城市地下空間開發助力可持續發展—從《東京宣言》到《上海宣言》

■ 范益群 李煥青

地下空間泛指地表以下的空間，是地表土地資源向下的延伸，是國家的戰略資源。從城市建設的角度來說，地下空間多指以空間為載體的地下空間工程。隨著時代與科技的飛速發展，地下空間的作用和功能為了適應城市和人類的發展也在隨之改變。

圖1 1991城市地下空間開發利用《東京宣言》

為適應地下空間開發利用現狀，即將在上海召開的全球城市地下空間開發利用上海峰會（FUUS2019），擬在對1991年提出的地下空間建設《東京宣言》進行深度剖析的基礎上，總結全球城市近三十年來的實踐和經驗，進一步回答城市地下空間開發利用亟需解答而《東京宣言》沒有涉獵或詳細闡述的內容，從而提出了融合時代特色的城市地下空間開發利用《上海宣言》。

從《東京宣言》到《上海宣言》，見證了全球城市地下空間開發利用的發展進程，也將進一步指導全球城市地下空間的可持續開發與利用。

一、《東京宣言》及全球地下空間開發進程

（一)《東京宣言》

“城市地下利用國際會議”于1991年12月5日在東京召開。來自10個國家、約350名與會者參加會議、提交研究論文，并討論了有關城市地下空間利用和未來作用的廣泛主題。

在此次國際大會上，國際專家研究了19世紀以來城市建設的發展規律和未來發展趨勢。19世紀全球出現了100萬個城市，20世紀全球出現了1000萬個城市，許多城市規模越來越大，而這些特大城市在許多方面都呈現無邊界的拓展。預計這種規模的特大城市將在21世紀的發展中國家出現。隨著19世紀的橋梁和20世紀的高層建筑的不斷積累，21世紀有望成為地下空間利用的時代。為了保護地球環境和城市景觀，創造人性化的城市，人類社會需要有效、正確地利用地下空間，并將其作為重要的社會基礎設施。

基于這一共識，會議提出并發表了 《東京宣言》 （見圖1）。地下空間開發《東京宣言》提出了如下觀點：

1.支持城市化建設，城市地下空間是人類遺產的一部分，也是城市基礎設施，城市更新和未來城市化的新前沿。

2.地下空間利用的目標是改善地面土地利用，使城市生活更加便利和舒適。為了達到上述目的，應充分利用地下空間的特點。

3.就地下空間的自然資源性質而言，一旦開發或利用，地下空間很難改善或重建。因此，基于中長期綜合城市規劃實施地下空間的開發至關重要。同樣重要的是有效利用地下空間，建立良好的地下條件和利用信息系統和覆蓋公共和私人土地的綜合規劃。因此，最迫切的工作是建立一個綜合的城市規劃系統，處理公共和私人土地上的地上和地下空間。

4.在大城市，有必要利用地下空間開發各種基本的城市基礎設施。為了維持高度發達的地面土地利用，為城市的可持續發展作出貢獻，應對環境問題，并有效實現這一目標，需要制定優先使用私人土地的地下空間供公眾使用的原則。

5.地下空間將以各種方式利用，不僅用于城市基礎設施，還用作人類活動空間。因此，應努力進一步推進防災措施，保證舒適、有吸引力的地下空間。

6.為了地下空間的安全高效發展，有必要改進各種施工技術，包括地質挖掘工程和巖土結構工程。

《東京宣言》是在上世紀的歷史背景環境下提出的，至今對城市地下空間建設仍有參考意義。

（二）《東京宣言》后全球地下空間開發進程

《東京宣言》之后，世界各地地下空間開發利用活動得到極大發展，部分地區已經開始著力于提升城市地下空間品質及其利用效率的研究工作。在城市人口高度密集區地下空間開發利用的必然增長趨勢下，優化地下空間規劃，提高地下空間開發經濟性，使地下空間為城市宜居性、可抗災性與可持續性提升作出貢獻是城市發展的必由之路。

