地下空间开发利用的施工技术与挑战

地下空间开发利用的施工技术与挑战

聂守峰    刘利娜

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摘要： 本文深入研讨地下空间开发利用中的施工技术，全面剖析在地下空间开发进程中所遭遇的挑战，并提出相应的应对策略，以期为推动地下空间的高效、安全开发提供理论支撑与实践指导。

关键词：地下空间；开发利用；施工技术；挑战；应对策略

一、引言

在城市化进程持续加速的当下，土地资源愈发紧张，地下空间的开发利用已然成为解决城市发展难题的关键途径。地下空间的开发不仅能够缓解城市交通拥堵状况，增添城市公共设施容量，还能显著提高城市的土地利用效率与综合承载能力。然而，地下空间的开发利用绝非易事，它面临着诸多施工技术难题与挑战，这就迫切需要我们深入探究并摸索出切实有效的解决方案。

地下空间的开发对于城市的可持续发展至关重要。随着城市人口的不断增长和经济的快速发展，城市对空间的需求日益增大。传统的地上空间开发已经难以满足城市发展的需求，而地下空间则为城市提供了广阔的发展空间。地下空间可以用于建设地铁、地下商场、地下停车场、地下综合管廊等设施，这些设施不仅能够提高城市的功能和品质，还能为城市居民提供更加便捷、舒适的生活环境。同时，地下空间的开发利用还可以减少城市对土地的占用，保护城市的生态环境，实现城市的可持续发展。

二、地下空间开发利用的施工技术

在地下空间开发中，施工技术起着至关重要的作用。目前，常用的施工技术主要包括明挖法、暗挖法、冻结法和沉管法等。

明挖法是地下空间开发中较为常见的施工方法之一。它是在地面上直接开挖基坑，随后在基坑内进行地下结构的施工。明挖法具有施工简单、速度快、成本低等优点。这种方法对周边环境的影响较大，需要进行大量的土方开挖和支护工作。在施工过程中，需要根据地质条件和地下结构的要求，选择合适的支护方式，如土钉墙、排桩支护、地下连续墙等。同时，还需要合理安排施工顺序，确保施工安全和质量。

暗挖法是在地下进行隧道或地下结构施工的方法。它涵盖盾构法、顶管法、矿山法等多种方式。暗挖法对周边环境的影响相对较小，但施工难度大、技术要求高、成本较高。冻结法是通过在地下土层中注入冷冻剂，使土层冻结成坚硬的冻土，从而形成稳定的支护结构。冻结法适用于地质条件复杂、地下水丰富的地区。这种方法能够有效地解决地下水对施工的影响，提高施工的安全性和可靠性。然而，冻结法施工周期长、成本高，需要进行严格的施工管理和监测。在冻结法施工中，需要合理设计冻结方案，选择合适的冷冻剂和冻结设备，确保冻结效果和施工质量。

沉管法是在水底或水下进行隧道施工的方法。它是将预制好的隧道管段沉入水底，然后进行连接和密封。沉管法施工速度快、质量好，但对水文地质条件要求较高。在沉管法施工中，需要进行详细的水文地质勘察，合理设计沉管方案，选择合适的沉管设备和施工工艺，确保施工安全和质量。

三、地下空间开发利用面临的挑战

地下空间的开发利用面临着诸多挑战，这些挑战主要来自于地质条件、施工难度、安全风险和环境保护等方面。

地质条件复杂是地下空间开发面临的首要挑战。地下空间的开发往往涉及到软土地基、岩石地层、地下水等复杂地质条件。软土地基容易发生沉降和变形，给地下结构的施工和使用带来很大的困难。岩石地层则需要采用特殊的施工方法和设备，增加了施工成本和难度。地下水的存在会对施工造成很大的影响，如涌水、突泥等事故，严重威胁施工人员的生命安全。地质条件的不确定性也给施工带来了很大的风险，需要进行详细的地质勘察和风险评估。

