【專家分析】開發(fā)深層地下空間不僅需要技術(shù)支撐
越長越高的大都市也將越挖越深，深層地下空間開發(fā)是重要的技術(shù)支撐。日前，由上海院士中心舉辦的“城市深層地下空間開發(fā)利用”專題研討會上，各方專家就深層地下空間如何開發(fā)提出各種意見。
40米以下空間開發(fā)缺乏研究
根據(jù)現(xiàn)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(fā)仍是一個很新的研究方向。
早在2004年，上海市科委就發(fā)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(shè)計研究總院（集團）有限公司聯(lián)合上海市地質(zhì)調(diào)查研究院、同濟大學(xué)等機構(gòu)，專門對深層地下空間的開發(fā)利用開展研究。目前，上海城區(qū)深層地下空間的利用已開始起步，地鐵四號線修復(fù)工程基坑開挖深度達41.5米，正在建設(shè)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(zhì)環(huán)境需適宜分區(qū)評價圈
更多設(shè)施轉(zhuǎn)移“深地”實屬無奈。上海市政工程設(shè)計研究總院城市交通與地下空間設(shè)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(fā)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(fā)利用的功能設(shè)想與布局，更要建立地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境適宜分區(qū)評價圈，以及深層重大地質(zhì)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(fā)，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(fā)技術(shù)已經(jīng)成熟的情況下，深層地下空間的系統(tǒng)利用還有很長的路要走。
在此基礎(chǔ)上，項目組提出了一系列深層地下空間利用的規(guī)劃設(shè)想：可以成為“海綿城市”深隧系統(tǒng)的理想所在地；實驗室、需要特殊加工的產(chǎn)品生產(chǎn)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(wǎng)般密布著各類地下交通運輸設(shè)施。從國外來看，包括日本等發(fā)達國家，都有深層地鐵、深層高速公路。據(jù)悉，日本正在研究深層地下的集裝箱物流系統(tǒng)。
展望未來上海，如果深層地下空間以物流為主導(dǎo)，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?shù)牡叵挛锪?hellip;…
比技術(shù)更難的是統(tǒng)一規(guī)劃
地下40米，相當(dāng)于15層樓的高度，挖這么深，安全嗎？對此，上海市規(guī)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(nèi)主要是粘土和沙礫，這樣的地質(zhì)條件相對于中淺層來說更加穩(wěn)定。就開挖技術(shù)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(fā)、減震方面經(jīng)驗豐富，技術(shù)成熟。
其實，比深挖技術(shù)更難攻克的是統(tǒng)一規(guī)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(shù)量還是結(jié)構(gòu)規(guī)模上在國內(nèi)都名列前茅，但是由于前期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，這些地下空間各自為政，在物理空間上難以形成互聯(lián)互通的統(tǒng)一格局。
目前，我國城市地下空間的開發(fā)利用正在以前所未有的速度發(fā)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(jīng)批準軌道交通規(guī)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(shè)施。隨著淺中層地下空間開發(fā)日趨飽和，城市勢必越挖越深。
“深層地下空間開發(fā)時，不可再忽視統(tǒng)一規(guī)劃。”上海市市政設(shè)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(shè)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(wǎng)狀通向城市各處，同時與地面時時保持“聯(lián)通”。
充分評估性價比“各種賬”
城市建設(shè)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(fā)仍然代價昂貴，比如，東京圈排水系統(tǒng)運用地下儲水設(shè)施應(yīng)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(guī)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(fā)項目上馬前，必須充分評估該城市受災(zāi)損失和開建成本。
錢七虎說，畢竟深層地下空間開挖技術(shù)比較難，因為不能明挖，只能暗挖，這些復(fù)雜技術(shù)的經(jīng)濟賬還是要深入研究。而且，40米到100米的深度中，上海地區(qū)的含水層中有大量化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)對地下空間結(jié)構(gòu)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?？梢愿嗫紤]對既有的建筑地下空間開發(fā)利用，以及相關(guān)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(shè)施運維養(yǎng)護都是按年限來，基于科學(xué)數(shù)據(jù)的全生命管理，還無法滲透到從監(jiān)測評估到運維策略，以及后續(xù)快速修補技術(shù)的各個方面。
建立地下空間開發(fā)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(tǒng)。據(jù)介紹，上海地下空間信息數(shù)據(jù)分布在各相關(guān)單位和相關(guān)項目。如果能把這些信息集合成城市地下空間“大數(shù)據(jù)”，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(yù)報和預(yù)警。 本報記者 馬亞寧
【未來展望】上海地下空間開發(fā)大有可為
應(yīng)該說，地下綜合管廊還只是地下空間開發(fā)利用中很小的一部分。記者從有關(guān)方面獲悉，在新一輪上海市城市總體規(guī)劃中，地下空間開發(fā)利用規(guī)劃作為專項規(guī)劃內(nèi)容之一。從去年4月1日開始實施的《上海市地下空間規(guī)劃建設(shè)條例》（以下簡稱《條例》），是國內(nèi)首部地下空間地方性法規(guī)。該《條例》提出，先行建設(shè)的地下項目必須按照規(guī)劃要求預(yù)留連通位置；后續(xù)建設(shè)的地下建設(shè)項目必須與先建的項目實施連通。
管網(wǎng)數(shù)據(jù)務(wù)求準確
在全球范圍內(nèi)，城市地下空間開發(fā)利用的初級階段是以建設(shè)城市基礎(chǔ)設(shè)施為主。在基礎(chǔ)設(shè)施基本滿足城市發(fā)展需要的前提下，逐步開發(fā)有人地下空間。
上海城市道路下埋設(shè)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(wǎng)信息不全、數(shù)據(jù)失準的問題較為嚴重。為此，《條例》要求建設(shè)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(fā)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(shè)計失誤可能致使整個區(qū)域相關(guān)地下空間的互連互通難以實現(xiàn)。在總結(jié)以往經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，《條例》倡導(dǎo)集中開發(fā)區(qū)域的管理機構(gòu)可以對地下空間實施整體設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)。
舒適性是核心問題
據(jù)了解，上海的地下空間開發(fā)利用目前正處在更高一級的階段，即以節(jié)約城市用地、改善城市生態(tài)環(huán)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(xiàn)城市和諧、可持續(xù)發(fā)展。
上海城市規(guī)劃設(shè)計研究院相關(guān)人士介紹說，傳統(tǒng)的地下空間由于密閉性特點，存在天然光線不足、通風(fēng)不暢等缺陷，這些是地下空間舒適性設(shè)計的重點，也是地下公共空間需要克服的核心問題。
規(guī)劃將關(guān)注新技術(shù)和新科技的運用，如通過引入自然采光和自然通風(fēng)等技術(shù)，既帶給市民舒適、宜人的地下環(huán)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(chǎn)生，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。
【經(jīng)典案例】張楊路、松江大學(xué)城、安亭新鎮(zhèn)、世博園區(qū)……
盤點那些我們腳下的綜合管廊
記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上海建設(shè)地下綜合管廊，其實可以追溯到上世紀70年代，最初是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前已經(jīng)建成運營的綜合管廊主要分布在寶鋼工業(yè)園區(qū)、浦東張楊路、松江大學(xué)城、嘉定安亭新鎮(zhèn)、世博園等區(qū)域。當(dāng)時，這幾條綜合管廊的建設(shè)總體上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。眼下，除工業(yè)用管廊系統(tǒng)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(yè)園區(qū)進入20世紀70年代，在經(jīng)濟建設(shè)的要求下，我國開始借鑒當(dāng)時國外先進經(jīng)驗，引入綜合管廊。在上海寶鋼建設(shè)過程中，采用日本的建設(shè)理念，建造了工業(yè)生產(chǎn)專用綜合管廊系統(tǒng)，長度約為15公里。
■張楊路張楊路共同溝是我國大陸首條規(guī)模較大、距離較長的地下綜合管廊，1994年建設(shè)。位于浦東新區(qū)張楊路南北兩側(cè)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(nèi)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(shè)置電力、通信電纜支架，各可架設(shè)五層電纜，中央敷設(shè)上水管道；燃氣倉寬1.9米，凈高2.1米。
作為當(dāng)時參與設(shè)計的專家，束昱教授告訴記者，這條地下綜合管廊當(dāng)時是在開展專題研究、并充分學(xué)習(xí)借鑒日本及我國臺灣地區(qū)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進行規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)，特別是在燃氣管入溝的相關(guān)安防配套技術(shù)設(shè)計等方面進行了集成創(chuàng)新。作為城市市政基礎(chǔ)設(shè)施集約化、廊道化、現(xiàn)代化的重要標志，在國內(nèi)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(jīng)啟用，燃氣倉已經(jīng)調(diào)整為超高壓電力電纜倉使用。
事實上，作為我國第一條現(xiàn)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(guān)工程，影響不僅體現(xiàn)在設(shè)計上，也有維護運營方面的借鑒意義。
■松江大學(xué)城在松江大學(xué)城的建設(shè)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(zhèn)結(jié)合當(dāng)時上海重點發(fā)展的“一城九鎮(zhèn)”，在嘉定安亭新鎮(zhèn)實施了我國第一條設(shè)在新鎮(zhèn)居住區(qū)的網(wǎng)絡(luò)化綜合管廊，2002年正式開工建設(shè)，2004年建成，長度約為5.78公里，創(chuàng)造了我國大城市衛(wèi)星城鎮(zhèn)綜合管廊規(guī)劃建設(shè)的“第一”。
■世博園2007年在上海世博園區(qū)建成地下綜合管廊，是國內(nèi)首條使用“像造汽車一樣造房子”的預(yù)制裝配技術(shù)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(qū)的展期配套服務(wù)與展后高強度再開發(fā)的超前配套建設(shè)先河。而且，結(jié)合這條綜合管廊建設(shè)，本市研究創(chuàng)建了技術(shù)標準——《2010中國上海世博會園區(qū)管線綜合管溝工程技術(shù)規(guī)范》，研究制定了管理法規(guī)——《2010中國上海世博會園區(qū)管線綜合管溝管理辦法》，為后續(xù)國家層次的技術(shù)標準和管理政策法規(guī)制定提供了范例。 本報記者陳杰
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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(jié)，想必很多人都有印象?，F(xiàn)在看來，那條下水管道可以說是比較原始的地下空間設(shè)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(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”，以做到地下空間的綜合利用和資源的共享。傳統(tǒng)市政公用管線各自為政地敷設(shè)在道路的淺層空間內(nèi)，因管線增容擴容不但造成了“拉鏈路”和“蜘蛛網(wǎng)”現(xiàn)象，而且導(dǎo)致管線事故頻發(fā)，極大影響城市的安全運行。
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