梳理并總結除中國大陸外其他國家與地區在地下空間開發利用研究方面的現狀，主要聚焦在活躍于相關研究領域的國家地區。

在非洲-中亞地區，伊朗在地下空間規劃方面有較強的研究投入，著力于利用地下空間為城市的土地預留與再生作出貢獻；對傳統的地下空間結構，從建筑設計優化方面進行了一定的研究。南非的地下基礎設施工程開發項目較多，因此，其研究重點主要集中于非開挖技術，對于地下空間方面缺乏相關的研究投入。摩洛哥南部緊鄰西撒哈拉，由于較為惡劣的自然條件，其對地下糧倉有濃厚的研究興趣。

圖2 Alaskan地下高速隧道

在大洋洲，澳大利亞的地下空間開發起步較早。1983年，首屆國際地下空間研究中心（Associated Research Centers for Urban Underground Space，ACUUS）會議在澳大利亞召開。同年，沃倫中心（Warren Centre）成立，它是澳大利亞工程科技政策智囊團，總部位于悉尼。1996年，Sterling提出“向下——面向四維城市”的理論。

此外，澳大利亞還有一些國家級的針對隧道與非開挖技術的專業研究機構和地方的研究組織，比如位于布里斯班的研究團隊。其中，莫納什大學的趙堅教授及格里菲斯大學的Jenny Cui博士長期活躍于地下空間相關研究領域。

中南美洲對于地下空間開發利用的相關研究主要由巴西主導，其中，Andre Assiz博士和Tarcisio Celestino博士在該領域十分活躍。除了巴西之外，墨西哥與智利在地下空間建筑設計等方面對于地下空間開發利用研究也有一定的投入。頗具特點的墨西哥“倒金字塔”，是由來自BNKR建筑公司的建筑設計師設計的位于墨西哥城的地下綜合大樓。

目前，北美洲并不存在專門針對地下空間的研究中心，且開展隧道或非開挖技術研究的相關學者較少，這同其較為廣泛的地下空間工程應用情況有些不符。然而，北美洲對于地下礦業空間二次利用相關的研究投入力度卻很大。這類空間的二次利用一般是工業或商業用途，比如明尼蘇達州深度達715m的索單塔鐵礦井，目前被用作開礦歷史國家公園，同時在地下新建一些穴室，用作物理實驗室。另外，堪薩斯城的礦井二次利用項目也十分成功。

美國一些大城市的地下隧道工程應用較多，比如波士頓的“大開挖”，以及西雅圖Alaskan高速隧道（見圖2），都是利用地下隧道進行城市景觀改造的典型案例。在美國學界，近年來對于地下空間可持續發展與可抗災性的重視程度逐漸增強。在商業、教育等用途方面，美國地下空間的應用實踐有成有敗。成功的案例比如波士頓郵局廣場（見圖3）、舊金山的莫斯康尼中心等。其中，加州的帕拉馬茲酒廠作為一個整體全部位于地下的建筑，其生產線全靠自身重力流動，頗具特色。

圖3 波士頓郵局廣場

歐洲是最早系統性地提出地下空間資源劃分概念的地區，其地下空間的重點研究領域在地下資源劃分與特性分析方面。歐洲的研究學者將可再生與不可再生的地下資源進行梳理，將資源開發的正面效應與負面效應進行評估（例如地層震動隔絕與礦業開采效應的對比），并將資源利用的排他性進行深入分析。歐洲如今有許多的地下基礎設施工程項目正在建設之中，同時對于已建隧道安全性的重新評估工作也在加緊進行。

瑞士的“深層城市（Deep City）”研究項目具有代表性。此外，Hagerbach實驗設施曾作為火車的山體隧道，現在是各類科學、工程的實驗場地。英國對于地下隧道的研究處于世界前列，英國年輕工程設計研究人員在ITACUS中表現活躍。除此之外，英國更是研發出了大跨度地下空間建設頂進技術，如圖4所示。

