2022年地下空间开发利用中的几个环境问题 .pdf

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1、文章编号 :10012831X(2002) 0220168204地下空间开发利用中的几个环境问题叶四桥,陈洪凯(重庆交通学院岩土工程研究所,重庆 400074)摘 要 :本文主要就地下空间开发利用中防水、 防潮 、 采光、通风 、 防灾等几个关键问题进行分析;并论述了这些问题的特殊性、 重要性 ,及通常解决这些问题的办法。关键词 :地下工程 ; 防潮 ; 采光 ; 通风 ; 防灾中图分类号:TU92 文献标识码 :A引言从古人类居住的天然洞穴,到现代工业社会各种地下建筑,人类对地下空间的开发利用已不可同日而语 。当今地下工程的设计施工理论与技术已相当成熟,安全性 、 耐久性 、 适用性已能够得

2、到保证 。目前 ,特别是在人口稠密的城市地区,地下空间已被广泛地用来修筑功能各异的建筑物;如生产车间 、 人防工程 、 军事掩体 、 隧道、地铁 、 地下街 、 居住娱乐场所 、 地下车库 、 地下水电站乃至粮库、 石油等战 略 物 资 储 备 库 、 危 险 品 仓 库 、 冷 库 等 结 构物1 - 7。据统计,20世纪90年代,世界上已有100多个城市修建了地下铁道,线路总长达5000 公里 ;全世界地下水力发电站数目突破400座 ;在发达国家已逐渐将地下商业街、 地下停车场、 地下铁道及地下管线等连为一体,成为多功能的地下综合体。国内北京 、 天津、上海 、 广州等已修建了地铁,很多城

3、市的人防工程、 地下商业街的建设也呈突飞猛进之势 。地下空间的广泛应用有两方面的原因。第一 、城市扩张用地的限制及人口压力,要满足人们对城市功能的需求,人们不得不把目光转向地下;第二 、地下建筑由于地处岩土体中故有较好的防护性能,能抵御或减轻包括核武器在内的空袭、 爆炸及地震 、 飓风的破坏,地下具有良好的热稳定和密闭性,可提供恒温 、 恒湿 、 超净 、 安静的生产生活空间。开发应用地下空间也必须面对独特的困难,如采光 、 通风 、 防水防潮 、 安全防灾等,由于不会危及结构安全 ,常引不起足够的重视,如果解决不好也会影响其功能的发挥,危害人体健康,造成经济损失 ,甚至带来灾难。1防水防潮地

4、下工程防水防潮主要指防涌水、 渗漏和潮湿等问题 ,就目前看来地下工程普遍存在的问题是潮湿问题8 。地下工程在修建和运营中,由于处于地下 ,复杂的地质环境决定了可能发生涌水、 壁面结露 、 室内空气湿度可高达90 %100 %等问题 。潮湿的地下环境可危害人体健康,使金属生锈,贮藏的物资受潮变质,毁坏电器设备。地下工程防水防潮是一种综合性的技术措施,合理的工程勘察定点 ,合理的设计,良好的施工质量,科学的维护管理等都不可忽视。任何一个环节出问题都会带来严重后果。应本着以防为主,以除为辅的原则,综合设计 、 施工 、 通风设计等来处理。地下工程在施工或建成后发生涌水都会带来严重危害 ,是不容置疑的

5、。地下工程涌水也很难处理 ,在工程完工后很难搞清楚涌水位置,即使找到了 ,堵漏时也必须破坏结构物,修复麻烦 ;所以最好就是在设计施工过程中圆满解决地下水渗水问题。发现渗水问题应彻底解决,不留后患 。通常的做法是对渗水点进行注浆堵漏,为保险起见可在结构物外部设置中心盲沟和泻水洞,及时排放零星地下水9 ,在结构物外层涂抹防水涂料,隔断地下水进第22卷 第2期2002年6月地 下 空 间UNDERGROUND SPACEVol. 22No. 2Jun. 2002收稿日期:2002203215作者简介:叶四桥(19782) ,男,湖北人,硕士,研究方向为“岩土 、 结构 、 材料相互作用” 。? 19

6、94-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 入结构物内部的通道等措施。防潮要求高的重点工程有人采用动防水材料涂抹壁面,由于该材料可与结构物同伸缩,可有效避免因开裂、 伸缩等引起的涂层失效10。位于南昆铁路的家竹箐隧道全长4990m,是南昆铁路的重点工程之

