地下建築工程

建造在地下或水底以下的工程建築物。包括各種工業、交通、民用和軍用的地下工程。從廣義上理解，尚應計入各種用途的地下構築物，如房屋和橋樑的基礎，礦山井巷，輸水、輸油和煤氣管線，電纜線，以及其他一些公用和服務性的地下設施。

地下建築工程的歷史可以追溯到遠古(見地下空間的開發和利用)。近代的地下建築工程，開始是在採礦、地下交通運輸、市政、工業和水工地下建築工程等方面得到廣泛的發展，如礦井和巷道、鐵路隧道和道路隧道、地下鐵道和水底隧道、地下倉庫和油庫，以及各種用途的輸水和其他的水工隧洞等。

在第二次世界大戰期間，地下建築物在戰爭防護方面的優越性受到了重視。不少國家都將一些軍事設施和工廠、倉庫、油庫等修建在深層地下，並利用原有的許多地下工程，如城市地下鐵道、大樓地下室、廢舊的礦井巷道以及天然溶洞等作為防空掩蔽所和地下兵工廠。這期間，在中國的一些後方城市也陸續修建了不少防空洞。戰後，地下防護工程迅速發展，修建和防護技術也更加先進。

近30年來，由於一些尖端產品的生產工藝對恆溫、恆濕條件的嚴格要求（如精密導彈儀錶等），將生產這些產品的車間設在地下更顯示其優越性。為了獲得更高的水頭，或節省高山峽谷內大面積的地面開挖工程量，多年來在世界範圍內修建了大量的水電站地下廠房及其附屬洞室。在一些北歐國家(如瑞典等)，為了節約地上工程建成后的運營和維護費用（如裝修、通風、取暖、照明以及平日維修保養方面耗用的資金），並與山區地面施工經過詳細的技術經濟比較以後，也常將一些工業建築物改設在地下，出現了技術先進的地下工廠（車間）。

一定厚度的岩層和土層，可以承受來自地下建築物內部的超壓，能夠防止和限制因在地下建築物內部貯存高壓氣體引起的爆炸危害。此外，地下環境的密閉性也為防範火災的發生和蔓延，以及為減輕環境污染提供有利條件，將核廢料和工業垃圾封存於深層地下的岩洞內是一種有效的措施。但是，修建地下建築物對地質條件要求較高，施工比較困難、工期長，一次性投資大，以及地下工作和生活條件較差（陰冷、潮濕、雜訊、排煙和缺少光照等問題不易解決）。這些局限性將隨著生產力的提高和科學技術的進步得到改善和克服。

地下建築物按使用功能分類可分為：

①工業建築。

包括倉庫、油庫、糧庫、冷庫、各種地下工廠（車間），以及火電站、核電站的地下廠房等。

②民用建築。

包括各種民防（人防）工程（人員掩蔽部、指揮所和通信樞紐、救護站和地下醫院等），一些平戰結合的地下公共建築，如地下街、車庫、影劇院（見彩圖）餐廳、招待所和物資貯存倉庫，以及地下住宅等。中國西北黃土地區修建了為數眾多的窯洞民居（見彩圖）。

③交通運輸建築。

包括鐵路和道路隧道、城市地下鐵道、運河隧道和水底隧道等。

④水工建築。

包括水電站地下廠房（圖1）和附屬洞室，以及引水、尾水等水工隧洞、電纜洞和調壓井等。

⑤礦山建築。

包括各種礦井（豎井和斜井）、水平巷道和作業坑道等。

⑥軍事建築。

包括各種永備的和野戰工事(築城)、屯兵和作戰坑道、指揮所、通信樞紐部、人員和武器掩蔽所、飛機和艦艇洞庫、軍用油庫、導彈發射井，以及軍火、炸藥和各種軍用物資倉庫等。

⑦公用和服務性建築。

包括給排水管道、熱力和電力管道、輸油和煤氣管道、通信電纜道，以及一些綜合性的市政隧道等。

按地質條件和建造方式分類 可分為：

①岩石中的地下建築。包括在山地中各種新建的人工洞室、利用石灰岩地區已有的天然溶洞，以及經過加固和改造后的廢舊礦坑等。

②土層中的地下建築。

包括採用明挖法施工的淺埋通道和地下室，和在深層土體中採用暗挖法施工（見隧道及地下工程施工方法）的深埋通道和洞室建築。

按習慣稱謂分類 當地下建築獨立地修建在地層內，在其地面直接上方不再有其他地面建築物的，稱為單建式地下建築；各種地面建築物的地下室部分，稱為附建式地下建築。在中國，還習慣於按軍事術語進行地下建築分類（見人防工程）。

地下建築物可以構築成隧道形式，也可以和地面房屋相似，在平面布局上採用棋盤式和房間式的布置(圖2),並可建成多層多跨的框架結構。它的橫斷面可以有各種不同的形狀，最常見的有圓形、矩形、拱頂直牆（包括厚拱薄牆）、拱頂曲牆（當地基軟弱時在底板處多加設仰拱）、落地拱、穹頂直牆等幾種。

襯砌和材料　地下建築物的襯砌可與圍岩密貼，也可以離壁；既可以是整體灌築和用磚石、砌塊等模築式的，也可以是預製裝配式的和複合式的。修築襯砌的建築材料過去多沿用石塊、磚砌體和木材，以後逐步發展為混凝土、鋼筋混凝土和鋼材，也有採用預應力混凝土的。對不承力的圍護結構還可以採用各種塑料、波紋鋼板和其他金屬製品作襯砌。

施工方法　在岩石地層內的開挖，多採用礦山法和隧洞掘進機。前者常採用鑽眼爆破，分部或全斷面一次開挖。後者則用掘進機切削岩層一次開挖成洞。也有採用在盾構掩護下的切割式鑿岩機開挖坑道。最近30年來，噴錨支護得到很大發展。採用噴錨作為初期支護，然後用模築方法修築整體式二次支護的複合式襯砌，能最大限度地利用圍岩的自承能力，保護施工安全，得到廣泛應用。

在軟土地層內建造地下建築時，其施工方法有很大的不同。它應根據建築物的類型、當地的水文地質情況和施工條件等來確定。最常用的施工方法有：明挖法、頂管法、沉井法(見地下工程沉井法施工)、盾構法、地下連續牆法以及礦山法等。在含水地層的豎井施工中，也有採用凍結法或大鑽頭鑽井的方法。修建水底隧道的水下段，還可以採用沉管法施工。

施工技術的發展主要表現在機械化和工業化方面，如各種大型高效綜合機械化施工機具的採用，預製裝配式構件的快速組裝，以及現場混凝土拌和、運輸和灌築一條龍的施工組織和管理方法。

防水和防潮　對於不同使用要求的各類地下建築物，除施作防水混凝土襯砌外，還分別採用各種類別的防水材料，包括在襯砌背後注漿防水，在襯砌表面噴塗防水膠劑，設置嵌縫材料和敷設外貼式或其他油氈類防水層等。在夏季室外溫、濕度較高的地區，為避免地下建築物內部牆面結露和儀錶設備等受潮鏽蝕，以及保護內部人員的健康，要求從材料、設備、土建和溫、濕度控制等多方面進行綜合的防潮去濕處理。此外，地下建築物內部環境的整治，如消毒、減噪、控制有害氣體濃度和適宜的人工照明等，均應作周密考慮。