圖4 英國大跨度地下空間建設頂進技術示意圖

北歐各國主要城市的地下空間規劃應用廣泛，提升了城市整體功能，是世界范圍參照的典范。北歐諸國由于優異的地質條件，曾一度是地下空間開發利用的引領者之一，各地廣泛存在著各種巖層洞室、巖體隧道與水下隧道，但近期地下空間領域的研究投入有所減弱。由于氣候原因，北歐也大力發展了地下倉儲，包括種子倉庫、煤炭倉庫等。除此之外，北歐各國更是將水力發電站設置于地下。北歐關于地下空間開發的經典案例不勝枚舉。

圖5 地下生態住宅

亞洲是目前研究地下空間最活躍的地區，研究主力是在新加坡、日本和中國。近年來，東南亞各地對地下空間的需求急劇增高，為研究工作帶來新的動力。在前沿開挖技術方面，日本擁有較長的研究與應用歷史。日本作為傳統的地下空間開發利用大國，近年來，其研究仍在繼續，但由于經濟原因，勢頭已經大不如前。

日本在地下空間對于景觀改造作用方面的研究具有代表性。通過建立相關基礎理念，各地得以一定程度上對城市景觀加以建立和保護。同時，通過賦予政府一定程度的權力，加上對應的資金投入，日本城市景觀的維護工作得以有效進行。日本地下空間利用歷史可追溯至近100年前——1920年起開始地鐵的建設，并在之后逐漸開始地下商場、地下鐵路及地下高鐵的建設，在汽車普及后，地下道路與地下高速路又逐漸興起。日本大力發展地下空間主要是因為缺乏可用的城市空間。由于土地私有化等歷史原因，城市中心地塊細小而分散，因此，難以建設交通與其他基礎設施。上世紀八九十年代，日本對地下空間開發利用的研究最為活躍。本世紀初，土地所有權法正式立法，對地表土地資源的需求迫切度略有降低，同時因為經濟發展停滯，對于該領域的研究逐漸趨冷。

在前沿的開挖技術方面，日本擁有較長的研究與應用歷史，一部分技術還處于概念設計或試驗階段，一部分技術已經成功應用于工程實踐。日本主要的研究機構包括日本隧道協會、日本土木工程協會與日本城市地下空間研究中心。如今，日本開展地下空間相關研究的主要驅動力來自于以下幾點：1. 通過振興地下空間開發利用，為提升中心城區的城市功能與宜居性作出貢獻。2. 利用地下空間提高城市可持續性與可抗災性。3. 發展公共與私人的協同合作模式，提升地下空間開發利用的規劃與管理水平。4. 建設超高速鐵路實驗性隧道。5. 建設特殊地下空間實驗設施。

圖6 日本城市地下空間法律條例數量（1971-2003）

“花園城市”新加坡，雖土地資源有限，但新加坡對于環境條件的改善與居民生活質量的提高十分重視。在城市建設過程中，新加坡注重地下空間開發利用同其他城建模式（高層建筑、填海造地）的協同，以期達到地下空間協同發展與效益最大化。

新加坡將地下空間開發利用確立為國家重大事項，并將地下空間資源確定為國家戰略資源。現階段，新加坡學界的主要研究領域包括：空間協同開發、土地利用優化、高宜居社區建設、智慧城市與綜合信息化平臺等。針對地下空間，有特色的研究課題有：大型地下空間設施中防火與生命安全研究、地下空間對人類心理與生理方面影響研究、爆炸震動研究等。

香港特別行政區面積1110平方公里，其中，24%的土地已完成開發，40%設計用于公園用地。香港人口密度高，大部分地形陡峭，目前對于既有建筑的保護需求又在逐漸增大，因此，未來城市發展面臨較為嚴重的土地短缺問題，開發地下空間成為必要手段。香港從上世紀80年代開始，針對地下空間進行了一系列研究。近期，香港有關地下巖洞空間的研究體現了地上地下一體化建設、公眾參與等特色。

