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  • 国外地下空间开发利用的状况及发展趋势

    时间:2017-07-10 11: 11:06信息来源:阳江市人防网站http://www.yjrfb.org.cn/details.asp?id=962&b_sort=人防常识点击:0

      一、国外地下空间开发利用现状

    从1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁开始,国外地下空间的发展已经历了相当长的一段时间,国外地下空间的开发利用从大型建筑物向地下的自然延伸发展到复杂的地下综合体(地下街)再到地下城(与地下快速轨道交通系统相结合的地下街系统),地下建筑在旧城的改造再开发中发挥了重要作用。同时地下市政设施也从地下供、排水管网发展到地下大型供水系统,地下大型能源供应系统,地下大型排水及污水处理系统,地下生活垃圾的清除、处理和回收系统,以及地下综合管线廊道(共同沟)。

    与旧城改造及历史文化建筑扩建相随,在北美、西欧及日本出现了相当数量的大型地下公共建筑:有公共图书馆和大学图书馆、会议中心、展览中心以及体育馆、音乐厅、大型实验室等地下文化体育教育设施。地下建筑的内部空间环境质量,防灾措施以及运营管理都达到了较高的水平。地下空间利用规划从专项规划入手,逐步形成系统的规划。其中以地铁规划和市政基础设施规划最为突出。一些地下空间利用较早和较为充分的国家,如北欧的芬兰、瑞典、挪威和日本、加拿大等,正从城市中某个区域的综合规划走向整个城市和某些系统的综合规划。各个国家的地下空间开发利用在其发展过程中形成了各自独有的特色。

    日本国土狭小,城市用地紧张。1930年,日本东京上野火车站地下步行通道两侧开设商业柜台形成了“地下街之端”。至今,地下街已从单纯的商业性质演变为包括多种城市功能的、有交通、商业及其它设施共同组成的相互依存的地下综合体。1973年之后,由于火灾,日本一度对地下街建设规定了若干限制措施,使得新开发的城市地下街数量有所减少,但单个地下街规模却越来越大,设计质量越来越高,抗灾能力越来越强,同时在立法、规划、设计、经营管理等方面已形成一套较健全的地下街开发利用体系。据统计,日本已至少在26个城市中建造地下街146处,日进出地下街的人数达到1200万人,占国民总数的九分之一。日本的地下共同沟在世界上是兴建数量居于前列的国家之一。1981年末,日本全国共同沟总长156.6公里, 目前已达到526公里。日本在新建地区如横滨的港湾21世纪地区及旧城区的更新改造如名古屋大曾根地区、札幌的城市中心区都规划并实施了地下空间的开发利用。日本比较重视地下空间的环境设计,无论是商业街,还是步行道在空气质量、照明乃至建筑小品的设计上均达到了地面空间的环境质量。在地下高速道路、停车场、共同沟、排洪与蓄水的地下河川、地下热电站、蓄水的融雪槽和防灾设施等市政设施方面,日本充分发挥了地下空间的作用。

        北美的美国和加拿大虽然国土辽阔,但因城市高度集中,城市矛盾仍十分尖锐。美国纽约市地铁在世界上运营线路最长(443公里),车站数量最多(504个),每天接待510万人次,每年接近20亿人次。纽约中心商业区有五分之四的上班族都采用公共交通。这是因为纽约地铁突出了经济方便和高效率等特点。纽约市大部分地铁站比较朴素,站内一般只铺水泥地面,很少有建筑以外的装饰,论地铁的便利,北京远赶不上纽约。市中心的曼哈顿地区,常住人口10万人,但白天进入该地区人口近300万人,多数是乘地铁到达的。

    四通八达不受气候影响的地下步行道系统,很好地解决了人、车分流的问题,缩短了地铁与公共汽车的换乘距离,同时把地铁车站与大型公共活动中心从地下道连接起来。典型的洛克菲勒中心地下步行道系统,在10个街区范围内,将主要的大型公共建筑在地下连接起来。除此之外,美国地下建筑单体设计在学校、图书馆、办公、实验中心、工业建筑中也成效显著。一方面较好地利用地下特性满足了功能要求,同时又合理解决了新老建筑[FS:PAGE]结合的问题,并为地面创造了开敞空间。如美国明尼阿波利斯市南部商业中心的地下公共图书馆、哈佛大学、加州大学伯克利分校,密执安大学、伊利诺伊大学等处的地下、半地下图书馆,较好地解决了与原馆的联系和保存了校园的原有面貌。旧金山市中心叶巴布固那地区的莫斯康尼地下会议展览中心的地面上,保留了城市仅存的开敞空间,建设了一座公园。美国纽约市的大型供水系统,完全布置在地下岩层中,石方量130万立方米,混凝土54万立方米。除一条长22公里,直径7.5米的输水隧道外,还有几组控制和分配用的大型地下洞室,每一级都是一项空间布置上复杂的大型岩石工程。

