城市地下空間開發規劃與設計——亞洲稠密城市經驗研究

第一作者簡介:孫波( 1967—)，男，安徽蕭縣人，1988年畢業于西南交通大學，鐵道工程地質專業，本科，高級工程師，現從事地鐵建設管理工作。

摘要:由于地下空間開發的不可逆性，為使城市可持續發展，地下空間開發應當合理調研、規劃及管理。在大多數城市，由于缺乏地下空間整體開發利用規劃，沒有相應的明確政策和行政指引，開發引導因素不足，導致地下空間開發往往形成相對單一獨立的項目。在亞洲2個人口密集城市——香港和新加坡的地下空間開發經驗的基礎上，審視地下空間開發經常被忽視但益發重要的課題，這就是如何通過城市規劃設計，發揮地下空間資源協調和平衡利用。

DOI: 10．3973/j．issn．1672－741X．2015．08．010

文獻標志碼: A

文章編號: 1672－741X( 2015) 08－0810－05

收稿日期: 2015－06－12;修回日期: 2015－06－30

Urban Planning＆Design for Underground Space Development:

The Experience in Asia Compact Cities

Translators: SUN Bo 1，HU Minzhi 2，WEI Huai 2

( 1．Shenzhen Metro Group Co．，Ltd．，Shenzhen 518026，Guangdong，China; 2．Scientific Research Institute of

China Railway Tunnel Group Co．，Ltd．，Luoyang 471009，Henan，China)

Original Authors: Kelvin Law，Pearl Hui

( AECOM，Hong Kong 999077，China)

Abstract: Due to their irreversible nature，the development of underground spaces should be properly investigated，planned and managed in order to contribute to sustainable development in cities．In many cities，there is a lack of a holistic planning approach with clear policy and supportive administrative guidelines to utilize this alternative spatial solution，resulting in lack of incentives with underground development projects often being carried out on single-project basis．Tapping the experience in two densely populated cities in Asia，Hong Kong and Singapore，this paper therefore aims to examine the significant，yet often neglected，urban planning and design issues relating to the development of underground spaces for coordinated and balanced utilization of this underground spatial resource．

Keywords: underground space; cave development; underground warehousing; logistics facility; planning; design

0　引言

地下空間的充分利用，可促使基礎設施從地表轉移到地下，以解決城市發展問題。最近的研究和實踐更是強調了地下空間在未來城市可持續發展中的作用 ［1］。

開發地下空間，能夠釋放地表空間作其他用途，從而構建更緊湊的城市布局，以提高交通運輸能力，減少各類出行路程，并提高生活質量。由于地下空間一經開發很難復原，所以地下空間的合理規劃和管理對城市可持續發展尤為重要。

目前，世界上只有少數城市對其地下空間資源進行了整體規劃。通常地下工程開發以個別項目形式獨立進行。這種“先到先得”的開發方式，導致地下同時混雜進行著不同的工程開發，它們之間缺乏協調、控制，不僅不能體現協同發展，還妨礙了設施的共享。地下空間開發很少考慮既有地表開發的長期規劃，這也導致新建的地下設施很難與既有地表設施整合和聯通。此外，地下空間利用的類型也很有限;安全考慮及人們對孤獨、黑暗、寒冷等恐懼的心理和人性因素，亦為規劃師、設計師和其他專業人員在擴大地下空間利用的同時，帶來不同挑戰。

城市規劃師和設計師在彼等個別地下工程項目的規劃和開發過程中，往往只起支撐作用。現在對地下空間開發常常存在這樣的誤解:地下空間開發不占用外部空間、無鄰近工程，且利用率低，所以工程方案應優先考慮運營效率，而不需要確定相應的城市規劃和設計策略。工程可行性是決定地下工程成敗的關鍵，但沒有合理的規劃和管理，地下空間開發勢必會對城市可持續發展帶來負面影響。

本文分別從整體和基地開發的角度分析亞洲的國際化城市——香港和新加坡的地下空間開發歷程，認為在城市立體化發展的新形勢下，城市規劃師和設計師應發揮更積極、主動的作用。更全面地規劃方案，需要綜合分析社會、經濟、環境、技術信息與三維空間的內在關系，從而為地下空間資源的長期利用提供可持續方案。

1　地下空間利用的持續增長——香港

香港人口密度為6 540人/km 2，且人口總量仍在持續增長。目前，香港正面臨著人口增長需要更多土地資源，而同時居民對環境要求進一步提高的難題。已開發區域占香港總土地面積1 104 km 2的24%，其他非建設用地為坡地、郊野公園和特殊區域，而受保護的農業用地不可作居住用途。長久以來，香港的建設用地主要來源是改變農地用途、填海和市區重建等。這些方法已經不能滿足香港的發展需求，而傳統的高樓大廈建筑風格也已不受歡迎。香港的自然丘陵地形和堅硬的花崗巖與火成巖，對其地下空間開發來說是挑戰和機遇并存。

