深入剖析我国城市地下空间利用所面临的现状

2016-12-19 11:04:42    来源:新闻组

摘要:我国大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段,如何解决地下空间的安全利用问题迫在眉睫。

  二、关于地下空间的种种涉及,不能再只当成文学看。科学家的畅想把一个完全不一样的世界展现出来,你还当这是异想天开吗?不,它也许就是我们看得见的未来。

  “全球变暖,环境恶化,地面城市问题突出,人类已经开始探索太空定居。那么,我们有没有可能往下看?深部空间资源丰富,人类能否实现在地球深部生存和定居?”

  四川大学的谢和平院士从这个发问开始了自己的阐述。他说,与我们已经熟悉的地面空间相比较,深地空间环境清洁、隔音隔震、天然抗自然灾害,低成本无辐射而且恒温恒湿。因此,深地空间可能成为优于太空移民定居,应对未来地球灾害的人类移居方式。

  移居地下生活,需要建立全链条的生态圈。谢和平构想的奇特之处正在于此。在他的构想中,地下空间要打造出三层——地下宜居城市、地下生态圈和科学探索基地。在这张构想图中,有生活和文化区域,比如可将图书馆、博物馆、会展中心、体育馆、音乐厅、养老院等地上文化、娱乐设施转入地下;有交通与通信,比如可以在深部纵向和横向设计覆盖整个地下空间网络;有生态景观,比如可以进行包括植物、动物和微生物的地下生态系统构造,以及地下瀑布等景观系统建设。

  科学的构想不是科幻小说,它的内核,还是科学研究与推理。对于谢和平带来的这场头脑风暴,大家观点并不相同,但都认为,地下空间的安全利用可以通过科技攻关实现,这已经并可能为越来越多的实践案例所证实。

  地球深部工程要做什么?

  地质学告诉我们,地球从地表到地心,分地壳、地幔和地核三个同心球层。现在所谓的地下空间利用,主要还在地壳层。在开发的过程中,要对付的,主要是覆土层和基岩层。而这两个层面的施工,需要多种技术的支持。

  技术是为目标服务的。董树文提出,首先,地下空间是资源,需要向评价其他地下矿产资源一样进行规范地调查、勘查和评价;其次,所谓地下空间并“不空”,而是充满水土、岩石物质、具有温压梯度、应力变化等多重场元的平衡系统,一旦开发利用必然产生原始平衡的扰动和破坏,需要精细的探测和实时的监测技术;再次,地下深部空间具有极端物理、化学、生物和地质环境,可以开展地表温压条件下不可实现的实验,如增重环境与上天的失重环境恰恰相反,极具探索性。所以,地下空间探测与安全利用,包括了城市地下空间、地下含水层和特殊空间三个部分。

  地质勘查、工程地质和地铁建设的多年实践,已经开发和运用了不少地下工程技术。但是要想达到董树文所说的三部分的要求,还远远不够。

  戴春森根据国际事例研究提出,深部工程的展开,应该走这样的流程:第一是要做探测评价。要搞清地球原始平衡状态、建立多场的3D静态模型,画出基本线。第二是做规划。规划设计要考虑多种影响因素,比如工程叠加后对地质环境的影响、地质环境变化对工程的影响,这些变化随时间的演变过程、对这些演变最终造成灾害的可行性的动态模拟及灾变预测和规划、设计中的规避。第三就是建设使用阶段。这一阶段要进行对变化参数的监测,监测结果要用于校正和更新动态模型,要工程干预消除或延缓灾变演变过程。

  将地面建设放到地下,必须杜绝急功近利。

  作为地球深部探测首席专家,中国地质大学(北京)教授王成善院士说,在调研中,他产生了两个基本想法。第一个想法是要保证规划第一、安全第一和环境第一。城市地下空间的利用具有不可逆性。地面上建一个建筑,觉得不合适可以炸掉,地下就不行了;地下空间的发展是高成本投入,空间利用先后次序不同,影响的不是一两亿元,而是几十亿元、几百亿元的问题;地下空间受多强制性要素的约束,所谓上天容易入地难,是因为地下是个固体空间,充满了巨大不确定性。

  他的第二个想法是地下空间利用规划必须考虑全功能、全深度、全资源和全灾害。他解释道,所谓全功能,是说由于地下空间的特殊性和巨大挑战性,我们一开始做的时候,就要把所有功能都考虑清楚,这种考虑要非常超前。所谓全深度,是指要站在整个世界科技发展的前沿态势来考虑深度问题。所谓全资源,不仅指地下资源,而且指在开发过程中的水、热和废渣石等资源的综合利用。所谓全灾害,是指既要考虑在地下空间利用之前的灾害问题,也要考虑到在开发利用过程之中的灾害问题,还要考虑开发利用之后运行过程中的灾害问题。