7、一。1995年 9 月16日暴雨后发生大涌水,415m的涌水段日涌水量达 80400m3,水淹深度最高达6m,五次造成停工。后采用注浆止水,结合中心盲沟和泻水洞,圆满解决了涌水问题,保证了施工进度。如果只采取零时措施止水,而在运营中因暴雨引发涌水则后果不堪设想 。地下工程防潮在运营中更显得突出。潮湿通常指的是相对湿度大于75 %的空气湿度条件。被覆层的渗漏 、 外部湿空气向地下结构内渗透、 施工水分的散发 、 壁面散湿等均会引起潮湿。地下工程的防潮通常要结合通风处理,想方设法控制、 减小 、杜绝潮湿来源。首先是防,通常做法有严格控制工程内部水分散发,分区密闭防潮,密闭不供人员出入的坑口,进 、

8、 排风和排烟口的密闭,人员出入口设置防潮密闭门、 空气幕等措施,综合处理满足工程的防潮要求;其次是除,通常做法为引进干燥的自然风除湿,内部加热与通风除湿,氯化钙 、 硅胶等固体吸湿剂除湿,液体降湿,氯化锂转轮除湿机除湿,冷冻降湿机除湿等措施。对于特定的工程,可结合防潮要求采用经济合理的综合措施达到防潮目的。2 地下采光天然光照环境能满足人们生理(视觉 ) 、 心理和美学需要,但天然光线不足是地下空间中的一个缺点 ,目前只有通过人工照明措施弥补其不足,克服人进入地下空间后感觉昏暗、 封闭等感觉,尽力创造一种稳定的、 符合人视觉特点的光照环境。211 避免出入口照度反差过大当行车入隧道时,如隧道内

9、光线过暗,常会产生 “黑洞” 现象 ,出隧道时则产生 “白洞”现象 ,常造成安全隐患,更不用说带来人视觉和心理的不适。具体说来,使室内外的光照反差减至最小。白天应使地下工程出入口处照度高于内部照度,并尽可能的接近室外天然光线的照度;且由内至外的照度强弱变化梯度要尽量小,使人行进中视觉能逐步适应照度的变化,而不会产生不适感。晚上则相反,出入口的照度应内强外弱地渐变,出口处可昏暗一些 ,以适应外部地面较暗的光环境。具体建筑的光环境控制要视建筑位置内外照度实际情况按以上原则具体设计。212 选择合适的照度国家照度标准(JIS) 规定 ,百货商场等营业场所内照度应为300 700Lx,重点部位为150

10、03000Lx。而实际情况是我国很多地方达不到该标准 ,常造成昏暗的地下环境,使人感觉不适。如吉林省吉林市中心地下商场照度为110Lx,邯郸市站前地下商场平均照度仅为63Lx,大大低于国家标准 。从我国实际情况和经济合理的原则出发,实践表明地下工程中人流量大的公共场所平均照度应达到 300700Lx,通道可稍低一些,对钟表 、 首饰 、书籍和其它精细物品商场照度应提高到10003000Lx。213 合适光源及天然光线的利用常用的荧光灯较省电,应用较多,但其光偏冷,不宜单用 ,可混合白炽灯和其它光源,使内部光环境尽可能接近太阳光光谱。对外部光线的利用也是很重要的一方面,是改善地下空间环境的较好方

11、法。天然光线是最好的光源 ,不但起采光作用,也是人体健康所不能缺少的 。缺少太阳光的照射会影响人体健康早已被现代医学所证实。长期身处地下或室内连皮肤都会呈现一种病黄色。在地下建筑中能见到自然光也是人身处地下时很好的心理暗示,有利于抵制不良心理反应 。所以只要有可能就应尽可能的利用天然光线 。这方面通行的做法是设置下沉式广场、 影院 、 通道等 ,既拓展创造了地下风景,也提供了天然光线11 ;还可以设置天窗、 天井、部分玻璃屋顶等,增加自然光进入通道。如德国汉诺威的地下商业街采用了“下沉”方式 ,它布置了许多大型采光井,下沉式庭园与自动扶梯结合在一起,700多米长的地下商业街光线充足、 空间富于

