■ 高文生

地下空間

“十二五”城市地下空間開發(fā)應(yīng)用技術(shù)一覽

■ 高文生

地鐵站廳設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)利用以及日益嚴(yán)格的安全、環(huán)境保護(hù)要求，地下空間的規(guī)劃制定落后于城市建設(shè)發(fā)展實(shí)踐，建設(shè)環(huán)境日趨復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)安全與環(huán)境保障問題日漸突出。因此，完善地下空間開發(fā)利用規(guī)劃體系和立法體系顯得尤為重要。

本文所述項(xiàng)目“城市地下空間開發(fā)應(yīng)用技術(shù)集成與示范”為“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃，研發(fā)了一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工技術(shù)及工法，制訂了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與技術(shù)指南，培養(yǎng)了一批學(xué)科帶頭人和高級(jí)研究人員，并通過一系列有代表性的地下空間工程示范，提升了我國(guó)地下空間可持續(xù)開發(fā)能力和建造技術(shù)集成化水平。

2012年 4 月 23 日，科技部正式批復(fù)此項(xiàng)目。

主要技術(shù)成果

本研究項(xiàng)目共分為五個(gè)子課題：城市地下空間規(guī)劃與地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)；軟土地下空間開發(fā)工程安全與環(huán)境控制關(guān)鍵技術(shù)；城市地下道路建造與運(yùn)營(yíng)安全關(guān)鍵技術(shù)；城市深層地下空間與地下綜合體開發(fā)技術(shù)及數(shù)字化；城市地下空間建筑設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化。

（1）提出了地下空間資源評(píng)估、需求預(yù)測(cè)和規(guī)劃指標(biāo)體系；提出了對(duì)大跨無(wú)柱預(yù)應(yīng)力地鐵車站結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)；形成了一套完整的一次扣拱暗挖逆作法技術(shù)體系和相應(yīng)的施工技術(shù)；研發(fā)并應(yīng)用了微型頂管機(jī)測(cè)控智能系統(tǒng)及飛機(jī)跑道遠(yuǎn)距離沉降技術(shù)；提出了考慮初始水力梯度和層間滲流地下水控制計(jì)算方法。

（2）研發(fā)了現(xiàn)代數(shù)字式多功能孔壓靜力觸探（CPTU）技術(shù)、釘形（雙向）攪拌樁技術(shù)及設(shè)備、TRD等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)、軟土高水位地下空間工程抗浮控制新技術(shù)、軟弱土中大面積深基坑無(wú)支撐支護(hù)技術(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的基坑支護(hù)技術(shù)、城市軟土巖土工程對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)和控制技術(shù)、基于數(shù)字圖像的城市軟土基坑施工數(shù)字化監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)等。

（3）形成了城市地下道路分岔與立交暗挖隧道圍巖穩(wěn)定性控制、火災(zāi)條件下管片襯砌結(jié)構(gòu)防水性能損傷指標(biāo)評(píng)價(jià)、多點(diǎn)進(jìn)出復(fù)雜線形城市地下道路通風(fēng)方式與節(jié)能運(yùn)行策略、地下道路交通安全運(yùn)行及環(huán)控指標(biāo)、地下道路四種常規(guī)疏散通道的合理模式等創(chuàng)新成果。

（4）明確了大深度豎井結(jié)構(gòu)的水土壓力作用特性及變形規(guī)律；提出了考慮大深度埋深條件下土壓力拱效應(yīng)的盾構(gòu)隨道上覆土壓力分布特征及改進(jìn)型計(jì)算方法；開發(fā)了大深度地下連續(xù)墻施工的“抓銑結(jié)合”成槽技術(shù)和大深度高水壓盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的密封墊形式；建立了復(fù)雜地下空間基坑開挖時(shí)非理想條件下的土壓力計(jì)算方法、蛋形屈服面彈塑性本構(gòu)計(jì)算模型；基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的城市地下空間三維可視化系統(tǒng)，建立了大場(chǎng)景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理技術(shù)。

（5）提出了城市地下空間建筑綜合設(shè)計(jì)方法與準(zhǔn)則、城市地下空間建筑內(nèi)部環(huán)境指標(biāo)體系及保障技術(shù)措施、城市地下空間建筑標(biāo)準(zhǔn)化方法，制訂了城市地下空間建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

以上成果形成了具有自主創(chuàng)新特色的城市地下空間開發(fā)技術(shù)體系，部分成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，極大提升了我國(guó)地下空間可持續(xù)開發(fā)能力和建造技術(shù)集成化水平，并在一系列相關(guān)工程中得到成功應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用已節(jié)約工程投資數(shù)十億元人民幣。

