【专家分析】开发深层地下空间不仅需要技术支撑

越长越高的大都市也将越挖越深，深层地下空间开发是重要的技术支撑。日前，由上海院士中心举办的“城市深层地下空间开发利用”专题研讨会上，各方专家就深层地下空间如何开发提出各种意见。

40米以下空间开发缺乏研究

根据现有分类，0至-15米为地下浅层，-15至-40米为地下中层，-40米至-100米为地下深层。尽管新加坡、日本和部分欧洲国家有过一些研究，但总体来说，40米以下的城市深层空间开发仍是一个很新的研究方向。

早在2004年，上海市科委就发起了对地下空间的重大工程专项研究；去年底，市科委又委托上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司联合上海市地质调查研究院、同济大学等机构，专门对深层地下空间的开发利用开展研究。目前，上海城区深层地下空间的利用已开始起步，地铁四号线修复工程基坑开挖深度达41.5米，正在建设中的北横通道工程其利用地下空间的深度也已达48米，深度超过40米路段长达2.6公里。

地质环境需适宜分区评价圈

更多设施转移“深地”实属无奈。上海市政工程设计研究总院城市交通与地下空间设计研究院院长俞明健透露，一方面，上海市地面和中浅层地下空间资源利用已趋饱和；另一方面，作为特大型城市，上海的人口压力逐年递增——研究深层地下空间资源开发的可能性已是箭在弦上。不过，要让“城市之根”扎进百米深的黑暗地下，不仅需解决深层地下空间开发利用的功能设想与布局，更要建立地下空间开发利用的地质环境适宜分区评价圈，以及深层重大地质问题的解决方案等。“在上海这样一座城市，深层到底是什么概念？这是先要搞清楚的。”俞明健告诉记者，深层地下空间的开发，实际上包含两层意思：空间利用和资源利用。目前，在中浅层地下空间开发技术已经成熟的情况下，深层地下空间的系统利用还有很长的路要走。

在此基础上，项目组提出了一系列深层地下空间利用的规划设想：可以成为“海绵城市”深隧系统的理想所在地；实验室、需要特殊加工的产品生产地可以在深层地下空间安家落户。此外，“深地”里阡陌纵横，又可以蛛网般密布着各类地下交通运输设施。从国外来看，包括日本等发达国家，都有深层地铁、深层高速公路。据悉，日本正在研究深层地下的集装箱物流系统。

展望未来上海，如果深层地下空间以物流为主导，尘土飞扬的集卡都在深层地下默默穿行，形成一个自动化货物运输的地下物流……

比技术更难的是统一规划

地下40米，相当于15层楼的高度，挖这么深，安全吗？对此，上海市规划和国土资源局副总工程师张先林做过分析，上海在地下40至100米的范围空间内主要是粘土和沙砾，这样的地质条件相对于中浅层来说更加稳定。就开挖技术而言，中国工程院院士、防护工程专家钱七虎说，上海在地下空间开发、减震方面经验丰富，技术成熟。

其实，比深挖技术更难攻克的是统一规划。“这是一个老大难问题。”中国工程院院士、防护工程专家钱七虎院士指出，上海拥有诸多地下商场、地下仓库、地下变电站、越江隧道等，地下空间无论从工程数量还是结构规模上在国内都名列前茅，但是由于前期缺乏统一规划，这些地下空间各自为政，在物理空间上难以形成互联互通的统一格局。

目前，我国城市地下空间的开发利用正在以前所未有的速度发展。北京、上海、广州、深圳、南京等10多个城市的轨道交通线路已超过600公里，已经批准轨道交通规划的城市有17个，还有20多个城市正在筹建地铁和轻轨等轨交设施。随着浅中层地下空间开发日趋饱和，城市势必越挖越深。

“深层地下空间开发时，不可再忽视统一规划。”上海市市政设计研究院地下空间院院长俞明健说，深层地下空间利用对封闭性和信息化程度要求都很高，利用的方向可定在地下交通运输设施和地下物流方面。以地下物流为例，它采用的是全自动化的货物运输，以网状通向城市各处，同时与地面时时保持“联通”。

充分评估性价比“各种账”

城市建设的性价比是必须考虑的因素。如今，地下空间特别是深层空间的开发仍然代价昂贵，比如，东京圈排水系统运用地下储水设施应对暴雨，每年运行5-7次，造价高达192亿人民币；而位于地下50米的巴黎下水道，规模远超巴黎地铁，其维护工人就有1300人，日常花销也不菲。因此，在深层地下空间开发项目上马前，必须充分评估该城市受灾损失和开建成本。

钱七虎说，毕竟深层地下空间开挖技术比较难，因为不能明挖，只能暗挖，这些复杂技术的经济账还是要深入研究。而且，40米到100米的深度中，上海地区的含水层中有大量化学物质，这些物质对地下空间结构材料是不是会有影响，影响程度如何，都需要对使用的材料做更为深入的研究，加强防水渗漏。

市建委总工程师刘千伟建议，上海可以更多考虑对既有的建筑地下空间开发利用，以及相关地下空间的连通等，并及时补上缺全寿命管理的“短板”。目前，地下设施运维养护都是按年限来，基于科学数据的全生命管理，还无法渗透到从监测评估到运维策略，以及后续快速修补技术的各个方面。

建立地下空间开发的全生命管理，必须依靠全面细致、实时更新的地下空间信息系统。据介绍，上海地下空间信息数据分布在各相关单位和相关项目。如果能把这些信息集合成城市地下空间“大数据”，不仅可以提高地下空间的运维效率，更能给地下空间里的城市安全提供预报和预警。

