【專家分析】開發深層地下空間不僅需要技術支撐

越長越高的大都市也將越挖越深，深層地下空間開發是重要的技術支撐。日前，由上海院士中心舉辦的“城市深層地下空間開發利用”專題研討會上，各方專家就深層地下空間如何開發提出各種意見。

40米以下空間開發缺乏研究

根據現有分類，0至-15米為地下淺層，-15至-40米為地下中層，-40米至-100米為地下深層。盡管新加坡、日本和部分歐洲國家有過一些研究，但總體來說，40米以下的城市深層空間開發仍是一個很新的研究方向。

早在2004年，上海市科委就發起了對地下空間的重大工程專項研究；去年底，市科委又委托上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司聯合上海市地質調查研究院、同濟大學等機構，專門對深層地下空間的開發利用開展研究。目前，上海城區深層地下空間的利用已開始起步，地鐵四號線修復工程基坑開挖深度達41.5米，正在建設中的北橫通道工程其利用地下空間的深度也已達48米，深度超過40米路段長達2.6公里。

地質環境需適宜分區評價圈

更多設施轉移“深地”實屬無奈。上海市政工程設計研究總院城市交通與地下空間設計研究院院長俞明健透露，一方面，上海市地面和中淺層地下空間資源利用已趨飽和；另一方面，作為特大型城市，上海的人口壓力逐年遞增——研究深層地下空間資源開發的可能性已是箭在弦上。不過，要讓“城市之根”扎進百米深的黑暗地下，不僅需解決深層地下空間開發利用的功能設想與布局，更要建立地下空間開發利用的地質環境適宜分區評價圈，以及深層重大地質問題的解決方案等。“在上海這樣一座城市，深層到底是什么概念？這是先要搞清楚的。”俞明健告訴記者，深層地下空間的開發，實際上包含兩層意思：空間利用和資源利用。目前，在中淺層地下空間開發技術已經成熟的情況下，深層地下空間的系統利用還有很長的路要走。

在此基礎上，項目組提出了一系列深層地下空間利用的規劃設想：可以成為“海綿城市”深隧系統的理想所在地；實驗室、需要特殊加工的產品生產地可以在深層地下空間安家落戶。此外，“深地”里阡陌縱橫，又可以蛛網般密布著各類地下交通運輸設施。從國外來看，包括日本等發達國家，都有深層地鐵、深層高速公路。據悉，日本正在研究深層地下的集裝箱物流系統。

展望未來上海，如果深層地下空間以物流為主導，塵土飛揚的集卡都在深層地下默默穿行，形成一個自動化貨物運輸的地下物流……

比技術更難的是統一規劃

地下40米，相當于15層樓的高度，挖這么深，安全嗎？對此，上海市規劃和國土資源局副總工程師張先林做過分析，上海在地下40至100米的范圍空間內主要是粘土和沙礫，這樣的地質條件相對于中淺層來說更加穩定。就開挖技術而言，中國工程院院士、防護工程專家錢七虎說，上海在地下空間開發、減震方面經驗豐富，技術成熟。

其實，比深挖技術更難攻克的是統一規劃。“這是一個老大難問題。”中國工程院院士、防護工程專家錢七虎院士指出，上海擁有諸多地下商場、地下倉庫、地下變電站、越江隧道等，地下空間無論從工程數量還是結構規模上在國內都名列前茅，但是由于前期缺乏統一規劃，這些地下空間各自為政，在物理空間上難以形成互聯互通的統一格局。

目前，我國城市地下空間的開發利用正在以前所未有的速度發展。北京、上海、廣州、深圳、南京等10多個城市的軌道交通線路已超過600公里，已經批準軌道交通規劃的城市有17個，還有20多個城市正在籌建地鐵和輕軌等軌交設施。隨著淺中層地下空間開發日趨飽和，城市勢必越挖越深。