12、变化、 交通及人员疏散也非常方便。3空气品质及通风人体对空气环境的要求有清洁程度、 舒适的电化学性能、 合适的温度湿度和恰当的气流速度等12 - 13。地下空间中也不例外。由于其特有的密闭性而使通风显得尤其重要。湿度防潮前已述及,地下建筑温度控制由于地温的恒定,如没有特殊要求本身就能满足冬暖夏凉的要求。故重点讨论以下几个问题 。311 空气清洁度空气中氧气含量约占21 %(体积比 ) ,5 %为维9612002年第2期 叶四桥等:地下空间开发利用中的几个环境问题? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All

13、 rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 持生命的最低限度。人体每小时需要吸入氧气01018m3,按室内人员的多少即可确定所需要的新风量 。二氧化碳的含量约为0103 %,地下建筑中易出现二氧化碳含量过高,达 115 %时呼吸深度增加 ,听力稍微下降,215 %时会出现头痛、 目眩 、 恶心 、 视觉识别域下降等不适。氧气减少和二氧化碳增加是同步发生的,地下建筑中必须加强通风

14、,保证人所需要的新鲜空气量。有人提出综合实际情况和经济因素,建议二氧化碳含量控制在01070. 17%内,最高不超过012 % ,氧气应保持在17 %以上 。日本提出的室内二氧化碳含量为011 %。美国的ASHRAE Standard62 - 1981 中提出 ,当二氧化碳 浓 度 为 0125 %时 , 所 需 的 最 低 通 风 量 为8149m3/ (小时?人 ) 。可参照选用。空气中浮游粒子含量人们通常用含尘量来描述 ,一 般 室 内 含 尘 量 标 准 规 定 为 不 超 过 0115mgm3。 地下工程中通常能够满足,也就是为什么微尘车间常建在地下的原因。浮游微生物的含量一般认为每

15、立方米空气中细菌总数不超过1500个。地下建筑中易滋生有害微生物和真菌等,严重危害人体健康。人员多时细菌含量常严重超标,可采取适当的灭菌措施,净化空气 。独联体空气清洁度标准要求为夏季细菌总数低于1500个/m3,冬季低于4500个/m3为清洁空气 。312 电化学性能空气的电化学性能以负离子浓度和单极性系数来衡量 ,负离子浓度越高单极性系数越小,其电化学性能也越好,人体也越感舒适。空气中负离子含量不足,会使人出现头晕、 烦闷 、 乏力、记忆力下降等不适现象。目前国内外还没有统一的负离子浓度标准,一般认为应大于1000个/cm3,至少不低于 200300个/cm3。增加地下工程中负离子浓度的方

16、法除适当增加新风量和改善空气含尘、 含湿状况外 ,必要时在通风系统中增加负离子发生器是比较有效的4 。313 气流速度室内空气流速影响到人体散热。尽管温度湿度环境良好,但风速过大使人感觉寒冷,过小则有闷热感 。地下工程中缺少自然通风,应保证机械通风的适当风速,使送入的空气到达人活动范围时保持舒适的流速。按国家标准夏季气流速度可略大,为 0. 20. 5m/s,湿热环境取大值;冬季可保持在0. 1 0. 2m/s。由上述三点可知地下工程的通风是一个综合考虑空气清洁度、 电化学性能、 气流速度 、 温度、湿度等因素的系统工程。对于具体工程应结合应用要求 ,可参阅暖通设计规范等,综合采用各种通风及洁

17、净空气的辅助措施,来保证地下工程中的空气品质 ,满足人体健康舒适的要求。4安全防灾这里的安全防灾不涉及结构安全,只讨论由于地下工程的一些特点而带来的安全上的特殊考虑。由于地下工程的封闭特性,其抗御外部灾害的能力是优良的 ,但对于内部灾害,往往易造成重大事故。特别是内部的火灾、 爆炸 、 有毒气体的泄露等。它们带来的灾害是和密闭性、 通风条件差、 人员疏散困难等结合在一起的。火灾和爆炸 、 气体泄露也是紧密相连的,地下空间中一旦可燃气体达到一定浓度,经引发发生爆炸,进而并发火灾。在地下工程中火灾蔓延和烟的流动方向与人员撤离的方向一致 ,且在地下工程中人的方向感差,通道不畅,在混乱情势下难以逃生。

