古往今来的地下建筑

人类利用地下空间的历史，几乎与人类自身的历史一样久远。古老的先民们就穴居在天然洞穴之中。北京周口店龙骨山的洞穴内，住过距今69万年前的北京猿人，也居住过距今18000年前的我国新人——山顶洞人。正如我国最古老的典籍《易•系辞下》所说的：“上古穴居而野处。”

穴居的演化

大约六七千年前，我国就出现了人工开挖的地下居室。西安市东郊的半坡遗址是我国新石器时期仰韶文化的重要遗址。该遗址可分为早晚两期，距今约6000到3000年。遗址南部是居住区，居住区内就有很多人工开挖的袋形竖穴，这种洞穴是从地面向下挖成一个上小下大的坑，坑口有覆盖物，由坑内的木柱支撑。

古埃及法老左塞尔金字塔带有地下迷宫式建筑系统

左塞尔金字塔又称为阶梯金字塔，是埃及第三王朝法老左塞尔的陵墓，建于公元前2700年，距今有4700多年的历史。左塞尔金字塔下方有隧道，竟有6公里长，全部都是以石头建造，深埋在28米的地下，堪称地下迷宫。

土耳其卡帕多西亚中世纪地下城德林库尤的示意图

土耳其的卡帕多西亚地区，散布着四十多个地下聚居点。那里的火山凝灰岩山体被风化成一个个圆锥形的山包。在这些风化的凝灰岩山体中，开凿出了大量的地下居室群。早期的地下居室可以追溯到公元前两千多年，大部分是在山坡上开凿岩石而成的公社性住宅，后来，这里被波斯人、罗马人、拜占庭基督教徒和伊斯兰教徒相继占领。三世纪期间，基督教徒为了自卫，加强了这里地下居住系统的建造，他们建起了教堂和修道院，以后又将部分居室改成多层。据估计，七世纪时，这个社团已增长到3万居民，全部住在地下，有着广泛的联系网。

古罗马地下基督徒墓穴

古罗马地下墓穴的建造始于公元二年，大多数墓穴都有四层，有着一个体系庞大的陈列区和许多狭窄的通道和阶梯。圣多米蒂拉是已知最大的罗马地下墓穴，它包含超过2万独立墓冢，由众多曲径通幽的地窟和隧道组成。在古罗马时代，它是举行弥撒、祈祷、安葬信徒的地方，而在动荡的宗教迫害及危险时期，也曾充当基督徒的避难所，成为一个不见于地图的隐形城市。

突尼斯马特马塔地下村落

在撒哈拉沙漠北侧的突尼斯南部分布着二十多个地下聚居点，其中最大的马特马塔村是1000多年前形成的地下村落，至今山村的大多数人仍居住在地下，估计有五六千人。这里的地下居室与我国黄土高原的下沉式窑洞非常相似。首先从地面向下挖出一个圆形、方形或矩形的天井，在天井的周围横向开挖成洞，形成居室，也有的形成储藏室。中间的天井是活动场所，同时天井中还有睡摇椅，储存用水，出入通过天井的阶梯或斜坡地道通向地面。

河北保定宋辽边关古地道

河北保定宋辽边关古地道是1961年在河北峰矿区发现军事目的的古代地道，挖掘于800年前的宋朝。此外，在北雄县等地也有类似发现。在一些古籍中，也有关于利用地道作战、攻城的记载。在抗日战争中，我国华北地区的大规模地道战，都是地下建筑在军事上的应用。

龙游石窟

1992年在浙江省衢州市龙游县发现至少有24个集中地下石室群。洞室顶部呈覆斗形，洞室平均高度为二十米，洞厅面积平均达到1200余平方米。最大的一个窑洞，面积达1万多平方米。

泰晤士河隧道是第一条采用盾构技术挖掘的隧道

泰晤士河隧道只有1300英尺(约合396米)长，75英尺(约合23米)深。但是，它却是隧道工程史上具有重大意义的一个里程碑。泰晤士河隧道是第一条采用盾构技术挖掘的隧道。1825 年，盾构技术的创始人、法国著名工程师马克.布鲁内尔在泰晤士河隧道施工中使用盾构技术。

