鐘偉杰 馬 聰

1.山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院 山東 濟(jì)南 250104

2. 山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 山東 濟(jì)南 250104

伴隨城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通擁擠、建筑用地和城市生存空間的緊張等問題嚴(yán)重制約了現(xiàn)代城市的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也影響影響了人們的生活環(huán)境。有效合理的利用地下空間資源是解決上述問題的重要手段。

地下交通網(wǎng)絡(luò)、地下倉儲(chǔ)、地下商業(yè)街、地下文化娛樂場(chǎng)所、地下停車場(chǎng)等屬于地下空間拓展的主要形式。在新加坡，地下洞室工程也被用于：收容所、污水處理廠、石油天然氣儲(chǔ)存、廢物處置庫、軍事設(shè)施儲(chǔ)存、冷庫和干庫、發(fā)電站等。但是，泰安市地下空間開發(fā)利用目前還處于初級(jí)、低水平階段，主要以地下人防、地下購物、地下停車場(chǎng)為主，如何對(duì)地下空間進(jìn)行科學(xué)合理、安全有序地可持續(xù)開發(fā)利用是一項(xiàng)迫切而重要的工作。

1、泰安市地下空間開發(fā)利用的環(huán)境與背景

（1）現(xiàn)代化城市高速發(fā)展帶來種種城市問題

近年來，泰安市城市發(fā)展明顯呈現(xiàn)平面式的外延擴(kuò)張趨勢(shì)。受土地資源有限性的限制，現(xiàn)有的城市空間建設(shè)格局將難以實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展，地下空間的充分利用更有利于城市集約化發(fā)展。同時(shí)城市建設(shè)問題也越來越突出，例如城市空間容量不足，城市建設(shè)用地資源的緊張，導(dǎo)致房產(chǎn)價(jià)格持續(xù)走高，進(jìn)而導(dǎo)致交通擁擠、環(huán)境污染等一系列問題。因此城市地下空間的合理利用在改善城市建設(shè)用地、城市空間、改善城市交通環(huán)境等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

（2）泰安市已具備地下空間可持續(xù)開發(fā)利用的實(shí)力

2017年，泰安去年GDP為3585.28億元，人均GDP為63598元，已經(jīng)完全具備了開發(fā)利用地下空間的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。人均GDP已突破3000美元。根據(jù)城市地下空間開發(fā)利用能力與人均水平的統(tǒng)計(jì)分析，人均收入超過3000美元后，可以對(duì)該城市地下空間進(jìn)行規(guī)模性開發(fā)。因此泰安市已經(jīng)具備規(guī)模性開發(fā)城市地下空間的實(shí)力。

2、地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀

地下人防工程是泰安市城市地下空間開發(fā)利用的主要方式。目前，地下空間利用方式呈現(xiàn)多樣化，在城市商業(yè)、公共服務(wù)等行業(yè)做到廣泛利用。泰安市地下空間利用主要有以下幾種方式：人防工程、地下商業(yè)設(shè)施及地下交通。

（1）地下交通

目前泰安市地下交通形式較為單一。地下停車場(chǎng)主要為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、居住小區(qū)建筑物配套設(shè)施。地下行人過街道如東岳大街與望岳路、環(huán)山路與龍?zhí)堵返冉徊婵诟浇瑸閷?shí)現(xiàn)局部人車分流和改善交通狀況起到良好效果。

（2）地下商業(yè)建筑和設(shè)施

以文化娛樂、商業(yè)功能為主的地下公共設(shè)施，成為地上空間的有效補(bǔ)充。已建成的有岱廟廣場(chǎng)、泰安高鐵站、銀座城市廣場(chǎng)、泰山名嘉廣場(chǎng)等。

從泰安市地下空間利用的現(xiàn)狀來看，目前地下商業(yè)開發(fā)及小區(qū)配套設(shè)施是地下空間開發(fā)利用的主要類型。

（3）地下人防工程

地下人防工程是多年來泰安城市地下空間開發(fā)利用的主要方式，有利于城市綜合防災(zāi)體系建設(shè)。

3、地下空間開發(fā)利用存在的主要問題

（1）城市地質(zhì)條件分析欠缺

城市地質(zhì)條件尤其是水文地質(zhì)條件的分析嚴(yán)重影響著地下空間工程安全，由于沒有全面地查明地質(zhì)環(huán)境條件，導(dǎo)致無法預(yù)判可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題，以至于造成嚴(yán)重后果。

（2）城市地下開發(fā)利用現(xiàn)狀不明確

未查明已有地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀，未摸清未利用的地下空間資源量，已建成的地下工程與城市建設(shè)沒有很好地銜接，從而造成地下空間資源的浪費(fèi)。

（3）城市地下空間功能形式單一

現(xiàn)價(jià)段，泰安市地下空間功能以商業(yè)和地下停車場(chǎng)為主，其他使用功能相對(duì)滯后，地下工程設(shè)施綜合利用系統(tǒng)不完善。綜合工程主要為停車場(chǎng)，單個(gè)工程主要為商業(yè)街，少數(shù)小規(guī)模的單個(gè)工程為娛樂場(chǎng)所，各類型設(shè)施的開發(fā)比例不均衡。