  三、对于中国正在崛起的一批特大乃至超大型城市,解决地下空间的安全利用问题已迫在眉睫。城镇化大举进攻下,满负荷、超载量滋生出形形色色的城市病。一些城市已经开始立体空间发展的探索和实践,也取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段。

  21世纪初,中国地质调查局开始拓展了一项有重要意义的工作:城市地质。2003~2009年,环渤海、长三角和珠三角启动了上海、北京、杭州、天津、南京、广州6个城市的三维地质调查试点。

  南京地调中心研究员程光华告诉记者,三维地质调查试点在多领域采用多种技术手段对城市地质进行了全面、综合、系统的调查。在多个试点城市建立了数据库、三维模型和信息系统,为城市地下空间探测奠定了很好基础。但是调查深度大都以50米以浅为主,以工程地质钻为主,以钻孔为主,没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题,深度和精度都有很大的局限性。

  但是城镇化的大潮完全不能等待。大城市、特大城市、超大城市的交通和各种形式的污染让城市管理者急切寻找另一个空间,在全国各地迅速兴起的地铁建设热,是这种情绪最直接的表现。

  成都,一个让人充满安逸生活想象的城市,在2005年之前,它的地下空间建设主要还是在人防工程、地下人行通道、车行下穿隧道、地下停车场这个层面。2005年,地下空间利用问题进入市政府的重要议事日程,该市先后编制了地下空间总体规划纲要(2005~2020)和《成都市中心城区地下空间利用规划》,将商业空间及居民活动空间逐渐往地下拓展。从2010年起,成都市进入了地铁快速发展期。该市规划局有关负责人说,目前,成都已经开通了地铁2号线、4号线1期和地铁3号线1期工程,运营里程达108公里。明年将开通运营4号线2期、10号线1期和7号线。

  让他们自豪的还有巧用地下空间建交通隧道、地下停车场、地下综合管廊,以此来舒缓地面老城区压力。比如天府广场地下工程、川大校园内运动场地下工程、川师车辆段与综合基地地下工程等。把地下通道、停车场和地铁综合在一个空间成规模设计施工,既解决了交通拥堵老大难问题,又让历史古建熠熠生辉,让老城旧貌换新颜。

  针对地区特点,成都市对地震水文进行认真分析梳理,在规划中重点研究地下公共设施规划布局,在深度上按浅、中、深分层指导,平面上形成分类控制布局。

  成都市的热情非常高涨。他们计划要在2020年末,全市地铁运营总里程达到650公里以上,运营达到500公里以上。计划2025年末,全市建成地下综合管廊约500公里,全域成都基本形成区域骨干地下综合管廊网线。

  武汉,一个由长江和其支流分为三处、水面面积占整个区域版图面积1/4的江城,地下空间如何利用?这个问题,实在让武汉市政府焦虑。武汉市市委常委、常务副市长龙正才感慨道,武汉这地方,动不动就要修桥,动不动就要修隧道,地上建筑设计力量还算雄厚。但是要论地下,难度就大了。

  据武汉市规划部门介绍,该市2007年启动第一轮主城区地下空间利用专题规划,2014年结合地铁城市、海绵城市建设、“三旧”改造以及“十三五”规划等,启动新一轮武汉市地下空间综合利用专项规划编制。按规划,到2020年,武汉主城区地下空间规模要达到达到450万平方米,人均地下空间建筑面积达到6个平方米。

武汉地铁站

武汉地铁站

  武汉人说,目前他们的地下空间使用最多的还是停车场。自2012年首条地铁通车后,武汉市进入地铁时代。目前已建成2、3、4号线地下轨道,线网总长度达到89公里。但这距离目标还很远。他们的规划是以14条线轨道交通线路,达到60分钟穿越,30分钟达到中心城区的目标。此外,武汉完成了多条水下隧道,其中武汉长江隧道2008年建成使用,是万里长江上第一条穿江隧道。东湖隧道2015年建成,是我国最长承重湖隧道。综合管廊、大型地下商业项目、地下人防设施等都在建设中。今后,他们将进一步拓展过江隧道,谋划地下排水深邃建设。

  在管理方面,武汉市出台了《地下空间开发利用管理暂行规定》《轨道交通规划管理办法》等一批地方管理法规,探索了地下土地供应和产权登记,轨道交通安全建设与运营管控途径,开展了全市及重点地区的地下空间综合利用规划。

  在对三个大城市的考察中,专家们不约而同地对上海地下空间安全利用的实践和规划思路竖起了大拇指。

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