基于城市地下空间开发利用研究的分析*

2015-04-14雷国光孙永超

吉林建筑大学学报 2015年5期

雷国光孙永超李明

(吉林建筑大学土木工程学院，长春 130118)

0 引言

进入21世纪，在城市地下空间开发利用进程中，国内外的一些学者都对其开发利用做了相关研究，对今后的城市地下空间的开发利用提供了技术支持和理论指导．考虑到全面性的、系统性的地下空间开发利用研究，对未来地下空间的开发利用健康发展具有重要影响．本文着重对国内外地下空间开发利用方面的研究进行了分析，并将国内研究与国外研究进行对比，以期找到当前我国在城市地下空间开发利用研究方面的薄弱环节，为未来城市地下空间的开发利用研究做建议性指导．

1 开展城市地下空间开发利用研究的必要性

21世纪以来，城市地下空间开发与利用得到了进一步开展．然而在开展的过程中，也暴露了一些急迫而又严峻的问题，如城市地下空间开发缺乏长远的规划、相关法规不健全、开发权利分属不明、发展模式单一，这些问题的出现使得城市地下空间的开发利用受到了一定程度的阻碍，因此开展城市地下空间的开发和利用研究是十分必要的．此外通过开展城市地下空间的开发和利用研究还可以为城市地下空间开发利用提供理论支持，为后续地下空间开发利用提供技术保障，确保了城市地下空间开发利用的健康和可持续的开展．

2 城市地下空间开发利用的研究现状

2．1 国外城市地下空间开发利用研究现状

1863年，英国于伦敦建造了世界上第一条地铁，从而在一定程度上揭开了近代国外开发与利用城市地下空间的序幕．国外对地下空间开发利用研究开始的比较早，发展也相对成熟，主要分为以下几个方面:

(1)布局理论研究． 19世纪末20世纪初，法国著名建筑师Eugene Henerd提出了环岛式交叉口系统和多层交通干道系统思想，并且在现代化城市建设中得到了应用．20世纪20年代，法国著名建筑师和规划师Le Corbusier［1］在其著作《明日城市》阐述了城市空间开发与利用的实质，并在进行巴黎城市规划时提出了构建多层交通体系的设想．1987年，Duffau［2］提出了将城市的大部分功能放置在地下，以便于城市地面空间的发展，从而为城市营造了良好的生产生活环境．Roberts，Oreste［3］和Soldo［4］分别于1996年和2002年提出了城市地下空间的有效利用对节约能源消耗，减少环境污染，改善城市布局，提高生活质量，促进城市可持续发展方面的作用．

(2)环境心理学研究． 1979年，临床心理学博士Hollon研究了人们对地下空间环境的心理态度和偏见，以及地下空间环境对人们情绪状态的影响．1983年，美国学者Gideon S Golanv在他发表的《Earth-Sheltered Habitat-History，Architecture and Urban Design))一书中，提出了个人对地下构筑物的偏见导致了人的心理障碍．1993年，Sterling和Carmody［5］在著作中研究了人们形成地下空间印象的原因，发现地下建筑的基本物理特性(缺乏对外界的可视性、缺乏窗户、处于地下)，影响了人们对地下空间的印象．1996年，瑞典学者Rikard Kuller重点研究了身处地下缺乏自然光对人体生物钟的影响，以及减少的感官刺激对唤醒的影响．

(3)开发与利用技术方法研究． 1980年，瑞典建筑与城市规划学家Hans Aspliond提出了“双层城市”的地下空间理论模式，实现了人、非机动交通与机动交通在平面上的分离．1983年，日本早稻田大学教授尾岛俊雄提出了“集积回路(integrated urban circuit)”的设想，并根据这一新设想，设计了大深度公用设施复合干线网．2009年，S．Balideh［6］提出了基于不同的地震波的地下空间的地震数值分析方法，并将其用到了Masjed Soleiman发电站的工程研究中．2013年，Hadi Fattahi［7］提出了基于混合蒙特卡罗模拟法(MCS)和自适应神经模糊推理聚类方法(ANFIS-SCM)，对地下空间的开挖损伤区进行了可靠性分析方法，并在工程中的得到了应用，取得了良好的效果．

(4)分析与评估研究． 1951年，Dunlap［8］针对地下管线的价格评估问题提出了相关计算方法．1974年，Rosen将衰退分析和享乐主义价格方法应用到地下空间估价中，取得了较好的结果．2009年Bobylev［9］从地下空间利用数量、质量等方面进行了相关评价，分析了地下空间的用途、利用程度以及开发利用涉及的主体因素等，并提出了宝贵的建议．

2．2 国内城市地下空间开发利用研究现状

随着城市问题的突出与尖锐化，使得城市地下空间的开发显得尤为必要．目前国内城市地下空间的开发与利用正在如火如荼地进行，相应的研究层出不穷．国内城市地下空间的开发利用研究主要集中在以下几个方面:

(1)立法与管理研究．随着城市地下空间的开发利用的发展，使得地下空间立法变得非常迫切．赵俊玉等［10］、刘巍等［11］对城市地下空间开发利用立法进行了研究，提出了地下空间的开发利用立法的指导思想和原则及主要内容，并对地下空间使用权做进一步研究．翁金财［12］、唐立［13］、郑怀德［14］等对城市地下空间开发利用管理进行了研究，提出了加强安全管理、政府管理，建立地下空间开发利用规划审批制度、改革城市地下空间开发利用管理体制等建议，这给城市地下空间开发利用立法与管理提供了很好的指导．

