雷國光 孫永超 李 明

(吉林建筑大學土木工程學院，長春 130118)

0 引言

進入21世紀，在城市地下空間開發(fā)利用進程中，國內(nèi)外的一些學者都對其開發(fā)利用做了相關研究，對今后的城市地下空間的開發(fā)利用提供了技術支持和理論指導．考慮到全面性的、系統(tǒng)性的地下空間開發(fā)利用研究，對未來地下空間的開發(fā)利用健康發(fā)展具有重要影響．本文著重對國內(nèi)外地下空間開發(fā)利用方面的研究進行了分析，并將國內(nèi)研究與國外研究進行對比，以期找到當前我國在城市地下空間開發(fā)利用研究方面的薄弱環(huán)節(jié)，為未來城市地下空間的開發(fā)利用研究做建議性指導．

1 開展城市地下空間開發(fā)利用研究的必要性

21世紀以來，城市地下空間開發(fā)與利用得到了進一步開展．然而在開展的過程中，也暴露了一些急迫而又嚴峻的問題，如城市地下空間開發(fā)缺乏長遠的規(guī)劃、相關法規(guī)不健全、開發(fā)權利分屬不明、發(fā)展模式單一，這些問題的出現(xiàn)使得城市地下空間的開發(fā)利用受到了一定程度的阻礙，因此開展城市地下空間的開發(fā)和利用研究是十分必要的．此外通過開展城市地下空間的開發(fā)和利用研究還可以為城市地下空間開發(fā)利用提供理論支持，為后續(xù)地下空間開發(fā)利用提供技術保障，確保了城市地下空間開發(fā)利用的健康和可持續(xù)的開展．

2 城市地下空間開發(fā)利用的研究現(xiàn)狀

2．1 國外城市地下空間開發(fā)利用研究現(xiàn)狀

1863年，英國于倫敦建造了世界上第一條地鐵，從而在一定程度上揭開了近代國外開發(fā)與利用城市地下空間的序幕．國外對地下空間開發(fā)利用研究開始的比較早，發(fā)展也相對成熟，主要分為以下幾個方面:

(1)布局理論研究． 19世紀末20世紀初，法國著名建筑師Eugene Henerd提出了環(huán)島式交叉口系統(tǒng)和多層交通干道系統(tǒng)思想，并且在現(xiàn)代化城市建設中得到了應用．20世紀20年代，法國著名建筑師和規(guī)劃師Le Corbusier［1］在其著作《明日城市》闡述了城市空間開發(fā)與利用的實質(zhì)，并在進行巴黎城市規(guī)劃時提出了構建多層交通體系的設想．1987年，Duffau［2］提出了將城市的大部分功能放置在地下，以便于城市地面空間的發(fā)展，從而為城市營造了良好的生產(chǎn)生活環(huán)境．Roberts，Oreste［3］和Soldo［4］分別于1996年和2002年提出了城市地下空間的有效利用對節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染，改善城市布局，提高生活質(zhì)量，促進城市可持續(xù)發(fā)展方面的作用．

(2)環(huán)境心理學研究． 1979年，臨床心理學博士Hollon研究了人們對地下空間環(huán)境的心理態(tài)度和偏見，以及地下空間環(huán)境對人們情緒狀態(tài)的影響．1983年，美國學者Gideon S Golanv在他發(fā)表的《Earth-Sheltered Habitat-History，Architecture and Urban Design))一書中，提出了個人對地下構筑物的偏見導致了人的心理障礙．1993年，Sterling和Carmody［5］在著作中研究了人們形成地下空間印象的原因，發(fā)現(xiàn)地下建筑的基本物理特性(缺乏對外界的可視性、缺乏窗戶、處于地下)，影響了人們對地下空間的印象．1996年，瑞典學者Rikard Kuller重點研究了身處地下缺乏自然光對人體生物鐘的影響，以及減少的感官刺激對喚醒的影響．

(3)開發(fā)與利用技術方法研究． 1980年，瑞典建筑與城市規(guī)劃學家Hans Aspliond提出了“雙層城市”的地下空間理論模式，實現(xiàn)了人、非機動交通與機動交通在平面上的分離．1983年，日本早稻田大學教授尾島俊雄提出了“集積回路(integrated urban circuit)”的設想，并根據(jù)這一新設想，設計了大深度公用設施復合干線網(wǎng)．2009年，S．Balideh［6］提出了基于不同的地震波的地下空間的地震數(shù)值分析方法，并將其用到了Masjed Soleiman發(fā)電站的工程研究中．2013年，Hadi Fattahi［7］提出了基于混合蒙特卡羅模擬法(MCS)和自適應神經(jīng)模糊推理聚類方法(ANFIS-SCM)，對地下空間的開挖損傷區(qū)進行了可靠性分析方法，并在工程中的得到了應用，取得了良好的效果．