二、《東京宣言》的歷史使命與《上海宣言》的提出

（一）《東京宣言》的歷史使命

《東京宣言》在上世紀的歷史背景環境下，提出“21世紀應是地下空間的世紀”，促進了全球城市有效、正確地利用地下空間，保護地球環境和城市景觀，創造人性化的城市，使城市生活更加便利和舒適。

基于國內外城市地下空間的調研，通過功能、形態和效益等方面的分析，并結合21世紀信息化革命的浪潮，朱合華團隊將地下空間的發展歷程及趨勢可劃分成四個階段。其一，是以市政功能需求為導向的地下空間1.0階段；其二，是以地下交通建設為主體的地下空間2.0階段；其三，是旨在形成立體網絡布局的地下空間3.0階段；其四，是以立體化綜合利用、人與自然和諧發展為目標的智慧型地下空間4.0階段。 隨著中國“深地戰略”的實施和美好城市的建設，城市地下空間勢必會邁入具有韌性、綠色、智能、人文特性的4.0時代。

《東京宣言》對城市地下空間建設至今仍有指導意義，但由于時代背景和實踐經驗的限制，其在促進城市可持續發展、提高城市韌性，如何開發利用地下空間等方面未作足夠的表述。

隨著城市的發展演變，全球城市的地下空間開發背景已經發生了變化。中國作為目前世界上最大的發展中國家，中國地下空間的建設規模和速度已經位居世界首位，但中國城市地下空間的開發利用仍存在著一系列亟須解決的問題和挑戰。在管理方面，缺少管理依據，缺失綜合管理機構，管理機制和管理制度仍不健全，亟須建立中國特色的地下空間管理體系；在技術方面，復雜地質、復雜環境下的擾動施工控制技術仍需進一步提高，缺少新型的裝備和技術，深層地下空間的開發利用尚處于起步階段，亟須建立基于開發與保護的全深度、全資源開發利用技術體系；在運維方面，缺少地下基礎設施維護與更新的成套技術體系，缺乏對運維信息的管理和應用，災害下的地下空間逃生救援體制不完善，亟須建立數字化、智慧化的安全運維體系；在人才方面，尚未建立完善的地下空間學科體系，缺乏跨學科、復合型人才，亟須建立健全地下空間人才培育體系。

（二）地下空間開發《上海宣言》的提出

全球城市的發展進程不同，但其發展規律卻具有相似性。目前中國城市地下空間建設中所遇到的問題，是一些發達國家城市建設中曾經遇到的問題，也是未來其他發展中國家即將面臨的問題。因此，為了進一步促進城市地下空間的科學安全開發利用，并全面落實“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，擬提出《上海宣言》作為對《東京宣言》的補充。《上海宣言》也是針對新時期全球城市發展問題的解決提出的綱領性文件。

《上海宣言》將側重從城市可持續發展、提高城市韌性的角度提出開發利用地下空間的舉措，旨在總結全球地下空間開發利用優秀實踐和經驗，搭建“一帶一路”重要城市地下空間開發利用與投資方、建設方的橋梁。同時，匯聚全球資源，構建國際交流平臺，促進上海在地下空間開發利用方面的精細化管理，并開展前瞻性關鍵技術的先行先試。

（三）《上海宣言》的主要內容

1.“綠色發展、創新驅動、鏈接全球”三大核心理念

城市注重高層建筑、大廣場、寬馬路城市“面子”建設的粗放發展模式導致了地下基礎設施等城市“里子”建設的短板，導致了城市可持續發展、韌性和生態安全問題叢生。聯合國于2016年在《新城市議程》中提出城市的包容性、安全性、韌性、可持續性等戰略目標，并正式把地下市政管廊、地下公共步行網絡、地下廢物儲存以及地下交通設施四種地下空間發展形式作為實現城市發展戰略目標的重要解決方案。開發利用城市地下空間是“轉變城市發展方式”，治理“城市可持續發展、韌性和生態安全問題”的主要著力點，應以地下市政管廊、地下公共步行網絡、地下廢物儲存以及地下交通設施為重要抓手，提供全球城市在土地緊缺、環境污染、交通擁堵、城市停車難、能耗攀升、災害頻發等方面的解決方案。