18、有毒气体本身会使人中毒身亡 ,地下工程中火灾的烧伤、 窒息 、 中毒和高温热辐射等效应对人身安全的危害,比地面建筑要严重得多 。一旦发生后果不堪设想,损失掺重 。前几年,莫斯科地铁恐怖袭击中的爆炸,日本东京地铁沙林毒气袭击都造成严重损失,恐怖分子选择了人员集中 、 疏散困难 、 通风不畅的地铁,肯定是经过精心考虑的 。所以地下工程防灾课题比地面建筑显得更为突出 。地下工程在防灾设计上、 人员疏散 、 通道设置 、通风设计上应按有关规范特殊处理,应有一套有效的报警、消防 、 疏散系统,保证地下工程的防灾安全 。5结 语地下工程的突出优点决定了其在当今社会的广泛应用 ,但也正因为其身处地下的特殊环

19、境,给生产生活某些方面也带来了很多的不便。在本文论及的防水防潮、 采光 、 通风 、 防灾等方面均有较地面建筑特殊的要求。这些方面如果解决不善,轻则带来不便 ,影响人体健康,造成经济损失,重则发生人员伤亡等恶性事故。尽管不影响结构安全,在地下工程应用中也应引起足够的重视,并妥善解决,为人们提供安全、 舒适的学习 、 生活 、 工作 、 娱乐 、 出行等地下康乐空间,造福于民 。071地 下 空 间 第22卷? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料

20、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 参考文献:1 陈立道,朱雪岩 1 城市地下空间规划理论与实践M.上海:同济大学出版社,1997 :1722312 王璇,束昱,侯学渊 1 城市地下空间开发利用与基础设施建设J .地下空间,1994 ,Vol. 15 , No. 513 沈志敏 1 现代城市与地下建筑J .地下空间,1995 ,Vol. 15 , No. 214 陈之毅,沈祖炎 1 城市地下空间利用与可持续发展J .地下空间

21、,2001 ,Vol. 21 , No. 315 王文卿 1 城市地下空间规划与设计M.南京:东南大学出版社,2000:321916 王璇,束昱 1 城市的可持续发展与地下空间的开发利用J .地下空间,1997 ,Vol. 17 , No. 317 李夕兵,冯涛 1 岩石地下建筑工程M.长沙:中南工业大学出版社,1999 :12918 程绍仁 1 地下工程防潮除湿M.北京:国防工业出版社,1990:127319 张祉道,白继承 1 家竹箐隧道高瓦斯大变形大涌水的整治与对策J 1世界隧道,1998 ,第1期:1210110 程晓,俞志强 1 防水材料的动防水性J 1 世界隧道,1998 ,第3期

22、 111 李雄飞,赵亚翅,王悦,等 1 国外城市中心商业区与步行街M.天津:天津大学出版社,1990 ,pp9223112 荣国华 1 住宅的空气品质与全面通风J .通风除尘,1998 ,第2期 113 地下建筑暖通空调设计手册编写组1 地下建筑暖通空调设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,1983 :1210114 鲜于方庚 1 空气负离子技术在人防工程中的应用J .地下空间,1985(4) :122161(上接第 167页)日增重为783g,分别比冬季和夏季高86143%和80183 %。春季的料肉比为3194 1 ,分别比冬 、 夏季高 5129 %和 3167%。发病率和死亡率则以春季

23、最低 ,分别为 2184 %和 0109 % ,其余季节的发病率由低到高依次为秋、 夏、 冬季 。其中冬季发病率比春季高28176个百分点,夏季比春季高18176个百分点 。其他季节的死亡率由低到高依次为冬、 秋 、 夏季 ,其中夏季死亡率比春季高0128 个百分点。在四季中冬季生产水平最低,发病率最高,与冬季舍内温度较低湿度较高和换气不足有明显的关系。夏季死亡率最高,生产水平较低则与舍内温度过高且湿度较大密切相关。我国幅员辽阔,不少地方不仅有大量的地道可用 ,而且有不少的山洞、 隧道 、 暗河等天然或人工地道可以利用 。如不计地道本身的投资,与人工制冷相比较,地道风空调工程的造价可节省投资约

