为防空掩蔽所和地下兵工厂。这期间，在中国的一些后方城市也陆续修建了不少防空洞。战后，地下防护工程迅速发展，修建和防护技术也更加先进。

近30年来，由于一些尖端产品的生产工艺对恒温、恒湿条件的严格要求（如精密导弹仪表等），将生产这些产品的车间设在地下更显示其优越性。为了获得更高的水头,或节省高山峡谷内大面积的地面开挖工程量,多年来在世界范围内修建了大量的水电站地下厂房及其附属洞室。在一些北欧国家(如瑞典等)，为了节约地上工程建成后的运营和维护费用（如装修、通风、取暖、照明以及平日维修保养方面耗用的资金），并与山区地面施工经过详细的技术经济比较以后，也常将一些工业建筑物改设在地下，出现了技术先进的地下工厂（车间）。

一定厚度的岩层和土层，可以承受来自地下建筑物内部的超压，能够防止和限制因在地下建筑物内部贮存高压气体引起的爆炸危害。此外，地下环境的密闭性也为防范火灾的发生和蔓延，以及为减轻环境污染提供有利条件，将核废料和工业垃圾封存于深层地下的岩洞内是一种有效的措施。但是，修建地下建筑物对地质条件要求较高，施工比较困难、工期长，一次性投资大，以及地下工作和生活条件较差（阴冷、潮湿、噪声、排烟和缺少光照等问题不易解决）。这些局限性将随着生产力的提高和科学技术的进步得到改善和克服。

分类

地下建筑物按使用功能分类

可分为：

①工业建筑。包括仓库、油库、粮库、冷库、各种地下工厂（车间），以及火电站、核电站的地下厂房等。

②民用建筑。包括各种民防（人防）工程（人员掩蔽部、指挥所和通信枢纽、救护站和地下医院等），一些平战结合的地下公共建筑，如地下街、车库、影剧院（见彩图）餐厅、招待所和物资贮存仓库，以及地下住宅等。中国西北黄土地区修建了为数众多的窑洞民居（见彩图）。

③交通运输建筑。包括铁路和道路隧道、城市地下铁道、运河隧道和水底隧道等。

④水工建筑。包括水电站地下厂房（图1）和附属洞室，以及引水、尾水等水工隧洞、电缆洞和调压井等。

⑤矿山建筑。包括各种矿井（竖井和斜井）、水平巷道和作业坑道等。

⑥军事建筑。包括各种永备的和野战工事(筑城)、屯兵和作战坑道、指挥所、通信枢纽部、人员和武器掩蔽所、飞机和舰艇洞库、军用油库、导弹发射井，以及军火、炸药和各种军用物资仓库等。

⑦公用和服务性建筑。包括给排水管道、热力和电力管道、输油和煤气管道、通信电缆道，以及一些综合性的市政隧道等。

按地质条件和建造方式分类

可分为：

①岩石中的地下建筑。包括在山地中各种新建的人工洞室、利用石灰岩地区已有的天然溶洞，以及经过加固和改造后的废旧矿坑等。

②土层中的地下建筑。包括采用明挖法施工的浅埋通道和地下室，和在深层土体中采用暗挖法施工（见隧道及地下工程施工方法）的深埋通道和洞室建筑。

按习惯称谓分类

当地下建筑独立地修建在地层内，在其地面直接上方不再有其他地面建筑物的，称为单建式地下建筑；

各种地面建筑物的地下室部分，称为附建式地下建筑。

在中国，还习惯于按军事术语进行地下建筑分类（见人防工程）。

结构形式

地下建筑物可以构筑成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上采用棋盘式和房间式的布置(图2),并可建成多层多跨的框架结构。它的横断面可以有各种不同的形状，最常见的有圆形、矩形、拱顶直墙（包括厚拱薄墙）、拱顶曲墙（当地基软弱时在底板处多加设仰拱）、落地拱、穹顶直墙等几种。

衬砌和材料

地下建筑物的衬砌可与围岩密贴，也可以离壁；既可以是整体灌筑和用砖石、砌块等模筑式的，也可以是预制装配式的和复合式的。修筑衬砌的建筑材料过去多沿用石块、砖砌体和木材，以后逐步发展为混凝土、钢筋混凝土和钢材，也有采用预应力混凝土的。对不承力的围护结构还可以采用各种塑料、波纹钢板和其他金属制品作衬砌。

施工方法

在岩石地层内的开挖，多采用矿山法和隧洞掘进机。前者常采用钻眼爆破，分部或全断面一次开挖。后者则用掘进机切削岩层一次开挖成洞。也有采用在盾构掩护下的切割式凿岩机开挖坑道。最近30年来，喷锚支护得到很大发展。采用喷锚作为初期支护，然后用模筑方法修筑整体式二次支护的复合式衬砌，能最大限度地利用围岩的自承能力，保护施工安全，得到广泛应用。

在软土地层内建造地下建筑时，其施工方法有很大的不同。它应根据建筑物的类型、当地的水文地质情况和施工条件等来确定。最常用的施工方法有：明挖法、顶管法、沉井法(见地下工程沉井法施工)、盾构法、地下连续墙法以及矿山法等。在含水地层的竖井施工中，也有采用冻结法或大钻头钻井的方法。修建水底隧道的水下段，还可以采用沉管法施工。

施工技术的发展主要表现在机械化和工业化方面，如各种大型高效综合机械化施工机具的采用，预制装配式构件的快速组装，以及现场混凝土拌和、运输和灌筑一条龙的施工组织和管理方法。

防水和防潮

对于不同使用要求的各类地下建筑物，除施作防水混凝土衬砌外，还分别采用各种类别的防水材料，包括在衬砌背后注浆防水，在衬砌表面喷涂防水胶剂，设置嵌缝材料和敷设外贴式或其他油毡类防水层等。在夏季室外温、湿度较高的地区，为避免地下建筑物内部墙面结露和仪表设备等受潮锈蚀，以及保护内部人员的健康，要求从材料、设备、土建和温、湿度控制等多方面进行综合的防潮去湿处理。此外，地下建筑物内部环境的整治，如消毒、减噪、控制有害气体浓度和适宜的人工照明等，均应作周密考虑。

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