1．1香港地下空間和巖洞開發概況

香港地下空間和巖洞開發歷史悠久，常用于地下停車場、地下商場和地下人行通道等的地庫式開發早已成為地面開發的一部分，以優化整體空間利用。隨著地表新開發區的開發，公用設施管線也在向地下延伸。從20世紀70年代起，隨著建設軌道交通系統，香港開始修建地下鐵道和車站，并建有地下人行通道連接各車站和商業區。公眾對環境質量要求的提升，促使香港在20世紀90年代就開始開發巖洞，把公眾認為“不應放在自家后院”的市政設施轉移至地下。

香港已經積累了大量地下空間和巖洞開發的經驗，新技術與工程方案也隨著成功工程案例的增多而不斷發展。然而，無論是政府或私人為開發主體的個別工程項目，往往是由于地表空間有限、土地價格高或存在更重要的環境等因素，在別無選擇的情況下才最終選擇地下方案。

造成這種情況的原因，更有可能是因為缺乏普遍的社會認知而并非技術匱乏。由于城市地下資源信息散布于政府和私人機構，人們對城市地下空間的認知度還不夠。在地下資源的全面調查和合理使用方面，政策引導作用不足。目前地下工程還主要局限于交通運輸、公共設施和市政設施。就解決地下環境不適應大量人群集聚與至居住的難題，目前還缺乏創新的用途和針對性的設計方案。此外，項目的非貨幣化經濟成本和效益，同樣也沒有被合理考慮和反映。如果將社會、環境成本以及土地價值等考慮在內，地下方案有時比地表方案更經濟。

1．2進一步策略性利用地下空間

隨著人口的持續增長和公眾對生活與工作環境質量要求的提高，需要更多的空間來滿足住房、社會和經濟發展需求。雖然可以通過填海、舊區重建和政府征地來增加土地供應，但城市的攤大餅式擴展開發必然伴隨著相應的環境問題。此外，公眾對保護海港的強烈意識也進一步延緩了近年來形成可開發建設用地的步伐。因此，對香港政府而言，地下空間開發顯然是支撐香港可持續發展的新土地供應源。

政策引導和長遠發展策略也已建議將地下空間開發作為土地緊缺的應對策略。為促進地下空間的有效利用，香港政府自20世紀90年代已開始進行相關的策略性規劃與技術研究。1990年編制完成的《地下空間發展潛力研究( SPUN)》 ［2］認為:從地質學角度來看，香港適合開發巖洞 ［3］。

近期完成的《善用香港地下空間及巖洞發展長遠策略》 ［4］指出了可用于巖洞開發的廣泛區域，并建議將一些既有公共設施遷往巖洞，以釋放地表空間用于其他用途。正在研究中的《優化土地供應策略——維港以外填海及發展巖洞》 ［5］旨在明確適合填海與巖洞開發的地點。除了全港性研究外，香港還進行了搬遷一系列政府設施往巖洞開發的可行性研究，包括近期開始研究的搬遷沙田污水處理廠往巖洞工程。其他研究搬遷設施還包括摩星嶺與堅尼地城配水庫和梅窩的既有垃圾轉運站、污水處理廠和巴士車廠等。

2011年9月，由香港工程師學會與香港規劃師學會聯合組織的“地下空間規劃及發展研討會”，為本地與海外專家就地下空間規劃與開發提供了良好的學術交流平臺。

1．3香港地下空間開發的未來之路

綜上，得出香港地下空間開發的主要建議和方向如下。

1)需要強有力的政策引導。要解決地下空間利用缺乏誘因的問題，應在工程規劃早期就適當考慮地下方案，廣泛宣傳地下空間知識，并以標志性的巖洞開發計劃推動地下空間發展。

2)需要前瞻性的地下空間開發戰略。在香港最近期的全港長遠發展策略中，對地下空間開發的潛力著墨不多。應編制長遠發展策略來系統考慮地下空間開發，并將地下空間視為將來城市發展的潛在開發區域。

3)仔細檢視法定規劃程序和行政指引，使其涵蓋地下空間開發領域。應擴大適合于地下空間開發的土地用途列表，以容納更廣泛的用途。

4)編制地下空間開發總體規劃，確認現有和規劃的地下空間，為地下空間/巖洞建設工程提供管控框架，并允許在恰當的位置設置地下設施。建立地下空間綜合數據庫，并由獨立機構管理和信息錄入。

2　地下倉庫與地下物流設施的可行性研究——新加坡

由于人口密度高、經濟發展快，新加坡也面臨著與香港及其他土地緊缺城市一樣的社會發展受限問題。新加坡政府進行增加土地供應新方法的研究認為地下空間開發勢在必行。2007年，新加坡國家發展部設立了一個專門機構——地下空間總體規劃工作組，以制定地下空間開發的長期規劃 ［6］。

2010年，新加坡經濟戰略委員會建議進行地下勘察、開發新的空間，作為應對將來土地短缺的長期戰略。根據這一觀點，新加坡裕廊集團( JTC Corporation)進行了地下巖洞利用可行性研究，探究了地下巖洞的10種不同利用方法。研究確定了地下倉庫和物流為其中一種可能利用方案，并委托AECOM公司在新加坡Tanjong Kling和Jurong Hill進行研究 ［7］，評估在上述位置開發地下倉庫與物流設施的技術可行性，并為進一步詳細研究提出初步設計方案。

綜合考慮優選巖洞布局方案與市場需求評估結果后，AECOM的研究為巖洞開發提出了3個初步設計方案。這3個設計方案的主要區別在于巖洞和通道布局、入口和豎井位置，以及其他主要規劃和設計特征，包括入口位置和設計、人行通道和服務設施(譬如辦公設備、停車場、安全區等)。

2．1城市規劃與設計原則

考慮巖洞開發的技術方面和關鍵因素，AECOM的研究制定了一套巖洞規劃和設計原則，作為巖洞開發指引和目標，具體歸納如下:

1)識別明顯。具識別性的入口作為體驗進入地下設施系統的門廊。入口宜配備具標志性的建筑元素，以提高其能見度、目的地標識性及使用者的方向感。

2)環境適應性。建立與周邊土地用途協調融合的高適應性系統。地表系統的功能和外觀要與周圍環境相協調，并與比鄰的各類產業用途協同。

3)可達性。入口位置要鄰近主要道路和公交車站，便于使用者通行。

4)節能環保。在建筑設計中融入各種節能環保元素，如太陽能電池板、綠色外墻、屋頂花園等。

5)安全性。巖洞設計各方面如巖洞布局、道路流通、機電設施、緊急疏散等都要貫徹安全第一的原則。仔細規劃和設計消防與疏散措施，以確保所有用戶安全。

6)安保。在巖洞周圍建立安保設施，以避免不必要的外來侵擾。提高安保級別，倉庫、數據中心和安檢點應分設入口，此外還應考慮安裝24 h監控系統。

2．2規劃與設計課題

1)地表土地的可獲取性。在工程早期明確地表既有和規劃土地利用的情況十分重要。應詳細調查土地所有權和政府規劃意向，以確定地表土地的可獲取性，為地下空間開發相結合的地表設施提供設置空間。地表空間大部分用于設置用戶和車輛入口、疏散豎井、機電設施和通風豎井等。通過詳細計算上述設施的地表空間需求，確認其與入口建筑和其他地表用途整合的可能性，從而避免地上與地下的不協調性。

2)用戶需求。了解計劃的地下設施的運營和功能需求同樣重要，以便為設施實現高效運營提供恰當的支持。為提供最大的靈活性，應考慮將地下隧道與地表的連接通道設計為螺旋坡道或機械電梯，適應不同用戶的需求和偏好。豎井電梯入口能直接將車輛垂直送至地下，從而縮短連接隧道的長度。下沉式螺旋坡道，入口標識既能指示到達，又體現建筑美學，同時為地下空間開發提供方向。

3)用戶體驗。提起地下空間，人們往往會與黑暗、寒冷和壓抑聯系在一起 ［8］。因此，在規劃和設計時應努力改善地下空間內外的視覺聯系，并最大程度地利用開口和自然光。下沉式螺旋坡道結構可在地下把辦公空間和其他配套設施相結合，而且下沉式敞開庭院可透過自然光，并以其地形特征把螺旋坡道的視覺影響減至最小。

4)場地規劃。車輛出入口和內部進出口都需設計足夠的排隊等候區，將對既有路網的影響降至最低。利用園林設計原理，為入口結構和周圍環境間建立視覺與外觀聯系。配有座椅、鋪地及其他景觀的下沉式庭院，作為工作人員和訪客享用的主要場所。

