淺談城市地下空間綜合開發設計

王萬里

中電建路橋集團有限公司 北京 100048

一、地下空間綜合開發趨勢

2016年5月住建部下發《城市地下空間開發利用“十三五”》，2016年11月省發改委、建設廳下發《浙江省城市地下空間開發利用“十三五”規劃》，“十三五”規劃的總體目標是促進城市地下空間合理開發利用。然而要實現該規劃目標，目前還存在以下幾個問題：

（1）規劃體系不完善：各地注重地下空間開發專項規劃編制，但其融入總體規劃和詳細規劃的深度不夠，缺乏引導；

（2）開發缺乏整體性：地下與地面空間統籌協調不足，存在單點式開發問題，未形成便捷的網絡，功能相對單一；

（3）標準體系不完善：地下空間權屬相關制度缺位，建設和管理技術標準體系不完善，技術標準可操作性欠佳；

（4）協調機制不健全：全省地下空間資源普查開展不足，地下空間信息管理系統建設滯后，存在重建設輕維護現象。

隨著城市發展的需要、設計施工技術水平的提高，城市地下綜合基礎設施的發展呈現整體化、網絡化、立體化的趨勢，同時越江、海底隧道迅猛發展。地下空間發展趨勢也呈現出規劃先行、基礎優先、功能為主、統籌兼顧、環保生態、智慧友好的特點。

二、義烏商城大道綜合開發建設案例介紹

1、工程建設特點

義烏商城大道綜合開發建設正是順應了當下地下空間發展趨勢的6大特點，為本項目的推進和建設奠定了良好的基礎，具體如下：

1）規劃先行

區位規劃：商城大道位于義烏市東北片區， 是規劃“六橫八縱”骨架性主干路系統的一橫。道路北起疏港高速，穿越后宅東部、國際商貿城、金融商務區以及廿三里，東接疏港高速，是義烏中部重要的橫向聯系道路。隨著義烏市機動車保有量的迅速增長，交通擁堵問題成為阻礙城市發展的一大困境。尤其在國際商貿城區域，早晚高峰交通流呈爆發式涌出，對周邊路網造成極大沖擊，隨著金融商務區啟用，交通壓力將進一步加大，提升商城大道交通功能的需求非常迫切。

軌道交通規劃：隨著浙江省四大城市群之一——“浙中城市群”規劃的推進，金華-義烏-東陽市域軌道交通工程進入實質研究階段，金義東市域軌道交通工程在義烏境內總長40.9km，共設站11座，地下站4座，高架站7座。與商城大道共路由段涉及兩站三區間，長約3.8km。

綜合管廊規劃：商城大道規劃有綜合管廊，位于城市核心區（國貿大道-武德路段），是重要的橫向主干管廊。

2）基礎優先

商城大道兩側為義烏商貿、金融核心區，周邊已建成若干獨立的地下車庫及環路系統，以及多個待開發的金融、商貿、住宅區。商城大道沿線地下空間開發堅持基礎設施優先。

商城大道隧道工程研究歷程由來已久，考慮到明挖施工對商貿城經營可能存在影響而未實施，本次統籌考慮金義東市域軌道交通工程，并結合規劃綜合管廊一并實施，全力打造基礎設施大通道。

3）功能為主

商場大道定位為滿足快速通行的交通性干道，全線布置10條進出匝道，6條地庫地下聯絡通道，交通功能強，系統復雜，與周邊地塊聯系緊密，設計需同時考慮分離過境、快速疏散和服務周邊的功能。

在商城大道范圍內，金義東市域軌道交通布設有2個站點，分別為國際商貿城站和浙大附屬醫院站，站間距1.8公里。其中國際商貿城站位于國際貿城區域，浙大附屬醫院站位于金融商務區、浙醫四院區域，布置于交叉口下方，兩座車站客流量大，且可實現與BRT、軌道交通3號線換乘，服務周邊區塊功能強。

同時，規劃商城大道（國貿大道-武德路）綜合管廊長約4.23公里，建成后將與在建03省道綜合管廊及已建望道變電力管廊連接，實現宗澤變、福田變、國貿變、商務變、望道變之間電纜連通，突出綜合管廊功能，發揮成網成片效應。

4）統籌兼顧

商城大道紅線寬度為60m，規劃有城市隧道、軌道交通、綜合管廊三大工程，三者共路由段長約3.8km。周邊環境復雜，規劃工程眾多，必須實現整體開發，從而解決城市核心區關鍵路由有限空間內建設多種大型地下基礎設施的工程難題。