【未来展望】上海地下空间开发大有可为

应该说，地下综合管廊还只是地下空间开发利用中很小的一部分。记者从有关方面获悉，在新一轮上海市城市总体规划中，地下空间开发利用规划作为专项规划内容之一。从去年4月1日开始实施的《上海市地下空间规划建设条例》（以下简称《条例》），是国内首部地下空间地方性法规。该《条例》提出，先行建设的地下项目必须按照规划要求预留连通位置；后续建设的地下建设项目必须与先建的项目实施连通。

管网数据务求准确

在全球范围内，城市地下空间开发利用的初级阶段是以建设城市基础设施为主。在基础设施基本满足城市发展需要的前提下，逐步开发有人地下空间。

上海城市道路下埋设有给水、排水、燃气、电力、信息通信、热力、航油管道等7大类23种管线，但是管网信息不全、数据失准的问题较为严重。为此，《条例》要求建设单位必须在地下管线工程覆土前，通知测绘单位实施跟踪测量。

地下空间开发具有不可逆性，地下工程一旦完工后，不仅难以通过重建来弥补既有缺陷，而且局部工程的设计失误可能致使整个区域相关地下空间的互连互通难以实现。在总结以往经验和教训的基础上，《条例》倡导集中开发区域的管理机构可以对地下空间实施整体设计、统一建设。

舒适性是核心问题

据了解，上海的地下空间开发利用目前正处在更高一级的阶段，即以节约城市用地、改善城市生态环境为总体目标，遵循“人在地上，车在地下”、“人在地上，物在地下”、“人的短时间活动在地下、长时间活动在地上”的基本理念，实现城市和谐、可持续发展。

上海城市规划设计研究院相关人士介绍说，传统的地下空间由于密闭性特点，存在天然光线不足、通风不畅等缺陷，这些是地下空间舒适性设计的重点，也是地下公共空间需要克服的核心问题。

规划将关注新技术和新科技的运用，如通过引入自然采光和自然通风等技术，既带给市民舒适、宜人的地下环境，同时还可降低地下空间使用过程中对能源的消耗，减少废气和噪声的产生，从而实现节能环保的目标。

【经典案例】张杨路、松江大学城、安亭新镇、世博园区……

盘点那些我们脚下的综合管廊

记者调查发现，上海建设地下综合管廊，其实可以追溯到上世纪70年代，最初是应用于工业生产。目前已经建成运营的综合管廊主要分布在宝钢工业园区、浦东张杨路、松江大学城、嘉定安亭新镇、世博园等区域。当时，这几条综合管廊的建设总体上处于国内领先水平。眼下，除工业用管廊系统外，本市运营的市政地下综合管廊总长度约为25公里。

■宝钢工业园区进入20世纪70年代，在经济建设的要求下，我国开始借鉴当时国外先进经验，引入综合管廊。在上海宝钢建设过程中，采用日本的建设理念，建造了工业生产专用综合管廊系统，长度约为15公里。

■张杨路张杨路共同沟是我国大陆首条规模较大、距离较长的地下综合管廊，1994年建设。位于浦东新区张杨路南北两侧人行道下，西起浦东南路，东至金桥路，全长11.125公里，最宽处5.9米，内部空间净高2.1米，顶部离地面平均1.5米，分电力室与燃气室两组相互隔离的仓室。其中，电力仓两边分别设置电力、通信电缆支架，各可架设五层电缆，中央敷设上水管道；燃气仓宽1.9米，净高2.1米。

作为当时参与设计的专家，束昱教授告诉记者，这条地下综合管廊当时是在开展专题研究、并充分学习借鉴日本及我国台湾地区成功经验的基础上，进行规划、设计、建设，特别是在燃气管入沟的相关安防配套技术设计等方面进行了集成创新。作为城市市政基础设施集约化、廊道化、现代化的重要标志，在国内引起巨大反响。由于多种原因，目前电力、通信、上水等管线已经启用，燃气仓已经调整为超高压电力电缆仓使用。

事实上，作为我国第一条现代化的城市地下管廊，张杨路共同沟之于后来乃至未来的相关工程，影响不仅体现在设计上，也有维护运营方面的借鉴意义。

■松江大学城在松江大学城的建设过程中，也引入实施了地下综合管廊，2003年建成，长度约为0.323公里。

■安亭新镇结合当时上海重点发展的“一城九镇”，在嘉定安亭新镇实施了我国第一条设在新镇居住区的网络化综合管廊，2002年正式开工建设，2004年建成，长度约为5.78公里，创造了我国大城市卫星城镇综合管廊规划建设的“第一”。

■世博园2007年在上海世博园区建成地下综合管廊，是国内首条使用“像造汽车一样造房子”的预制装配技术的管廊。这条管廊长约6公里。束昱教授认为，这条管廊的意义在于，开启了我国大型国际展览园区的展期配套服务与展后高强度再开发的超前配套建设先河。而且，结合这条综合管廊建设，本市研究创建了技术标准——《2010中国上海世博会园区管线综合管沟工程技术规范》，研究制定了管理法规——《2010中国上海世博会园区管线综合管沟管理办法》，为后续国家层次的技术标准和管理政策法规制定提供了范例。

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雨果的《悲惨世界》中，冉·阿让从下水管道里逃跑的情节，想必很多人都有印象。现在看来，那条下水管道可以说是比较原始的地下空间设施。而世界上第一条地下综合管廊就诞生在1832年的巴黎。

所谓地下综合管廊，是指在城市道路下面建造一个市政共用隧道，将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集中在一体，实行“统一规划、统一建设、统一管理”，以做到地下空间的综合利用和资源的共享。传统市政公用管线各自为政地敷设在道路的浅层空间内，因管线增容扩容不但造成了“拉链路”和“蜘蛛网”现象，而且导致管线事故频发，极大影响城市的安全运行。