3　應吸取的經驗——城市規劃師和設計師新角色

從香港和新加坡近期的地下空間開發可以看出，地下空間開發將是未來城市發展中具吸引力的方向。可以預見，地下空間開發的速度在未來將會更快，尤其是在人口稠密的城市。過去地下空間開發的焦點集中在工程方案、設施功能和經濟效益，造成地下空間設施僅局限于個別獨立開發的基礎及市政設施。基本上，多功能巖洞、設施共享、與其他地下或地表空間開發整合和連接的潛力則長期被忽視。同時，認為地下空間寒冷、黑暗、孤寂的心理也一直存在 ［8］。

為解決這些難題，就需要城市規劃師和設計師通過整體考量的方法，承擔更積極的推動角色，更廣泛的分析社會、經濟、環境和技術信息以及地下與地表空間的內在聯系，從而制定出地下空間長遠利用的可持續的方案。

3．1取得的成果及所處階段

決策者、持份者和專業人士都已意識到，地下空間開發是土地供應的新資源。許多國內外研究、調查和項目都已證實地下空間開發與社會、經濟和環境效益密切相關。在地下空間開發的某些設施也已得到公眾支持。

修建巖洞及各類地下設施的技術日趨成熟。就巖洞修建、巖土工程和巖體力學方面的技術創新與節約成本知識，國內外也有許多成功案例可提供經驗參考。

以香港為例，通過研究已獲取的信息有: 1)適合巖洞開發的地圖;

2)可用于巖洞室開發的區域與基地;

3)適合巖洞開發的設施類型與具有潛在遷移至巖洞可能的設施類型;

4)地下空間/巖洞的用途列表。

3．2下一步工作及城市規劃和設計師的作用

1)地下空間是一種空間資產。城市規劃師和設計師必須將地下空間看作一種空間資產 ［9］，并全面了解地下空間開發的各方面(技術的及非技術的)知識。地下空間與地表土地一樣，都是城市未來發展的一種資源。它需要良好的規劃，以確保地下空間資源不被破壞和不協調地使用。

2)數據收集和分析。如今的地下空間基礎數據不能滿足使用需求。由于沒有既有和已規劃地下設施數據庫，也沒有專責機構收集和管理這些信息;所以很難了解設施間的相互影響，以及把握整合的機會。在設計師和工程師的幫助下，城市規劃師應在分析基礎數據的關系中起主導作用，并承擔統籌考慮社會、環境、經濟和技術各方面的課題。在制定土地長遠發展策略時，應將潛在的地下空間與地表土地一起作為城市結構不可或缺的一部分。

3)規劃程序。建立地下空間利用的規劃程序與實施戰略。無規劃的地下空間勢必會造成各種問題:既有設施涉及高昂費用的拆遷、通往潛在地下空間的通道受阻、地下設施被迫向更深地層發展以尋求合理線位。在整個城市規劃過程中，我們一直在競爭需求、開發的優先次序，以至發展框架與社會價值響應間尋求平衡點。在開創地下空間開發新局面時，要堅持這些原則來指導將來的城市規劃。

4)制定總體開發規劃。應制定地下空間開發總規劃，明確供將來城市開發利用的既有空間和預留空間，促進更加系統化地利用地下空間，以及和更全面地協調城市土地利用規劃。總體規劃能安排地下工程(包括與地表相互連接結構)的建設位置和遠期預留地。同時，總體規劃能簡化投資者的戰略決策程序，減少開發的不確定性。

5)地下空間開發的規劃和設計指導方針。城市規劃師和設計師應研究地下空間利用的不同可能方案，以及如何創造更吸引用戶的外部和內部環境。這就需要了解人性因素并研究創新設計方案來解決。從新加坡的地下空間開發項目經驗可知，地下空間出入口布局的詳細設計與場地規劃，能為改善地下空間開發的環境與運營帶來積極作用。

6)用戶需求。需要了解用戶的空間和運營要求，此外，還要充分調研未來的用戶類型與數量、車輛和行人通道的要求、環境保護要求等，并與相關技術專家的意見整合。

4　結論

在認識到地下空間是一種可選的空間資源后，以地下和地面空間整體規劃的政策為基礎，結合規劃設計和技術指引，定能保證資源利用有效協調與平衡。

全球范圍內的工程和研究也已證實和認可了地下空間開發的諸多好處。雖然近年城市發展中的地下開發項目種類持續增加，但缺乏協調的規劃和開發阻礙了地下資源的開發潛力。因此，需要將地下空間的長遠規劃策略作為城市建設的重要組成部分，以實現城市建設的可持續發展。在城市規劃設計過程中，始終需要堅持在競爭需求、安排優先開發次序，以至發展框架與社會價值響應間尋求平衡點。

5　致謝

作者感謝新加坡裕廊集團( JTC Corporation)允許使用他們的研究資料，并允許出版本文。

注:原文發表于Proceedings of the World Tunnel Congress，2013。