城市地下空間利用嚴格說來仍屬於城市建設工程的壹部分,由於其位於“地下”的特殊性,專門對其進行敘述。
在20世紀60~70年代,地下空間開發利用模式開始占主導地位。70年代以來,隨著城市的快速發展,越來越多的城市出現了交通阻塞、汙染加劇、空間資源短缺、城市環境惡化等嚴重的“城市病”。80年代,國際隧道協會提出“大力開發利用地下空間,開始人類新的穴居時代”的口號。1982年,聯合國自然資源委員會正式將地下空間列為“潛在而豐富的自然資源”,地下空間被認為是同宇宙、海洋並列最後留下來的未來開拓領域。城市地下空間國際學術會議1991年通過《東京宣言》,提出“21世紀是人類開發利用地下空間的世紀”。2002年,在意大利都靈舉行的地下空間學術會議就將議題定為“城市地下空間———作為壹種資源”。可見,城市地下空間作為壹種自然資源,已經得到了日益廣泛的重視,並將被逐步開發利用。
6.2.1 城市地下空間利用概況
城市空間發展日新月異,城市規模開始由中心向四周鄉鎮橫向輻射。而在城市的核心區域,為了適應其城市商貿功能區的高度集中化發展的要求,城市地下空間的利用成為提高用地經濟性的重要手段之壹。
所謂“地下空間利用”就是對城市地質體的利用。城市地質體是城市向地下發展的空間,是地下空間資源的“載體”,它屬於土地資源,是城市土地資源的延伸。壹方面,由於城市地質體的巖性、巖相、成因、結構、構造等復雜多樣,因而城市地質體自身巖(土)體強度或抗幹擾能力差別較大,不僅地質環境條件復雜,也存在壹些地質環境脆弱的敏感區或不宜開發的地區;另壹方面,城市地質體的開發、利用,破壞了原有的生態環境地質平衡,也會對地面工程或已有的地下工程產生壹定的影響,引發環境地質問題或地質災害。
(1)發展過程
從1863年英國倫敦建成世界上第壹條地鐵開始,國外地下空間的發展已經歷了相當長的壹段時間。20世紀20年代以來,世界各國城市化進程加快,城市用地緊張、交通阻塞、基礎設施落後、環境惡化等問題日漸突出。為解決這些問題,壹些發達國家開始大規模利用地下空間,開發利用較早的是歐、美和日本等國家和地區。其中,歐洲國家對地下空間開發利用較好,充分利用地下空間具有恒溫、恒濕、隔熱、遮光、氣密、隱蔽、安全等優點,廣泛修建過街通道、地鐵、商場、倉庫等,近年來還修建了地下綜合服務區、地下發電廠、核電廠、垃圾處理廠等。
與國外相比,我國起步較晚,但近年發展勢頭較好,不僅發展速度快,建設規模也大。我國地下空間利用最早始於西北黃土高原,至今還有4000多萬人居住在延續數千年的窯洞建築中,在黃土層中還修建過結構簡單的圓筒拱形地下糧庫。我國城市地下空間主要集中在地下交通、地下商場和人防等方面。北京、天津是我國地下鐵道建設最早的城市,早在20世紀70年代就開始建設;上海、廣州次之,均在20世紀建成運行;之後是南京、深圳,也在21世紀初建成投入運行;沈陽、成都、杭州、哈爾濱等城市正在建設;西安、蘇州、廈門、青島等城市已立項;寧波、南昌、濟南、福州等市也在規劃、籌備之中。全國掀起了修建地鐵熱,並由此引發了城市地下空間利用的新高潮。
(2)地下空間的特性和優越性
地下空間具備的某些特性和優越性,是地上空間不能比擬的,如良好的抗震性、穩定性、隱蔽性、防護性、隔音性等,能適合、滿足城市的壹些特殊需求。主要優點如下:
1)地下建築抗震性能好,土體壓強絕對高於空氣壓強,抗毀性強於地面建築,能有效地防止各種自然災害的侵襲,諸如臺風、雷電、冰雹等自然災害根本不會給地下建築造成直接影響。如1976年唐山大地震時,唐山的地下工程在地震後絕大部分完好無損,身處人防工程中的人員無壹傷亡,大大減輕了震害。
2)地鐵、各種地下通道及地下停車場,能有效地緩解城市交通的緊張狀況,分流地面的擁擠車流、人流;同時,地下交通安全、可靠、方便,減少了交通事故。
3)地下空間無自然噪聲,把有“三廢”、振動噪音大、有危險品、需恒溫恒濕的項目以及更多的公***設施引入地下,可少占用土地,美化環境,保持城市生態平衡。
4)開發地下空間有利於減少城市汙染,避免生產、生活間的相互幹擾,使地面空間得到松動,增加綠地,改善環境質量。地下近似恒溫,加熱和冷凍負荷大為減小,夏天可抽出冷風用以地面降溫,其能耗費用可減少60%以上,節省了能源。
5)地下儲存食品不但費用低、損失小、使用周期長,且通過科學處理後可以長期保鮮而不破壞其內部營養結構,有利於人們的身體健康。