24、70% ,当无现成的地道可利用时,需建造简易地道,总投资将接近人工制冷工程的造价。通过优化设计 ,电力和运行费用节省,还是可以采用的。通过辅以深井水及加热器,小猪躺卧处用保温箱等局部采暖系统 ,加以合理的建筑维护结构,达到理想的猪舍热环境 。7结语地道风空调系统是一种结构简单、 空调效果好 、 节省能源 、 使用寿命长 、 运行管理和维护简单的空调系统 。虽然其一次性建设投资较高,但可从适当减少地道的埋深和对地道的构造、 尺寸及运行参数等进行优化设计将其工程量和造价降低。同时系统可以兼用于冬季加温,使用寿命较长。对于纺织厂空调来说,地道风空调是一项有效可行的空调技术 。还应该指出的是,地道风降

25、温系统虽然一次性建设投资较高,但建成后的使用寿命很长,维护费用也很低 。因此 ,从长远的观点看仍是经济的。参考文献:1 罗继杰 1 猪舍环境工程设计J 1 暖通空调,1999(3) :3223512 牟灵泉 1 地道风降温应用M1 北京:中国建筑工业出版社,198013 赵荣义,等 1 空气调节(第三版) M1 北京:中国建筑工业出版社,199411712002年第2期 叶四桥等:地下空间开发利用中的几个环境问题? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名

26、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - the piggery. Keywords piggery; undergroundair conditioning; optimizationResearch on S ome Key Problemsin Developmentand Utilization of UndergroundS paceYE Si- qiao et al(168) Abstract In this p

27、aper, s omekeyproblemssuchas dam p - proof, day- lighting , ventilation anddisasterpreventionetcin developmentandutilization of undergroundspacewere discussed. Finally , the importance, particularity and s o2lution of theseproblemswerediscussed. Keywords undergroundproject; dam p - proof; day- light

28、ing; ventilation; disasterpreventionInvestigationon andLess on from the Fire in Maoliling TunnelJIANG Shu- ping(172) Abstract TheMaoliling Tunnel3590mlongis a twin 4 lanetunnel. It is anextralongtunnel situatedin Taizhoure 2gion ZhejiangProvinceon the Tong- SanHighwayandput into operationDec. 2000.

29、Recently, therewas a fire oc 2curred in the tunnel. In this paper, a reportis given aboutthe fire by the authorasa site investigator. Keywords tunnel; fire ; enlightenmentIs It Necessaryto HaveUndergroundExpressway Netw ork for the Urban Traffic ?HU Zheng- ying(173) Abstract In this paperthe changeo

30、f communicationmannerswith technologydevelopment is reviewed. Thetrendofurbantraffic developmentand necessityof undergroundtraffic is pointed out. The characteristicsof undergroundrailtraffic and undergroundhighwaynetw ork aswell as the role of bothin urban developmentare analyzed. It is pointedout

31、that the necessityof undergroundhighwaynetw ork in urbanplanning shouldbe considered. Keywords urbantraffic ; rail traffic ; undergroundhighwaynetw ork ; overall planningDiscussionon Built Pierof GroupedColumn with Small Pile BayZHAO Yan- ming et al(176) Abstract The built pier of groupedcolumnhasth

32、epropertyof entity working. It is more advantageous thanthe largesizehanddigpile in reducingengineeringcost, raisingthe levelof constructionmechanization andconstructiontem po.In this paper, the problemsof conditionsfor application, principlesof pile distribution, calculationof ultimatebearingcapaci

33、tyand settlementof groupedcolumn structureare discussed. Keywords small bay, groupedcolumn; built pierDiscussionon DevelopmentandUtilization of UndergroundS pace in ResidentialRegionsCHEN Li - dao(181) Abstract With the developmentof economythe requirementsfor environmentaldesignin the planning of r

34、esidentialregionsin largecities areenhanced.Basedon the principle of land conservation in combinationwith the experienceofplanningfor a residential regionin Shanghai, the function , form and modeof developmentof undergroundspaceaswell asthe economicalanalysisandcom parison arepresented. Thefeasibili

35、ty and necessityof developmentof underg 2round spacein future newresidentialregionare expounded. Keywords residentialregion; undergroundspace; environmentaldesign; modeof developmentSIR - 10H Geo- detectionRadarand Its Application in UndergroundS paceDetectionSHAO Yan (185) Abstract The systemcom po

36、sition, main technicalcharacteristics, principle of work andoperationof SIR - 10H G eo- detectionRadaris briefly introduced. The applicationof the radar in undergroundspacedetection is describedbypractical exam ples. Keywords Geo- detectionRadar; electro- magneticwave; detection; undergroundspace091UNDERGROUND SPACEVol. 22. No. 2? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -