【專(zhuān)家分析】開(kāi)發(fā)深層地下空間不僅需要技術(shù)支撐
越長(cháng)越高的大都市也將越挖越深，深層地下空間開(kāi)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(kāi)發(fā)利用”專(zhuān)題研討會(huì )上，各方專(zhuān)家就深層地下空間如何開(kāi)發(fā)提出各種意見(jiàn)。
40米以下空間開(kāi)發(fā)缺乏研究
根據現有分類(lèi)，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(guò)一些研究，但總體來(lái)說(shuō)，40米以下的城市深層空間開(kāi)發(fā)仍是一個(gè)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(zhuān)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(lián)合上海市地質(zhì)調查研究院、同濟大學(xué)等機構，專(zhuān)門(mén)對深層地下空間的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)展研究。目前，上海城區深層地下空間的利用已開(kāi)始起步，地鐵四號線(xiàn)修復工程基坑開(kāi)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(guò)40米路段長(cháng)達2.6公里。
地質(zhì)環(huán)境需適宜分區評價(jià)圈
更多設施轉移“深地”實(shí)屬無(wú)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(cháng)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(kāi)發(fā)的可能性已是箭在弦上。不過(guò)，要讓“城市之根”扎進(jìn)百米深的黑暗地下，不僅需解決深層地下空間開(kāi)發(fā)利用的功能設想與布局，更要建立地下空間開(kāi)發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境適宜分區評價(jià)圈，以及深層重大地質(zhì)問(wèn)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(kāi)發(fā)，實(shí)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(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)成熟的情況下，深層地下空間的系統利用還有很長(cháng)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(shí)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(hù)。此外，“深地”里阡陌縱橫，又可以蛛網(wǎng)般密布著(zhù)各類(lèi)地下交通運輸設施。從國外來(lái)看，包括日本等發(fā)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(lái)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(gè)自動(dòng)化貨物運輸的地下物流……
比技術(shù)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(guò)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(zhì)條件相對于中淺層來(lái)說(shuō)更加穩定。就開(kāi)挖技術(shù)而言，中國工程院院士、防護工程專(zhuān)家錢(qián)七虎說(shuō)，上海在地下空間開(kāi)發(fā)、減震方面經(jīng)驗豐富，技術(shù)成熟。
其實(shí)，比深挖技術(shù)更難攻克的是統一規劃。“這是一個(gè)老大難問(wèn)題。”中國工程院院士、防護工程專(zhuān)家錢(qián)七虎院士指出，上海擁有諸多地下商場(chǎng)、地下倉庫、地下變電站、越江隧道等，地下空間無(wú)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(lián)互通的統一格局。
目前，我國城市地下空間的開(kāi)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(gè)城市的軌道交通線(xiàn)路已超過(guò)600公里，已經(jīng)批準軌道交通規劃的城市有17個(gè)，還有20多個(gè)城市正在籌建地鐵和輕軌等軌交設施。隨著(zhù)淺中層地下空間開(kāi)發(fā)日趨飽和，城市勢必越挖越深。
“深層地下空間開(kāi)發(fā)時(shí)，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(cháng)俞明健說(shuō)，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(dòng)化的貨物運輸，以網(wǎng)狀通向城市各處，同時(shí)與地面時(shí)時(shí)保持“聯(lián)通”。
充分評估性?xún)r(jià)比“各種賬”
城市建設的性?xún)r(jià)比是必須考慮的因素。如今，地下空間特別是深層空間的開(kāi)發(fā)仍然代價(jià)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(jià)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?；ㄤN(xiāo)也不菲。因此，在深層地下空間開(kāi)發(fā)項目上馬前，必須充分評估該城市受災損失和開(kāi)建成本。
錢(qián)七虎說(shuō)，畢竟深層地下空間開(kāi)挖技術(shù)比較難，因為不能明挖，只能暗挖，這些復雜技術(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)對地下空間結構材料是不是會(huì )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(kāi)發(fā)利用，以及相關(guān)地下空間的連通等，并及時(shí)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(lái)，基于科學(xué)數據的全生命管理，還無(wú)法滲透到從監測評估到運維策略，以及后續快速修補技術(shù)的各個(gè)方面。
建立地下空間開(kāi)發(fā)的全生命管理，必須依靠全面細致、實(shí)時(shí)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(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。 本報記者 馬亞寧
【未來(lái)展望】上海地下空間開(kāi)發(fā)大有可為