(4)分析與評估研究． 1951年，Dunlap［8］針對地下管線的價格評估問題提出了相關計算方法．1974年，Rosen將衰退分析和享樂主義價格方法應用到地下空間估價中，取得了較好的結果．2009年Bobylev［9］從地下空間利用數(shù)量、質(zhì)量等方面進行了相關評價，分析了地下空間的用途、利用程度以及開發(fā)利用涉及的主體因素等，并提出了寶貴的建議．

2．2 國內(nèi)城市地下空間開發(fā)利用研究現(xiàn)狀

隨著城市問題的突出與尖銳化，使得城市地下空間的開發(fā)顯得尤為必要．目前國內(nèi)城市地下空間的開發(fā)與利用正在如火如荼地進行，相應的研究層出不窮．國內(nèi)城市地下空間的開發(fā)利用研究主要集中在以下幾個方面:

(1)立法與管理研究． 隨著城市地下空間的開發(fā)利用的發(fā)展，使得地下空間立法變得非常迫切．趙俊玉等［10］、劉巍等［11］對城市地下空間開發(fā)利用立法進行了研究，提出了地下空間的開發(fā)利用立法的指導思想和原則及主要內(nèi)容，并對地下空間使用權做進一步研究．翁金財［12］、唐立［13］、鄭懷德［14］等對城市地下空間開發(fā)利用管理進行了研究，提出了加強安全管理、政府管理，建立地下空間開發(fā)利用規(guī)劃審批制度、改革城市地下空間開發(fā)利用管理體制等建議，這給城市地下空間開發(fā)利用立法與管理提供了很好的指導．

(2)環(huán)境影響分析與評估研究． 隨著城市地下空間的開發(fā)利用，使得工程區(qū)的地質(zhì)環(huán)境受到了一定的影響．考慮到地質(zhì)地層、可拓性等因素使得城市地下空間開發(fā)利用環(huán)境影響與評估研究進入了人們的視線．韓文峰等［15］、鐘洛加等［16］對地下空間開發(fā)利用環(huán)境影響進行了研究，提出了地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性問題、地下水影響問題、工程對地質(zhì)環(huán)境影響問題等，并對基坑開挖、盾構隧道施工等對地質(zhì)環(huán)境的影響做了研究．吳立新等［17］、吳玲玲等［18］、岳志輝［19］提出了地下空間需求量評估、開發(fā)潛力評價、適應性評價等，為后續(xù)城市地下空間開發(fā)提供了便利的條件．

(3)開發(fā)效益與融資研究． 鑒于目前對城市地下空間開發(fā)效益的認識尚不夠明確及融資難等問題，很多學者對地下空間開發(fā)利用的開發(fā)效益與融資進行了研究．熊煥標［20］對城市地下空間開發(fā)效益進行了研究，提出了防災效益、社會效益、經(jīng)濟效益、土地效益，并提出了開發(fā)利用的主要對策．邵穎紅等［21］、陳悼等［22］對地下空間開發(fā)利用融資進行了研究，前者提出了政府投融資模式、市場化投融資模式兩種模式，并對其進行了對比研究，提出了相關建議．后者在地下空間開發(fā)利用的特點分析研究基礎上，嘗試將PPP融資模式應用于地下空間開發(fā)利用上，并在此基礎上，著重就PPP模式應用于地下空間開發(fā)利用中可能產(chǎn)生的一些問題展開了探討，提出了相關對策．

(4)優(yōu)化設計及節(jié)點研究． 針對當前城市地下空間開發(fā)利用不充分或不盡合理等方面，一些學者從優(yōu)化設計的角度進行了深入研究．楊虹橋［23］結合文獻研究與調(diào)研結果及北京軌道交通站點地區(qū)地下空間的特點，通過橫向和縱向的比較研究，探討研究出一套適用于城市軌道交通站點地區(qū)地下空間的優(yōu)化設計策略，并通過實例進行了具體運用．鄧書永［24］、劉冠男［25］分別針對軌道交通節(jié)點及寒地地區(qū)節(jié)點進行了優(yōu)化設計，為今后地下空間的設計實踐提供了借鑒和幫助，同時也對相關理論研究進行了必要的補足與完善．