    加拿大的多伦多和蒙特利尔市,也有很发达的地下步行道系统,以其庞大的规模,方便的交通,综合的服务设施和优美的环境享有盛名,保证了那里在漫长的严冬气候下各种商业、文化及其它事务交流活动的进行。多伦多地下步行道系统在70年代已有4个街区宽,9个街区长,在地下连接了20座停车库、很多旅馆、电影院、购物中心和1000家左右各类商店,此外,还连接着市政厅、联邦火车站、证券交易所、5个地铁车站和30座高层建筑的地下室。这个系统中布置了几处花园和喷泉,共有100多个地面出入口。北美几个城市的地下步行道系统说明,在大城市的中心区建设地下步行道系统,可以改善交通、节省用地、改善环境、保证了恶劣气候下城市的繁荣,同时也为城市防灾提供了条件,它们的经验是要有完善的规划、设计要先进、管理要严格,其中重要的问题是安全和防灾,系统越大,问题越突出,必须予以足够重视。通道应有足够数量的出入口和足够的宽度,避免转折过多,应设明显的导向标志。

    北欧地质条件良好,是地下空间开发利用的先进地区,特别是在市政设施和公共建筑方面。负担瑞典南部地区供水的大型系统全部在地下,埋深30--90米,隧道长80公里,靠重力自流。芬兰赫尔辛基的大型供水系统,隧道长120公里,过滤等处理设施全在地下。挪威的大型地下供水系统,其水源也实现地下化,在岩层中建造大型贮水库,既节省土地又减少水的蒸发损失。瑞典的大型地下排水系统,无论在数量上还是处理率上,在世界上处于领先地位,瑞典排水系统的污水处理厂全在地下,仅斯德哥尔摩市就有大型排水隧道200公里。拥有大型污水处理厂6座,处理率为100%。在其它一些中、小城市,也都有地下污水处理厂,不但保护了城市水源,还使波罗的海免遭污染。

    瑞典是首先试验用管道清运垃圾的国家,在60年代初就开始研制空气吹送系统。1983年在一个有1700户居民的小区内建造一套空气吹送的管道清运垃圾系统,预计可以使用60年。由于与回收和处理系统配套建设,6~4年就可回收投资。瑞典斯德哥尔摩地区有120公里长的地下大型供热隧道,很多地区实现集中供热,并正在试验地下贮热库,为利用工业余热和太阳能节约能源创造有利条件。

    瑞典斯德哥尔摩市地下有共同沟30公里长,建在岩石中,直径8米,战时可作为民防工程。芬兰的地下空间利用除了众多的市政设施外,就是发达的文化体育娱乐设施。临近赫尔辛基市购物中心的地下游泳馆,其面积为10210平方米,完成年限1993年。1987年完成了精神病医院地下的游泳馆和健身中心。1993年完成的吉华斯柯拉运动中心,面积8000平米服务14000居民,内设体育馆,草皮和沙质球赛馆、体育舞蹈厅、摔角柔道厅、艺术体操厅和射击馆。为了保持库尼南小镇的低密度建筑和绿化的风貌,1988年建成为8000居民服务的7000平方米的球赛馆也建于地下,内设标准的手球厅、网球厅,并有观众看台以及淋浴间、换衣间、存衣间、办公室。里特列梯艺术中心每年吸引20万参观者,内设3000平方米的展览馆,2000平方米的画廊,以及有1000个座位的高质量音响效果的音乐厅。北欧地下空间的利用与[FS:PAGE]民防工程的结合是其一大特点。

        巴黎的地下建设了83座地下车库,可容纳43000多辆车,弗约大街建设有欧洲最大的地下车库,地下四层,可停放3000辆车。大量建设停车场是城市正常运转的重要条件,停车场建于地下可节约大量土地。巴黎的地下空间利用为保护历史文化景观做出了突出的贡献。巴黎市中心的卢浮宫是世界著名的宫殿,在无扩建用地,原有的古典建筑必须保持,无法实现扩建要求的情况下,设计者利用宫殿建筑包围的拿破伦广场下的地下空间容纳了全部扩建内容,为了解决采光和出入口布置,在广场正中和两侧设置了三个大小不等的锥形玻璃天窗,成功地对古典建筑进行了现代化改造。巴黎的列·阿莱地区是旧城再开发充分利用地下空间的典范,把一个交通拥挤的食品交易和批发中心改造成一个多功能以绿地为主的公共活动广场,同时将商业、文娱、交通、体育等多种功能安排在广场的地下空间中,形成一个大型地下综合体。该综合体共四层,总面积超过20万平方米。