5）環保生態

工程方案設計積極響應城市核心區對工程建設與周邊環境有機融合的訴求，優化城市地面空間，提升城市景觀，工程建成后還綠于民。同時減小施工期影響，與既有工程有機融合，保障商貿區的持續繁榮。

6）智慧友好

從總體設計階段、施工圖設計階段到建設管理平臺、運營階段移交，都充分應用BIM技術，進行全過程管理，通過數字化、智慧化手段，保障設計施工質量安全，提高建設效率，并為后續運營服務提供友好的基礎數據與管控平臺。

2、方案研究思路

為順應地下基礎施設的發展趨勢，義烏商城大道城市隧道、軌道交通、綜合管廊工程著眼于八大目標開展研究，即規劃銜接“順”、服務功能“強”、線形指標“好”、施工風險“低”、環境影響“小”、建設工期“緊”、項目投資“少”、運營管理“優”。因此，方案研究的重點是結合規劃，解決建設形式與空間布局問題，具體分三步走：一是分建與合建的選擇，二是如何合建，三是合建的方案比選。

1）分建與合建的選擇

通過多方位的研究分析，若采用分建形式，存在以下問題：①需占用周邊地塊，用地范圍大；②淺層地下空間較浪費，不利于后續開發；③若各工程同期施工，工期較長；④若分期施工，對已運營工程影響大；⑤盾構長距離側穿、下穿施工，風險較大；⑥對既有商城大道地面道路交通影響時間較長；⑦多次基坑開挖，增加支護措施，投資較大。考慮以上因素，最終確定城市隧道、軌道交通、綜合管廊同步設計施工，采用三者合建形式。

2）如何合建

采用合建形式，需解決以下問題：①研究城市隧道交通功能、軌道交通線站位、綜合管廊總體線路；②確定三者埋深及相對位置關系；③確定總體施工工法；④研究隧道建筑布置、車站建筑布置、管廊建筑布置；⑤研究合建結構橫斷面布置；⑥確定線路設計指標、優先級，并進行線路擬合；⑦各工程防災救援系統是否滿足要求；⑧工程可實施性（穿越建構筑物、深大基坑、管線遷改及交通疏解等）。

3）合建方案的比選

三合一總體設計方案不僅需要交通規劃、線路、建筑等牽頭專業充分配合，還需要結構、隧道、工藝等專業開展深入且充分的研究，從而得出若干可行的比選方案。本次合建方案比選的關鍵問題是施工工法和地鐵車站建筑方案的比選。

（1）關于合建段總體施工工法

結合地質條件及工期，最終推薦采用全明挖方案，主要基于以下考慮：①本次商城大道隧道工程設有10條進出匝道、6條地庫聯通道，因此分布較為密集的匝道和聯通道使得隧道標準段極為零散，更適合采用明挖法施工；②若地鐵區間采用盾構法施工，工期需增加8-10個月，施工影響范圍大、時間長；③根據地勘顯示，本次地下空間開發位于中風化泥質粉砂巖層，屬軟巖，基坑施工方案靈活，使得合建方案投資更為經濟合理。

（2）關于車站建筑方案

島式車站相對于側式車站功能較優，但側式車站在站臺層深度、線路平順性、空間利用、經濟性方面具有優勢。因此，本次方案設計擬采用側式車站方案。

3、工程總體方案

城市隧道：雙向六車道，設計速度60km/h，全長5.78km，布置10條進出匝道，6條地庫聯絡通道。為方便匝道布置以及與周邊地庫銜接，布置于地下一層；

軌道交通：兩站三區間，地下站均為單層側式站，設計速度120km/h，全長3.8km。為使車站前后線路銜接平順，并盡量減小埋深，充分利用地下空間，布置于地下二層；

綜合管廊：單層雙艙斷面，全長4.23km。為滿足投料、通風、逃生、管線引出，布置于地下一層（布置于地下二層使用功能削弱較多且經濟性差）。

城市隧道、軌道交通、綜合管廊三者在3.8km共路由段采用結構合建形式，在世界上尚屬首例，目前該項目正在順利推進建設中。

三、設計思路交流

基于義烏商城大道綜合開發建設的案例，提出以下五點設計思路：

1、城市地下大型基礎設施總體方案

以往城市核心區地下大型基礎設施根據各基礎設施規劃分別研究、分別落實，對城市核心區關鍵路由認識不足、空間感不強；建設主體不同，導致研究的片面性，關注點的問題，忽視面的問題；施工缺乏統籌考慮，造成多個工程反復開挖，影響環境；景觀千篇一律，枯燥無味等問題。

