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岩土研究院

城市地下空间利用、发展前景和需要注意考虑的问题

309 2021-04-01 09:49:52


随着科技和经济的发展,城市的发展速度日益加快,无论是发达、较发达或发展中国家的城市化进程都应遵循综合治理原则,未来的城市都期望达到高效、文明、舒适、安全的理想目标。当然,在不同历史时期,这些目标有不同的含义和标准,以现在的认识水平看,这些长远的目标可具体化为;用有限的十地取得合理的最高城市容量,同时又能保持开敞的空间,充足的阳光,新鲜的空气,优美的景观和大面积的绿地与水面;少用或不用常规能源的前提下,为所有居民提供不受自然气候影响的居住和工作条件。

在自然和人为灾害的危险没有完全消除以前,保障所有居民的安全,使之不受灾害的威胁。为实现这些目标,必须探索、研究达到这些目标的途径和措施。


地下空间是迄今尚未被充分开发的一种宝贵自然资源,具有强大的潜力和生命力。开发地下空间在技术上已比较成熟,在原有技术基础上发展新技术要比开发宁审、海上的技术容易,更重要的是开发地下空间可以与原有城市上部空间得到协调的发展(图1-6)。


城市地下工程的开拓应遵循;人在地上,物在地下;人的长时间活动在地面,短时间活动在地下; 先近后远,先浅后深,先易后难等已被实践证明是正确的原则。


钱七虎院士曾在《岩土工程的第四次浪潮》中就地下空间利用的趋势做过论述,归纳起来总体发展趋势为∶

1)综合化是城市地下空间利用的主要趋势。

2)分层化,深层化开发利用地下空间,形成人车分流;市政管线,污水,垃圾分层分置布局,使地下功能既区分又协调,发挥各自的功能优势。

3)城市人口集中,繁华地带交通地下化;根据我国城市交通《2020年科技发展规划》提供,2005~2010年新建城市轨道交通约500~600km。投资约3000亿元人民币,到2020年城市轨道交通将达到2500~3000km,约需投资8000亿人民币。

4)共同沟的建设将成为必然,实现各类管网地下化,避免各部门、各行业因利用地下空间的频繁、重复破挖地面的现象。

5)TBM机、盾构机使用普遍化。

6)非开挖技术将得到快速发展。

7)3S技术将被广泛地应用于地下工程。


今后城市地下工程的开拓发展应注意考虑与研究下列问题:

1、浅层和次浅层空间应全面、充分地开发利用。浅层和次浅层地下空间是指地表以下10m 以内和10~30m的空间,这部分地下空间距地表较近,人员上下较方便,天然光线传输到这样深度还不太困难,是地下空间使用价值最高,开发最容易的宝贵地区。浅层地下空间宜安排商业、文化娱乐体育和人员较多、较集中的业务活动等场所,在平面规划上与城市主要街道、地上地下交通系统相对应、衔接,便于人员进出、集散或换乘。以街道两侧建筑红线的宽度,加上两侧建筑物的地下室,可形成—条几十米甚至百米宽的地下街,从中心区逐步向外打扩展延伸,最后形成一个与地面上道路系统相协调的地下街道网。这样的街道网可统一规划,形成地下交通通道、停车库存、商娱体及社区活动等多功能的地下建筑联合体。在这种情况下地面仅保留少量汽车与自行车道路,使主要街道实现步行化和大面积绿化,改善城市环境和景观。


2、在次深和深层空间建立城市公用设施的封闭性再循环系统

现时城市生活基本上处于一种开放性的自然循环系统中,依靠自然界取水,用后排入河湖海,能源也多为一次性使用,热效低,废弃物未经处理和回收而堆积,对环境造成二次污染。这种自然循环对自然资源造成很大浪费。为此,日本学者提出了在城市地下空间中建立封闭性再循环系统的构想,用工程的方法将多种循环系统组织在一定深度的地下空间中,故又称为城市的"集积回路"。拟在地下 50~100m 深的稳定岩十层中建造内径为 1lm,总长 55km 的圆形隧道,其中布置上多种封闭循环系统,形成一个地上使用、地下输送、处理、回收、储存的封闭性再循环系统。虽然投资较大,但城市生活再循环的程度大大提高,对节省资源、提高城市生活质量,是一个具有方向性的尝试,将创造巨大财富。


3、在地下空间建立水和能源储存系统,以及危险品存放系统

利用地下热稳定性好,能承受高压、高温和低温的能力,大量储存水和能源是非常必要的。建造大容量水库成本过高,除必需外,应尽量利用土层中的含水层,特别是已疏干的含水层,这样,工程费用比建储水池小得多。储存低峰负荷的多余能量,供高峰时使用;储存常规能源以建立战略储备;储存间歇性生产的能源供无法生产时使用;储存天然的低密度能源,如夏季的热能,冬季的冷能等,供交替使用等都是能源储存的重要内容。可根据其不同性能与要求分别建造。有一些对城市安全构成威胁的危险品,如剧毒品、易燃易爆物品等,存放在深层地下空间或者城市附近的废弃矿坑中。核废料存放在远离城市的无人地区,以防止污染地下水资源。


关于城市地下工程开拓发展的方向问题,无论在何处都应把城市地面空间与地下空间作为一个整体来统一规划,特别是在已形成相当规模的大城市,城市立体化再开发过程应是有计划有目的地的逐步实现。随着经济的发展,科学技术高度的发达,产业结构将会发生变化,城市的国际性也将进一步加强,因此,城市地下工程势必将进入蓬勃发展的时期。