“深層地下空間開發時，不可再忽視統一規劃。”上海市市政設計研究院地下空間院院長俞明健說，深層地下空間利用對封閉性和信息化程度要求都很高，利用的方向可定在地下交通運輸設施和地下物流方面。以地下物流為例，它采用的是全自動化的貨物運輸，以網狀通向城市各處，同時與地面時時保持“聯通”。

充分評估性價比“各種賬”

城市建設的性價比是必須考慮的因素。如今，地下空間特別是深層空間的開發仍然代價昂貴，比如，東京圈排水系統運用地下儲水設施應對暴雨，每年運行5-7次，造價高達192億人民幣；而位于地下50米的巴黎下水道，規模遠超巴黎地鐵，其維護工人就有1300人，日常花銷也不菲。因此，在深層地下空間開發項目上馬前，必須充分評估該城市受災損失和開建成本。

錢七虎說，畢竟深層地下空間開挖技術比較難，因為不能明挖，只能暗挖，這些復雜技術的經濟賬還是要深入研究。而且，40米到100米的深度中，上海地區的含水層中有大量化學物質，這些物質對地下空間結構材料是不是會有影響，影響程度如何，都需要對使用的材料做更為深入的研究，加強防水滲漏。

市建委總工程師劉千偉建議，上海可以更多考慮對既有的建筑地下空間開發利用，以及相關地下空間的連通等，并及時補上缺全壽命管理的“短板”。目前，地下設施運維養護都是按年限來，基于科學數據的全生命管理，還無法滲透到從監測評估到運維策略，以及后續快速修補技術的各個方面。

建立地下空間開發的全生命管理，必須依靠全面細致、實時更新的地下空間信息系統。據介紹，上海地下空間信息數據分布在各相關單位和相關項目。如果能把這些信息集合成城市地下空間“大數據”，不僅可以提高地下空間的運維效率，更能給地下空間里的城市安全提供預報和預警。

【未來展望】上海地下空間開發大有可為

應該說，地下綜合管廊還只是地下空間開發利用中很小的一部分。記者從有關方面獲悉，在新一輪上海市城市總體規劃中，地下空間開發利用規劃作為專項規劃內容之一。從去年4月1日開始實施的《上海市地下空間規劃建設條例》（以下簡稱《條例》），是國內首部地下空間地方性法規。該《條例》提出，先行建設的地下項目必須按照規劃要求預留連通位置；后續建設的地下建設項目必須與先建的項目實施連通。

管網數據務求準確

在全球范圍內，城市地下空間開發利用的初級階段是以建設城市基礎設施為主。在基礎設施基本滿足城市發展需要的前提下，逐步開發有人地下空間。

上海城市道路下埋設有給水、排水、燃氣、電力、信息通信、熱力、航油管道等7大類23種管線，但是管網信息不全、數據失準的問題較為嚴重。為此，《條例》要求建設單位必須在地下管線工程覆土前，通知測繪單位實施跟蹤測量。

地下空間開發具有不可逆性，地下工程一旦完工后，不僅難以通過重建來彌補既有缺陷，而且局部工程的設計失誤可能致使整個區域相關地下空間的互連互通難以實現。在總結以往經驗和教訓的基礎上，《條例》倡導集中開發區域的管理機構可以對地下空間實施整體設計、統一建設。

舒適性是核心問題

據了解，上海的地下空間開發利用目前正處在更高一級的階段，即以節約城市用地、改善城市生態環境為總體目標，遵循“人在地上，車在地下”、“人在地上，物在地下”、“人的短時間活動在地下、長時間活動在地上”的基本理念，實現城市和諧、可持續發展。

上海城市規劃設計研究院相關人士介紹說，傳統的地下空間由于密閉性特點，存在天然光線不足、通風不暢等缺陷，這些是地下空間舒適性設計的重點，也是地下公共空間需要克服的核心問題。

規劃將關注新技術和新科技的運用，如通過引入自然采光和自然通風等技術，既帶給市民舒適、宜人的地下環境，同時還可降低地下空間使用過程中對能源的消耗，減少廢氣和噪聲的產生，從而實現節能環保的目標。