1861年伦敦地铁国王十字车站附近明挖施工场景

地铁的发源地是英国伦敦，伦敦地铁（London Underground）是世界上第一条客运地下铁路，始建于英国维多利亚时期的十九世纪六十年代，于1863年1月10日建成通车，它是世界上最古老的地下铁道。

1896 年，欧洲大陆第一条地铁在布达佩斯开通

1890 年，世界上第一条电力驱动的地下铁路也在伦敦首开。其他城市不久也纷纷仿效伦敦：布达佩斯的地铁在1896年开通，波士顿在1897年开通，巴黎通往郊区的地铁在1900年开通，纽约在1904年也都先后开通了地铁。到了1915年，伦敦的地铁开始成为一个大网络。

日本东京地铁建设

东京的轨道交通闻名于世，包括地铁和地上轨道交通，将近1000公里，其中地铁约312.6公里，曾位列亚洲第一。东京地铁第一条线路银座线于1927年12月30日正式开通运营，使东京成为亚洲第一个开通地铁的城市。

1920 年代E. Utudzhan 提出城市地下空间综合开发概念项目

上世纪30 年代的巴黎停车项目

英吉利海峡隧道建设

英吉利海峡隧道是连接英国和法国的一条铁路隧道，是世界上最长的海底隧道。该隧道于1994年开通，成为欧洲大陆和英国之间的重要交通纽带。隧道采用先进技术和严格的安全措施，成为货运和客运的高效通道。隧道的建设和运营对促进贸易和人员往来起到了重要作用。

大波士顿隧道建设（采用开放式施工方法的路段）

与地面建筑不同，地下建筑空间环境特殊，具有良好的热稳定性和密闭性，具备良好的抗灾和防护性能，但容易受潮并对通风干燥要求较高，而且地下工程施工困难，工期一般较长，一次性投资较高。其施工方法主要有三大类：明挖法、暗挖法以及明暗结合开挖法。明挖法是指一种先将地面挖开，在露天情况下修筑衬砌，然后再覆盖回填的地下工程施工方法。暗挖法就是不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工，施工方法主要包括矿山法、盾构法、顶管法等。

从古代开始，在采矿作业和其他地下结构的建设过程中开凿岩石的主要方法是使用锤子、楔子、凿子等采矿工具进行人工敲击。到了中世纪，这种方法得到了改进，把凿子安装在短柄上制成“采矿锤”。有时人们使用火烧法，用火加热矿井，随后用水冷却，导致岩体中形成许多裂缝。从17世纪初开始，使用了颠覆性的岩石破坏方法——在岩坑中凿孔放置火药的技术。

1849 年，美国费城的J. Coach发明了用于钻孔气动射孔器，爆破的速度急剧加快。1861 年，法国和意大利之间的双轨 Mont-Senis 高山隧道建设过程中首次使用了机械钻孔。1871年-1882年间，在建造第二条阿尔卑斯山隧道时，首次使用了诺贝尔的炸药、液压钻机和机械滚岩机。1825年马克.布鲁内尔发明了隧道盾构机，创造了盾构穿透岩土地下巷道的技术，首次用于泰晤士河下隧道的建设。

一种开放式地下施工方法

现代地下建筑的发展与混凝土技术密切相关。水泥混凝土诞生至今已有200年历史，1824年英国工程师JosephAspdin发明硅酸盐水泥。混凝土由于具有优于普通钢材与木材的耐久性能、不同结构尺寸与形状的施工便捷性、原材料易于获得且成本低廉等突出优点，已成为建筑工程大量使用的材料。1892 年法国工程师 F. Hennebik提出了一种建造整体钢筋混凝土结构的方法，这为确保地下建筑，特别是大横截面地下建筑的稳定性提供了可能性。1910 年，美国D. Prentiss在纽约市首次通过喷射混凝土技术创建混凝土涂层，并将其随后应用于紧固地下建筑结构。伴随纤维材料在混凝土中应用、减水剂的发明、钢筋和预应力混凝土技术的应用，混凝土领域也产生一次次技术飞跃。

人类进入21世纪的时候，出现了开发利用地下空间的新浪潮。现代人类，更加注重对于地下空间的开发利用。科技进步带来社会生产力的大幅度提高，人类逐步从原始的穴居演变至规模庞大的地下城市。人们对拓展包括地下空间在内的生存空间，发挥了无限的想象与努力，创造了一个又一个辉煌的文明成果。

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