6)地下儲庫是理想的安全場所,特別是金庫、油庫以及劇毒危險品倉庫設在地下更為理想,萬壹發生意外,便於控制,不易擴散,可做到萬無壹失。
7)地下建築易於維護,不易受到自然災害和氣候災害的幹擾,使用周期長,開發潛力大,是生態城市建設必不可少的開發利用新方向。
(3)開發意義
1)進行城市地下空間的開發利用,將基礎設施及相關建築物放入地下,在節約地面空間的同時,地下空間開發本身也帶來了巨大的商機,形成相應的經濟效益。
2)走城市空間立體化發展的道路,有效地提高了城市空間的理論容量,解決了城市用地不足的矛盾,並調整了城市空間組織結構和形式,將城市空間的粗放型開發轉變為集約型開發,提高了城市空間的運行效率,保障了城市功能的良好運轉。
3)開發利用地下空間將有利於保護城市環境、凈化空氣、保護水源、降低噪音、提高城市衛生清潔質量、增加綠化和公***空間、減少容積率、減少建築總量等。
4)地下空間開發將不斷完善城市的防災、抗災能力。建設地下街道可以疏散大量人群,建設地下倉庫可以儲藏糧食、物資、能源等。
5)地下建築不僅在防自然災害中起到重要作用,即使是戰爭時期,也是防核、防常規武器的重要手段之壹。
(4)利用方式
通過對上海、武漢、廣州、長沙、南京、石家莊以及蒙特利爾、堪薩斯、聖彼得堡等城市的比較研究可以發現,城市對地下空間資源的利用是多方面的,歸納起來主要有以下方面(表6.1):
表6.1 地下空間資源的利用方式
1)建設城市基礎設施的各類地下管線,包括上水、雨水、汙水、燃氣、電力、電信等。
2)建設地下交通、商業設施,修建地下道路、地下過街通道、地鐵、地下商場等是城市地下空間開發利用的首選之舉,並且開發較早,壹直發展較快。
3)建設能源設施,如發電廠、戰略儲備能源(氣、油)、利用深層地下熱幹巖石進行發電等。
4)開發建設地下水庫、人工河道、大型調節池等水利設施。
5)建設地下文化館、體育設施、地下研究(實驗)設施、地下娛樂設施、地下工廠、地下防災設施、應急給水池、蓄水池、避難(人防)場所、消防通道等其他設施。
(5)規劃原則
地下空間是不可再生資源,既不能增加、也無法創造,會隨著人類的利用而不斷減少。因此,在利用地下空間資源時,應合理規劃、有序開發。地下空間資源利用規劃應對地下空間進行綜合布局和開發,協調地下與地上、地下與地下的建設活動,為城市地下空間開發建設提供技術依據。在規劃時需要遵循以下原則:
1)開發與保護相結合的原則:開發地下空間資源時,註重資源的保護並考慮城市未來發展的需要。
2)上、下結合原則:充分考慮地上與地下的關系,發揮地下空間的優勢和特點,使地下空間與地上空間形成壹個整體,***同為城市服務。
3)長遠考慮、近期著手、分期實施原則:既要從戰略角度出發,面向未來,又要從解決城市現有的突出矛盾入手,分期、分步地使目標實現與經濟實力的現狀相適應。
4)綜合效益原則:確定地下空間的功能以及其布局,並對地下空間開發實行鼓勵、優惠政策。
5)地下建築合理設計原則:地下空間地面化,讓人們在地下也能充分接觸自然,感受陽光、植物和空氣,消除人們對地下空間陌生和壓抑的心理,同時增強地下空間的導向感。
6)防災設計作為重中之重的原則。
6.2.2 環膠州灣地下空間利用
(1)地下空間利用的經濟條件
地下空間的開發利用與城市的經濟發展水平有關。發達國家的實踐證明,只有在經濟發展到壹定程度時(壹般認為人均國內生產總值為500美元),才具有開發利用地下空間的條件:人均GDP在500美元以上時,地下軌道交通成為城市發展的需要;當人均GDP進入500~2000美元階段時,地鐵將得到較為廣泛的利用;當人均GDP在2000美元以上時,城市地鐵開發利用將向高水平發展。
環膠州灣地區人均GDP早已超過500美元,具備開發地下空間的經濟條件,但是,地下空間的開發利用還應該根據發展的實際需要和自身的經濟實力,合理規劃、有序開發。
(2)統壹規劃管理
加強環膠州灣地區地下空間開發利用的統壹規劃和管理,做到城市地下空間開發利用規劃與城市防災減災建設的有機結合。
(3)立體綜合開發觀
確定立體的綜合開發利用觀,把地下設施建成壹物多用、壹物多能、多功能的綜合體。對現有地下設施進行改造,凡是能夠改造的單體工程,都應增加其功能與用途,如防空洞可改造成平時收益的設施等;新建的地下設施應建成多功能綜合體。