隨著地下空間專項規劃的深入研究，城市對立體空間的進一步渴求，對關鍵路由的戰略認識不斷提高，PPP、EPC、BOT等建設模式的引入，設計施工技術水平的提高，跨專業協同設計能力的不斷提升，近幾年經濟、技術等方面迅猛發展，形勢已大大改變。

因此需要與時俱進，推動設計、研究思路上的轉變，順應規劃先行、基礎優先、功能為上、統籌兼顧、環境生態、智慧友好的發展趨勢，大力推動城市地下大型基礎設施的建設，目前，城市地下大型綜合基礎設施主要有兩種形式：

（1）樞紐型（如武漢光谷地下綜合體）

該項目以地鐵車站功能為核心，作為樞紐型節點，設置圓盤形公共區與周邊商業連通，市政隧道與區間平行、共路由，淺層為魯磨路隧道、9號線站臺；地下一層為地鐵站廳及公共空間；地下二層為2號線南延線區間、珞喻路隧道、地鐵用房；地下三層為11號線站臺。

樞紐型主要關注節點處建筑功能、相對位置布局、建設時序及施工方案。

（2）長距離共路由型（如杭州天目山路）

地鐵3號線天目山路段長約8.4km,共設置6站6區間，均為地下站，同路由設置快速路隧道。

長距離共路由型則不僅涉及節點處理，還應重點關注功能的多樣性、線路的匹配性、地質及環境的適應性、工籌的合理性。難度更大，要求更高。長距離共路由型的綜合基礎設施在城市建設發展中地位顯著，將是近期大中城市基礎設施發展的重點。

2、合建工程防災設計

城市隧道防災特點：特長隧道、一類城市交通隧道，匝道多，通風防災設計復雜；

軌道交通防災特點：重點為車站防災救援設計；

綜合管廊防災特點：200m設置一個防火分區。

設計思路：三者防災系統內部聯動，各自獨立運營。機電、消防設施按各自要求設置。

核心問題：（1）各工程防災救援系統設計完善，主要是特長城市隧道火災條件下的通風防災；（2）結構抗火性能達標，滿足各工程防災系統獨立、不影響各自運營的要求

3、環保生態的地下工程

地下工程所處的環境較為穩定，具有耐久性好、隱蔽性好的特點，在環境生態方面具有天然的優勢。為適應城市可持續發展的需要，未來地下工程還應注重以下幾點：（1）保護城市記憶，工程與自然人文景觀相協調；（2）減小施工期對環境的不利影響；（3）綠色節能，并注重人文和美學提升。

4、智慧友好的地下基礎設施

以GIS+BIM+IoT為城市信息基數，映射真實城市，建立起三維城市空間模型和城市時空信息的有機綜合體，即建立信息模型City Information Model；

基于城市基因庫、知識庫、指標體系，以機器學習、人工智能為支撐，實現城市管理實時智能決策，即形成智慧模型City Intelligent Model；

實現智慧統籌、規劃、監控、協調城市的公共服務、經濟業態、社會活動、管理執法等，即實現智慧管理City Intelligent Management。

最終依托CIM平臺，聯通物理與數字城市，實現大數據支撐下的可視化決策管理平臺，提升城市管理水平。

5、建設模式的探討

商城大道隧道工程投資約50億元，工期約40個月，為義烏市單體投資最大的市政設施項目，是當前首個城市隧道、軌道交通、綜合管廊長距離合建工程。存在同路由敷設、位于核心區、協調部門多、功能要求高、技術難度大等難點，并提出了服務功能“強”、地塊銜接“順”、線形指標“好”、施工風險“低”、環境影響“小”、建設工期“緊”、項目投資“少”、運營管理“優”的高要求，基于這樣的項目特點，引入PPP建設模式，利于降低建設費用、減小財政壓力、轉換政府職能、發揮合作優勢、合理分配風險。

未來地下基礎設施的開發，將進入城市發展深水區，對規劃、設計、施工、管理都存在挑戰。

城市地下基礎設施開發，將越來越多地引進新的建設模式，全面提高建設管理水平，使新型城市化發展踏上新臺階。