(2)环境影响分析与评估研究．随着城市地下空间的开发利用，使得工程区的地质环境受到了一定的影响．考虑到地质地层、可拓性等因素使得城市地下空间开发利用环境影响与评估研究进入了人们的视线．韩文峰等［15］、钟洛加等［16］对地下空间开发利用环境影响进行了研究，提出了地质环境稳定性问题、地下水影响问题、工程对地质环境影响问题等，并对基坑开挖、盾构隧道施工等对地质环境的影响做了研究．吴立新等［17］、吴玲玲等［18］、岳志辉［19］提出了地下空间需求量评估、开发潜力评价、适应性评价等，为后续城市地下空间开发提供了便利的条件．

(3)开发效益与融资研究．鉴于目前对城市地下空间开发效益的认识尚不够明确及融资难等问题，很多学者对地下空间开发利用的开发效益与融资进行了研究．熊焕标［20］对城市地下空间开发效益进行了研究，提出了防灾效益、社会效益、经济效益、土地效益，并提出了开发利用的主要对策．邵颖红等［21］、陈悼等［22］对地下空间开发利用融资进行了研究，前者提出了政府投融资模式、市场化投融资模式两种模式，并对其进行了对比研究，提出了相关建议．后者在地下空间开发利用的特点分析研究基础上，尝试将PPP融资模式应用于地下空间开发利用上，并在此基础上，着重就PPP模式应用于地下空间开发利用中可能产生的一些问题展开了探讨，提出了相关对策．

(4)优化设计及节点研究．针对当前城市地下空间开发利用不充分或不尽合理等方面，一些学者从优化设计的角度进行了深入研究．杨虹桥［23］结合文献研究与调研结果及北京轨道交通站点地区地下空间的特点，通过横向和纵向的比较研究，探讨研究出一套适用于城市轨道交通站点地区地下空间的优化设计策略，并通过实例进行了具体运用．邓书永［24］、刘冠男［25］分别针对轨道交通节点及寒地地区节点进行了优化设计，为今后地下空间的设计实践提供了借鉴和帮助，同时也对相关理论研究进行了必要的补足与完善．

3 目前城市地下空间开发利用研究需要重点突破的几个薄弱环节

我国地下空间开发与利用方面的研究处于初级阶段，对城市地下空间开发利用的研究主要集中在立法与管理研究、环境影响分析与评估研究、开发效益与融资研究、优化设计及节点研究等方面．因此，还需要对以下几个薄弱环节进行重点突破．

(1)大深度地下空间开发利用技术研究．大深度地下空间不仅具有隔音、恒温、恒湿等优点，还能满足能源储存、防弹避灾等功能性要求．而且大深度地下空间的开发更有利于工程的直线化，实现工程长度的缩短．因此，它是未来城市地下空间开发的重要领域，在地下空间开发与利用过程中还需要加大大深度地下空间开发利用技术研究;

(2)地下结构平战结合与转换技术研究．在进行地下空间开发与利用的过程中，要注重地下结构平战结合与转换技术研究．在进行转换研究中，既要注重和平时期人防工程向非人防工程的研究，又要注重战时非人防工程向人防工程的转换，实现人防工程与非人防工程的相互转换，提高城市地下空间开发的战略效益、经济效益、防灾效益;

(3)地下结构防灾减灾技术研究．地下结构虽然具有防弹减震功能，但其自身的防灾减灾能力较差，容易出现发生灾害难以自救的局面．随着地下空间开发与利用进程的推进，地下结构的防灾减灾技术研究变得愈来愈重要．因此，在进行地下结构防灾减灾技术研究时，应该注重地下结构火灾预警与灭火系统、地下结构水灾预警与排水系统以及紧急防灾系统等地下结构防灾减灾技术的研究;

(4)消除地下环境对心理和生理影响技术研究．地下空间与地上空间相比，具有密封性、不透光性，而且还对人的心理和生理有一定影响．在今后的研究中要注重消除地下环境对心理、生理影响的技术研究．从理论上对人们身处地下的心理、生理进行研究，从技术上通过控制采光、通风、声音、空气成分，设置绿色植物及方向图标来突破地下环境对人的心理、生理障碍，最终实现地下空间与地上空间在环境和功能上的有效统一．因此，今后还需对这些相关技术与理论进行系统研究;

(5)基坑工程结构设计理论研究．目前地下空间的开发利用过程中涉及最多的便是基坑工程，随着施工过程中对基坑工程的要求的逐渐提高，传统的强度设计方法已不再适用，因此应向变形控制方法转变，为此在设计理论上应该探索工程施工与工程设计密切结合的设计理论，同时还应注重不同地层土体参数的研究;

(6)地下空间开发与人防工程建设并存的规划理论研究．随着城市地下空间开发利用进程的逐渐推进，城市地下空间的开发利用不再仅限于解决城市问题，而是更加倾向于城市各项功能的整合和完善．因此在进行城市地下空间开发利用时，需要加强地下空间开发与人防工程建设并存的规划理论研究，以便于在制定城市地下空间开发利用总体规划时，纳入地下空间开发与人防工程建设并存的规划，从而实现城市地下空间的开发利用与人防工程建设的同步进行．

4 结语

在今后的研究中，需要对大深度地下空间开发利用技术、地下结构平战结合与转换技术、地下结构防灾减灾技术、消除地下环境对心理和生理影响技术、基坑工程结构设计理论，以及地下空间开发与人防工程建设并存的规划理论进行研究，推进地下空间工程更加健康发展．

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