施工难度大是地下空间开发面临的另一个重要挑战。地下空间的施工环境恶劣，空间狭小，通风、照明等条件差。地下结构的施工精度要求高，需要采用先进的施工设备和技术

安全风险高是地下空间开发必须高度重视的问题。地下空间的施工存在着坍塌、透水、瓦斯爆炸等安全风险。这些安全风险给施工人员的生命安全带来了严重威胁，需要加强安全管理和风险防控。在施工过程中，需要建立健全安全管理制度，加强对施工人员的安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和操作技能。同时，要加强施工现场的安全管理和监督，及时发现和消除安全隐患。

环境保护要求高也是地下空间开发面临的挑战之一。地下空间的开发对周边环境的影响较大，如地面沉降、地下水污染等。在地下空间的开发过程中，需要采取有效的环境保护措施，减少对周边环境的影响。

四、应对地下空间开发利用挑战的策略

为了应对地下空间开发利用面临的挑战，我们可以采取以下策略。

加强地质勘察是首要任务。在地下空间开发前，应进行详细的地质勘察，全面了解地下土层的性质、地下水的分布等情况。通过地质勘察，可以为施工方案的制定提供科学依据，避免因地质条件不明而导致的施工风险。在地质勘察过程中，应采用先进的勘察技术和设备，提高勘察的精度和效率。

采用先进的施工技术和设备是关键。应积极引进和采用先进的施工技术和设备，如盾构机、顶管机、冻结法施工设备等。这些先进的施工技术和设备能够提高施工效率和质量，降低施工风险

加强安全管理至关重要。建立健全安全管理制度，明确各部门和人员的安全职责。加强对施工人员的安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和操作技能。在施工现场设置安全警示标志，加强安全防护设施的建设。注重环境保护是不可忽视的方面。在地下空间的开发过程中，应注重环境保护，采取有效的环境保护措施。五、提升地下空间开发利用水平的重要性及意义

地下空间的开发利用对于城市的可持续发展具有重要的意义。它可以缓解城市土地资源紧张的局面，提高城市的土地利用效率。同时，地下空间的开发还可以改善城市的交通状况，提高城市的综合承载能力。此外，地下空间的开发还可以为城市提供更多的公共设施和服务，提高城市居民的生活质量。

提升地下空间开发利用水平，需要不断创新施工技术和管理方法。通过采用先进的施工技术和设备，可以提高施工效率和质量，降低施工成本和风险。同时，通过加强管理，可以提高地下空间的使用效率和安全性，实现地下空间的可持续开发利用。

六、未来发展趋势及展望

智能化施工技术将得到广泛应用。通过采用先进的传感器、物联网和人工智能技术，可以实现地下空间施工的智能化管理和控制。例如，通过安装传感器可以实时监测地下结构的变形和应力情况，及时发现和处理安全隐患。

绿色施工技术将成为主流。在地下空间开发过程中，将更加注重环境保护和资源节约。采用绿色施工技术，如地下水资源循环利用、建筑垃圾减量化等，可以减少对环境的影响，实现地下空间的可持续开发利用。

可持续发展理念将深入人心。在地下空间开发利用中，将更加注重长期规划和综合效益。通过合理规划地下空间的功能和布局，可以实现地下空间的高效利用和可持续发展。还将加强对地下空间的管理和维护，确保地下空间的安全和稳定运行。

七、结论

地下空间的开发利用是城市发展的必然趋势，但也面临着诸多施工技术难题和挑战。我们应加强对地下空间开发利用的研究和探索，不断创新施工技术和管理方法，提高地下空间的开发利用水平。我们还应注重环境保护和安全管理，实现地下空间的可持续开发利用。在未来的发展中，我们应积极引进和采用先进的施工技术和设备，加强对施工人员的培训和管理，提高地下空间开发的质量和效率。政府、企业和社会各界应共同努力，为地下空间的开发利用提供良好的政策环境和社会支持，推动地下空间开发利用事业的蓬勃发展。

参考文献：

1卢成龙. 城市地下空间开发利用与规划研究.建筑设计及理论,2023-10.

2王万超. 城市地下空间开发利用分析.工程地质学,2019-10.

3王万超. 城市地下空间开发利用分析.工程地质学,2019-11.

4杨文韬. 城市地下空间开发利用规划与管理研究.建筑科学,2024-04.