        前苏联也是地下空间开发利用的先进国家,其特点是地铁系统相当发达,莫斯科地铁系统是世界上客运量最高的城市,每年达26亿人次,以其建筑上和运营上的高质量而闻名于世,特别是其车站建筑风格,每站都有其特色,各转乘站的建筑布置相当巧妙,在多达四条线路相汇处,乘客可以最少的时间达到换乘的目的。此外俄罗斯的地下共同沟也相当发达,莫斯科地下有130公里的共同沟,除煤气管外,各种管、线均有,只是截面较小(3M×2M),内部通风条件也较差。

            二、国外地下空间开发利用发展趋势分析

     

    1、综合化

        国外地下空间利用发展的主要趋势是综合化,其表现首先是地下综合体的出现,欧洲、北美和日本等一些大城市,在新城区的建设和旧城区的再开发过程中,都建设了不同规模的地下综合体,成为具有大城市现代化象征的建筑类型之一。其次综合化表现在地下步行道系统和地下快速轨道系统、地下高速道路系统的结合,以及地下综合体和地下交通换乘枢纽的结合。第三综合化表现在地上、地下空间功能既有区分,更有协调发展的相互结合模式。

        2、分层化与深层化

    随着一些发达国家地下空间利用先进城市的地下浅层部分已基本利用完毕,以及深层开挖技术和装备的逐步完善,为了综合利用地下空间资源,地下空间开发逐步向深层发展。如美国明尼苏达大学艺术与矿物工程系系馆的地下建筑物多达七层,加拿大温哥华修建的地下车库多达14层,总面积72324平方米。以日本学者为主正在研究30米以下的深层地下空间利用的规划。深层地下空间资源的开发利用已成为未来城市现代化建设的主要课题。在地下空间深层化的同时,各空间层面分化趋势越来越强。这种分层面的地下空间,以人及为其服务的功能区为中心,人、车分流,市政管线、污水和垃圾的处理分置于不同的层次,各种地下交通也分层设置,以减少相互干扰,保证了地下空间利用的充分性和完整性。

    3、城市交通和城市间交通的地下化

        城市交通和“高密度、高城市化地区”城市间交通的地下化,将成为未来地下空间开发利用的重点。交通拥挤是二十世纪不变的城市问题,城市道路建设赶不上机动车数量的发展也是二十世纪城市发展的规律。发展高速轨道交通也就成为主要的选择。二十一世纪人类对环境、美化和舒适的要求越来越严格。人们的环境意识和对城市的环境要求将越来越加强和提高,以前修建的高架路,如美国波士顿1950年建成的中央干道将转入地下。地下高速轨道交通将成为大城市和高密度、高城市化地区城市间交通的最佳选择。

        据统计,城市规模越大、人口越多,采用地铁建设方式的比重越高。在轨道交通的建设方式上,人口200万以上的城市采用地铁条数占77.5%,运营长度占90.5%;人口在100万-200万的[FS:PAGE]城市,采用地铁线路条数占69.3%,运营长度占64.0%。即使采用轻轨,在市区也以地下为主,在郊区则居地面。即使郊区铁路,进入市区也转入地下,如蒙特利尔。作为新一代城市间地铁项目,瑞士正在研究开发在部分真空的地下隧道中运行的磁悬浮列车(飞机机身)。设计运行速度400公里/小时,运量200-800名旅客,运行在高密度城市化地区城市间,1998年完成主要研究目标,并获得应用特许。

        4、各种联合掘进机(TBM)和盾构将成为地下隧道快速开挖的主要趋势

        随着地下空间开发利用程度不断扩展,长大隧道开挖以及遇到不良地层机会的增多,要求隧道开挖速度及开挖安全越来越高,预计在硬岩采用TBM开挖,软岩中采用各种盾构的趋势将更加明显。

       5、微型隧道工程将加速发展

        微型隧道是人进不去的隧道,直径一般在25~30厘米,最大可达2米。在隧道表面入口处采用遥控进行开挖和支护。这种方法快速、准确、经济、安全。所以适宜在高层建筑下,历史文化名胜古迹下,高速公路和铁路下,河道下安设管道。目前世界采用微型隧道技术已修建了5000公里管道。由于地下管线不断增多,这种工程的应用将越来越广。

        6、市政公用隧道(共同沟)在二十一世纪将得到更广泛的应用和发展

        随着城市和生活现代化程度的提高,各种管线种类和密度、长度将快速增加,共同沟的发展将成为必然。

        7、三S技术在地下空间开发中的作用将得到加强

        由于地下空间开挖中定位和地质地理信息、勘察现代化的需要,GPS(卫星全球定位)、RS(遥感)和GIS(地理信息系统)技术在地下空间开发中的应用将会得到越来越大的推广。


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