2.注重“里子”建設的六大著手點

建設城市地下空間是“轉變城市發展方式”、治理“城市病”的主要著力點，著重于注意“里子”的集約綠色可持續發展模式的實施，《上海宣言》中城市地下空間的開發利用主要從以下六個方面入手：

（1）節省土地資源、提高土地利用效率。即應鼓勵配套式地下空間開發，預留珍貴且不可逆的城市地下空間資源，充分利用綠地、空地下的地下空間；利用地下空間實現混合用地模式，促進功能融合，提高設施利用效率；促使多專業規劃設計協同一體化，加大地下空間綜合結建力度。

（2）緩解城市交通壓力，改善城市慢行交通。即應加大力度構建以軌道交通（地鐵）為骨架的城市交通體系，科學合理建設地下車行道路，促進城市車行交通健康發展，改善城市慢行交通環境；優化重點區域的立體交通樞紐規劃設計方案，形成高效的交通網絡分級體系；推進中心城區地下專用物流系統的應用，平衡港城矛盾，并應對新興互聯網商業在貨運交通方面給城市帶來的巨大壓力。

（3）提高地塊連通性，增強（商業等）城市活力和改善城市環境。即應加大重點區域地下步行系統建設，鼓勵設施間的互聯互通；并改善核心商業區地下空間建筑環境條件，構建具有吸引力的地下人行、商業和休憩空間。

（4）提高城市承載力，增強城市綜合抗災能力。即應擴充地下基礎設施容量，利用地下專用及綜合管廊，促進市政生命線系統的維護效率，提升安全性；開展城市地下倉儲建設，提升城市韌性，完善戰略災備能力；統一科學利用地下人防設施，開展地下避難場所建設，提高城市綜合防災能力。

（5）保護城市生態環境，實現綠色發展。在城市局部核心商務區或大型集中居住區，宜以地下快速路取代地面及高架快速路，改善中心城區地面景觀及步行環境；促進市政設施地下化，提升土地價值，增加城市綠地面積。

（6）減少環境污染，節約能源。即應增大地下交通比重，減少汽車尾氣排放并為汽車尾氣的收集處理提供條件；鼓勵地源熱泵對于地溫能的利用，降低能源消耗，緩解空氣污染與城市熱島效應。

ACUUS的長期合作伙伴城市，包括巴黎、蒙特利爾、紐約、東京和上海，代表著歐亞美三大洲歷史最久遠的地下空間發展城市，這些特大城市的發展需求、最佳實踐、策略制定、體制驅動、規劃設計、合作互通，成為國際地下空間聯合研究中心ACUUS成立25年以來聯動全球的核心網絡。地下空間可持續利用意識提高的戰略合作，由聯合國人居署與國際地下空間聯合研究中心在2014年于聯合國紐約總部簽訂的合作備忘錄正式啟動。今年此合作升級為以培訓與平臺共建為主題的合作備忘錄，將正式啟動地下空間國際白皮書的研究與起草工作，為全世界的城市地下空間發展規劃與政策制定提供首個指南性的戰略性導則。2019年世界城市日的全球城市論壇，為地下空間發展白皮書工作的發布提供了歷史性的契機。《上海宣言》作為白皮書的第一章，將對全球城市地下空間發展的導則編寫，奠定重要的策略綱領性基礎。

《上海宣言》是編制《聯合國人居署城市地下空間開發利用白皮書》的第一步，白皮書總結了全球地下空間開發利用優秀實踐經驗，有利于推動城市地下空間開發利用的深入研究和持續發展，促進聯合國于2016年在《新城市議程》中提出城市的包容性、安全性、韌性、可持續性等戰略目標的實現。同時，為地下空間開發利用戰略性規劃的制定提供參考價值，幫助解決城市日益嚴重的“城市病”等問題，為人類創造宜人的人居環境。