【經典案例】張楊路、松江大學城、安亭新鎮、世博園區……

盤點那些我們腳下的綜合管廊

記者調查發現，上海建設地下綜合管廊，其實可以追溯到上世紀70年代，最初是應用于工業生產。目前已經建成運營的綜合管廊主要分布在寶鋼工業園區、浦東張楊路、松江大學城、嘉定安亭新鎮、世博園等區域。當時，這幾條綜合管廊的建設總體上處于國內領先水平。眼下，除工業用管廊系統外，本市運營的市政地下綜合管廊總長度約為25公里。

■寶鋼工業園區進入20世紀70年代，在經濟建設的要求下，我國開始借鑒當時國外先進經驗，引入綜合管廊。在上海寶鋼建設過程中，采用日本的建設理念，建造了工業生產專用綜合管廊系統，長度約為15公里。

■張楊路張楊路共同溝是我國大陸首條規模較大、距離較長的地下綜合管廊，1994年建設。位于浦東新區張楊路南北兩側人行道下，西起浦東南路，東至金橋路，全長11.125公里，最寬處5.9米，內部空間凈高2.1米，頂部離地面平均1.5米，分電力室與燃氣室兩組相互隔離的倉室。其中，電力倉兩邊分別設置電力、通信電纜支架，各可架設五層電纜，中央敷設上水管道；燃氣倉寬1.9米，凈高2.1米。

作為當時參與設計的專家，束昱教授告訴記者，這條地下綜合管廊當時是在開展專題研究、并充分學習借鑒日本及我國臺灣地區成功經驗的基礎上，進行規劃、設計、建設，特別是在燃氣管入溝的相關安防配套技術設計等方面進行了集成創新。作為城市市政基礎設施集約化、廊道化、現代化的重要標志，在國內引起巨大反響。由于多種原因，目前電力、通信、上水等管線已經啟用，燃氣倉已經調整為超高壓電力電纜倉使用。

事實上，作為我國第一條現代化的城市地下管廊，張楊路共同溝之于后來乃至未來的相關工程，影響不僅體現在設計上，也有維護運營方面的借鑒意義。

■松江大學城在松江大學城的建設過程中，也引入實施了地下綜合管廊，2003年建成，長度約為0.323公里。

■安亭新鎮結合當時上海重點發展的“一城九鎮”，在嘉定安亭新鎮實施了我國第一條設在新鎮居住區的網絡化綜合管廊，2002年正式開工建設，2004年建成，長度約為5.78公里，創造了我國大城市衛星城鎮綜合管廊規劃建設的“第一”。

■世博園2007年在上海世博園區建成地下綜合管廊，是國內首條使用“像造汽車一樣造房子”的預制裝配技術的管廊。這條管廊長約6公里。束昱教授認為，這條管廊的意義在于，開啟了我國大型國際展覽園區的展期配套服務與展后高強度再開發的超前配套建設先河。而且，結合這條綜合管廊建設，本市研究創建了技術標準——《2010中國上海世博會園區管線綜合管溝工程技術規范》，研究制定了管理法規——《2010中國上海世博會園區管線綜合管溝管理辦法》，為后續國家層次的技術標準和管理政策法規制定提供了范例。

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雨果的《悲慘世界》中，冉·阿讓從下水管道里逃跑的情節，想必很多人都有印象。現在看來，那條下水管道可以說是比較原始的地下空間設施。而世界上第一條地下綜合管廊就誕生在1832年的巴黎。

所謂地下綜合管廊，是指在城市道路下面建造一個市政共用隧道，將電力、通信、供水、燃氣等多種市政管線集中在一體，實行“統一規劃、統一建設、統一管理”，以做到地下空間的綜合利用和資源的共享。傳統市政公用管線各自為政地敷設在道路的淺層空間內，因管線增容擴容不但造成了“拉鏈路”和“蜘蛛網”現象，而且導致管線事故頻發，極大影響城市的安全運行。