3 目前城市地下空間開發(fā)利用研究需要重點突破的幾個薄弱環(huán)節(jié)

我國地下空間開發(fā)與利用方面的研究處于初級階段，對城市地下空間開發(fā)利用的研究主要集中在立法與管理研究、環(huán)境影響分析與評估研究、開發(fā)效益與融資研究、優(yōu)化設計及節(jié)點研究等方面．因此，還需要對以下幾個薄弱環(huán)節(jié)進行重點突破．

(1)大深度地下空間開發(fā)利用技術研究． 大深度地下空間不僅具有隔音、恒溫、恒濕等優(yōu)點，還能滿足能源儲存、防彈避災等功能性要求．而且大深度地下空間的開發(fā)更有利于工程的直線化，實現(xiàn)工程長度的縮短．因此，它是未來城市地下空間開發(fā)的重要領域，在地下空間開發(fā)與利用過程中還需要加大大深度地下空間開發(fā)利用技術研究;

(2)地下結構平戰(zhàn)結合與轉(zhuǎn)換技術研究． 在進行地下空間開發(fā)與利用的過程中，要注重地下結構平戰(zhàn)結合與轉(zhuǎn)換技術研究．在進行轉(zhuǎn)換研究中，既要注重和平時期人防工程向非人防工程的研究，又要注重戰(zhàn)時非人防工程向人防工程的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)人防工程與非人防工程的相互轉(zhuǎn)換，提高城市地下空間開發(fā)的戰(zhàn)略效益、經(jīng)濟效益、防災效益;

(3)地下結構防災減災技術研究． 地下結構雖然具有防彈減震功能，但其自身的防災減災能力較差，容易出現(xiàn)發(fā)生災害難以自救的局面．隨著地下空間開發(fā)與利用進程的推進，地下結構的防災減災技術研究變得愈來愈重要．因此，在進行地下結構防災減災技術研究時，應該注重地下結構火災預警與滅火系統(tǒng)、地下結構水災預警與排水系統(tǒng)以及緊急防災系統(tǒng)等地下結構防災減災技術的研究;

(4)消除地下環(huán)境對心理和生理影響技術研究． 地下空間與地上空間相比，具有密封性、不透光性，而且還對人的心理和生理有一定影響．在今后的研究中要注重消除地下環(huán)境對心理、生理影響的技術研究．從理論上對人們身處地下的心理、生理進行研究，從技術上通過控制采光、通風、聲音、空氣成分，設置綠色植物及方向圖標來突破地下環(huán)境對人的心理、生理障礙，最終實現(xiàn)地下空間與地上空間在環(huán)境和功能上的有效統(tǒng)一．因此，今后還需對這些相關技術與理論進行系統(tǒng)研究;

(5)基坑工程結構設計理論研究． 目前地下空間的開發(fā)利用過程中涉及最多的便是基坑工程，隨著施工過程中對基坑工程的要求的逐漸提高，傳統(tǒng)的強度設計方法已不再適用，因此應向變形控制方法轉(zhuǎn)變，為此在設計理論上應該探索工程施工與工程設計密切結合的設計理論，同時還應注重不同地層土體參數(shù)的研究;

(6)地下空間開發(fā)與人防工程建設并存的規(guī)劃理論研究． 隨著城市地下空間開發(fā)利用進程的逐漸推進，城市地下空間的開發(fā)利用不再僅限于解決城市問題，而是更加傾向于城市各項功能的整合和完善．因此在進行城市地下空間開發(fā)利用時，需要加強地下空間開發(fā)與人防工程建設并存的規(guī)劃理論研究，以便于在制定城市地下空間開發(fā)利用總體規(guī)劃時，納入地下空間開發(fā)與人防工程建設并存的規(guī)劃，從而實現(xiàn)城市地下空間的開發(fā)利用與人防工程建設的同步進行．

4 結語

在今后的研究中，需要對大深度地下空間開發(fā)利用技術、地下結構平戰(zhàn)結合與轉(zhuǎn)換技術、地下結構防災減災技術、消除地下環(huán)境對心理和生理影響技術、基坑工程結構設計理論，以及地下空間開發(fā)與人防工程建設并存的規(guī)劃理論進行研究，推進地下空間工程更加健康發(fā)展．

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