未來(lái)將在上述研究成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)加強(qiáng)城市地下空間開發(fā)利用的立法、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃方面的可操作性研究，開展地下空間綠色建筑技術(shù)及結(jié)構(gòu)施工的工業(yè)化、相鄰不同類型地下空間結(jié)構(gòu)的相互安全影響及抗震性能的研究，對(duì)地鐵周邊的一體化建設(shè)技術(shù)方面進(jìn)行研究，以及進(jìn)一步開展對(duì)地下道路通行能力、出入口設(shè)計(jì)、隧道內(nèi)及隧道出口污染控制技術(shù)的研究等。

成果應(yīng)用及示范

項(xiàng)目成果得到了一系列有代表性的應(yīng)用推廣，共完成示范工程 16個(gè)，建成試驗(yàn)基地 2個(gè)，中試線 1個(gè)，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1個(gè)。

示范工程

（1）城市地下空間整體規(guī)劃設(shè)計(jì)示范城市：江蘇省丹陽(yáng)市。（2）大跨度無(wú)柱地鐵車站示范工程 ：長(zhǎng)春市地鐵 1 號(hào)線一期工程的人民廣場(chǎng)站～解放大路站區(qū)間工程。（3）一次扣拱暗挖逆作地鐵車站示范工程：北京地鐵14號(hào)線大望路車站。（4）一次扣拱暗挖逆作地鐵車站示范工程 ：長(zhǎng)春地鐵1 號(hào)線解放大路車站。（5）大直徑管幕支護(hù)下暗挖隧道示范工程 ：首都機(jī)場(chǎng) T2～T3 航站樓下穿聯(lián)絡(luò)通道工程。（6）等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）技術(shù)示范工程：南昌綠地廣場(chǎng) D 區(qū)基坑工程。（7）大直徑超長(zhǎng)灌注樁技術(shù)和新型抗拔樁技術(shù)示范工程 ：武漢中心大廈。（8）軟弱土中大面積深基坑無(wú)支撐支護(hù)技術(shù)示范工程：天津嘉海國(guó)際深基坑工程。（9）軟弱土中大面積深基坑無(wú)支撐支護(hù)技術(shù)示范工程：天津仁恒濱河水岸一期與二期基坑工程。（10）軟弱土中大面積深基坑無(wú)支撐支護(hù)技術(shù)示范工程：天津中鐵國(guó)際城 1C地塊基坑工程。（11）城市軟土巖土工程對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)和控制技術(shù)示范工程 ：上海地鐵 12 號(hào)線 13 標(biāo)區(qū)間隧道。（12）基于數(shù)字圖像的城市軟土基坑施工數(shù)字化監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)示范工程 ：上海漢中路地鐵站基坑工程。（13）基于數(shù)字圖像的城市軟土基坑施工數(shù)字化監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)示范：上海世博A片區(qū)綠谷基坑工程。（14）城市地下綜合體開發(fā)技術(shù)研究示范工程 ：武林廣場(chǎng)城市綜合體示范工程開發(fā)項(xiàng)目。（15）建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化示范工程：杭州武林廣場(chǎng)地下商城（地下空間開發(fā)）工程。（16）建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化示范工程 ：廣州國(guó)際金融城起步區(qū)公共部分地下空間工程。

地下停車場(chǎng)

試驗(yàn)基地

（1）浙江省溫嶺市南光地質(zhì)儀器有限公司，負(fù)責(zé)生產(chǎn)新一代數(shù)字式多功能 CPTU 測(cè)試系統(tǒng)。（2）獲上海市科委批準(zhǔn)成立“上?；庸こ汰h(huán)境安全控制工程技術(shù)研究中心”，作為上海市研發(fā)公共服務(wù)平臺(tái)。

這些項(xiàng)目成果形成了具有自主創(chuàng)新特色的城市地下空間開發(fā)技術(shù)體系，部分成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，極大提升了我國(guó)地下空間可持續(xù)開發(fā)能力和建造技術(shù)集成化水平，并在一系列相關(guān)工程中得到成功應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

建議完善立法

完善地下空間開發(fā)利用規(guī)劃體系和立法體系，推進(jìn)地下空間規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，推進(jìn)地下空間普查和地下空間信息系統(tǒng)建設(shè)，方能進(jìn)一步提升我國(guó)城市地下空間的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)水平。

隨著我國(guó)城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)利用及地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展，項(xiàng)目成果的應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)化前景將更加廣闊。

（作者單位：中國(guó)建筑科學(xué)研究院）