應該說(shuō)，地下綜合管廊還只是地下空間開(kāi)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劃中，地下空間開(kāi)發(fā)利用規劃作為專(zhuān)項規劃內容之一。從去年4月1日開(kāi)始實(shí)施的《上海市地下空間規劃建設條例》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《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(shí)施連通。
管網(wǎng)數據務(wù)求準確
在全球范圍內，城市地下空間開(kāi)發(fā)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(mǎn)足城市發(fā)展需要的前提下，逐步開(kāi)發(fā)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(lèi)23種管線(xiàn)，但是管網(wǎng)信息不全、數據失準的問(wèn)題較為嚴重。為此，《條例》要求建設單位必須在地下管線(xiàn)工程覆土前，通知測繪單位實(shí)施跟蹤測量。
地下空間開(kāi)發(fā)具有不可逆性，地下工程一旦完工后，不僅難以通過(guò)重建來(lái)彌補既有缺陷，而且局部工程的設計失誤可能致使整個(gè)區域相關(guān)地下空間的互連互通難以實(shí)現。在總結以往經(jīng)驗和教訓的基礎上，《條例》倡導集中開(kāi)發(fā)區域的管理機構可以對地下空間實(shí)施整體設計、統一建設。
舒適性是核心問(wèn)題
據了解，上海的地下空間開(kāi)發(fā)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(tài)環(huán)境為總體目標，遵循“人在地上，車(chē)在地下”、“人在地上，物在地下”、“人的短時(shí)間活動(dòng)在地下、長(cháng)時(shí)間活動(dòng)在地上”的基本理念，實(shí)現城市和諧、可持續發(fā)展。
上海城市規劃設計研究院相關(guān)人士介紹說(shuō)，傳統的地下空間由于密閉性特點(diǎn)，存在天然光線(xiàn)不足、通風(fēng)不暢等缺陷，這些是地下空間舒適性設計的重點(diǎn)，也是地下公共空間需要克服的核心問(wèn)題。
規劃將關(guān)注新技術(shù)和新科技的運用，如通過(guò)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(shí)還可降低地下空間使用過(guò)程中對能源的消耗，減少廢氣和噪聲的產(chǎn)生，從而實(shí)現節能環(huán)保的目標。
【經(jīng)典案例】張楊路、松江大學(xué)城、安亭新鎮、世博園區……
盤(pán)點(diǎn)那些我們腳下的綜合管廊
記者調查發(fā)現，上海建設地下綜合管廊，其實(shí)可以追溯到上世紀70年代，最初是應用于工業(yè)生產(chǎn)。目前已經(jīng)建成運營(yíng)的綜合管廊主要分布在寶鋼工業(yè)園區、浦東張楊路、松江大學(xué)城、嘉定安亭新鎮、世博園等區域。當時(shí)，這幾條綜合管廊的建設總體上處于國內領(lǐng)先水平。眼下，除工業(yè)用管廊系統外，本市運營(yíng)的市政地下綜合管廊總長(cháng)度約為25公里。
■寶鋼工業(yè)園區進(jìn)入20世紀70年代，在經(jīng)濟建設的要求下，我國開(kāi)始借鑒當時(shí)國外先進(jìn)經(jīng)驗，引入綜合管廊。在上海寶鋼建設過(guò)程中，采用日本的建設理念，建造了工業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)用綜合管廊系統，長(cháng)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(cháng)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(cháng)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(shí)參與設計的專(zhuān)家，束昱教授告訴記者，這條地下綜合管廊當時(shí)是在開(kāi)展專(zhuān)題研究、并充分學(xué)習借鑒日本及我國臺灣地區成功經(jīng)驗的基礎上，進(jìn)行規劃、設計、建設，特別是在燃氣管入溝的相關(guān)安防配套技術(shù)設計等方面進(jìn)行了集成創(chuàng )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(xiàn)已經(jīng)啟用，燃氣倉已經(jīng)調整為超高壓電力電纜倉使用。
事實(shí)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(lái)乃至未來(lái)的相關(guān)工程，影響不僅體現在設計上，也有維護運營(yíng)方面的借鑒意義。
■松江大學(xué)城在松江大學(xué)城的建設過(guò)程中，也引入實(shí)施了地下綜合管廊，2003年建成，長(cháng)度約為0.323公里。
■安亭新鎮結合當時(shí)上海重點(diǎn)發(fā)展的“一城九鎮”，在嘉定安亭新鎮實(shí)施了我國第一條設在新鎮居住區的網(wǎng)絡(luò )化綜合管廊，2002年正式開(kāi)工建設，2004年建成，長(cháng)度約為5.78公里，創(chuàng )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(chē)一樣造房子”的預制裝配技術(shù)的管廊。這條管廊長(cháng)約6公里。束昱教授認為，這條管廊的意義在于，開(kāi)啟了我國大型國際展覽園區的展期配套服務(wù)與展后高強度再開(kāi)發(fā)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(chuàng )建了技術(shù)標準——《2010中國上海世博會(huì )園區管線(xiàn)綜合管溝工程技術(shù)規范》，研究制定了管理法規——《2010中國上海世博會(huì )園區管線(xiàn)綜合管溝管理辦法》，為后續國家層次的技術(shù)標準和管理政策法規制定提供了范例。 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，想必很多人都有印象?，F在看來(lái)，那條下水管道可以說(shuō)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(gè)市政共用隧道，將電力、通信、供水、燃氣等多種市政管線(xiàn)集中在一體，實(shí)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(xiàn)各自為政地敷設在道路的淺層空間內，因管線(xiàn)增容擴容不但造成了“拉鏈路”和“蜘蛛網(wǎng)”現象，而且導致管線(xiàn)事故頻發(fā)，極大影響城市的安全運行。
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