4、地下空間可持續(xù)開發(fā)利用的相關(guān)條件分析

地下空間開發(fā)利用適應(yīng)性分析是地下空間開發(fā)利用之前可行性論證的一項(xiàng)重要工作。美國羅伯特·萊格特提出：城市規(guī)劃需要充分了解城市地下環(huán)境、城市地質(zhì)種類、性質(zhì)，才能合理開發(fā)利用土地。

影響地下空間開發(fā)利用的主要自然因素包括城市地質(zhì)條件尤其是水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害等。其中，地面沉降、巖溶、地裂縫等是對(duì)城市地下空間利用影響較大的地質(zhì)災(zāi)害，在泰安城區(qū)隱伏巖溶較為發(fā)育，且容易發(fā)生巖溶塌陷的松散層埋藏深度正是泰安市地下空間開發(fā)的深度。同時(shí)，地質(zhì)環(huán)境的脆弱敏感性對(duì)地下空間開發(fā)的限制，即地下空間利用的環(huán)境保護(hù)需求也是適宜性分析的重要因素。即地下空間開發(fā)有利于城市地面生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，同時(shí)不應(yīng)影響和破壞地下生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

（1）地形地貌

泰安城區(qū)位于泰萊盆地的西部邊緣，總體地勢(shì)由西北部的泰山山前丘陵區(qū)向東南部的山前沖洪積平原傾斜。城區(qū)地層由新到老依次為：第四紀(jì)殘坡積、沖洪積碎石、卵礫石、中粗砂，新生代古近紀(jì)泥巖、砂巖，奧陶紀(jì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，古生代寒武紀(jì)灰?guī)r、砂巖、頁巖，新太古代泰山巖群變質(zhì)巖等，區(qū)內(nèi)第四系厚度從1-30m變化不等；區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要有泰山斷裂、滂河斷裂、岱道庵?jǐn)嗔训取?/p>

（2）工程地質(zhì)條件

城市工程地質(zhì)條件直接決定了地下空間開發(fā)利用的難易程度，而土層或巖層是城市地下空間的環(huán)境載體，需根據(jù)工程性質(zhì)參數(shù)差異對(duì)巖層和土層分區(qū)評(píng)估。

1）土體

城市建設(shè)區(qū)一般選在土層。土層包括卵礫石、砂土、粉質(zhì)土、飽和土4種類型。其工程地質(zhì)條件主要有承載力、壓縮模量、穩(wěn)定性三個(gè)屬性。當(dāng)土層穩(wěn)定好、承載力高、壓縮模量小時(shí)，適合于建筑工程及隧道工程建設(shè)。卵礫石、砂層的穩(wěn)定性能較好，易滿足變形要求，且密度較大，工程地質(zhì)條件較好，適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)。飽和軟土的流變性質(zhì)，容易引起地基變形、回彈、沉降等問題，工程地質(zhì)條件較差，不適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)。泰安城區(qū)地下空間開發(fā)深度多在第四系地層，第四系多為卵礫石和中砂層，適宜地下空間開發(fā)；區(qū)內(nèi)無大面積軟土分布，可不考慮軟土震陷的影響。

按照巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50021-2001）中的土質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，砂類土具有透水性、壓縮性低、內(nèi)摩擦角大、抗剪強(qiáng)度高等特點(diǎn)。一般構(gòu)成良好地基，但可產(chǎn)生涌水或滲漏。砂類土層是開發(fā)地下空間的理想場(chǎng)所，工程性能好，需要防水處理。

2）巖體

巖層質(zhì)地較為堅(jiān)硬，是優(yōu)良的地下空間環(huán)境載體，但開發(fā)難度較大。一般城市建設(shè)較少選擇裸露巖層，地鐵、隧道及大深度地下空間除外，他們大多會(huì)穿越巖層。巖體的工程地質(zhì)特征主要包括巖體地質(zhì)構(gòu)造及巖石強(qiáng)度。而巖體地質(zhì)構(gòu)造主要有褶皺和斷裂。若施工前未查明工程地質(zhì)條件，在施工過程中遇到斷裂帶，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的涌水、塌方等災(zāi)害。

（3）水文地質(zhì)條件

地下水水位埋深對(duì)地下空間的開發(fā)利用影響較大，尤其是富水性好且埋藏淺的區(qū)域。城區(qū)孔隙水埋深多在2-5m，裂隙巖溶水是城區(qū)主要開采水源，埋深在5-25m。區(qū)內(nèi)巖溶水對(duì)城區(qū)地下空間的開發(fā)利用影響較大，因此地下水設(shè)防應(yīng)對(duì)后期地下水的變化規(guī)律進(jìn)行分析。

地下水是導(dǎo)致基坑不穩(wěn)定的最主要影響因素之一，而砂土層是主要含水層，黏性土層為相對(duì)隔水層，因此，地下空間開發(fā)過程主要控制砂土層中的地下水。以往地下空間開發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明，在地下水位較高的地區(qū)開挖隧道時(shí)，含水層被切斷，若采取措施不當(dāng)會(huì)使地下水進(jìn)入隧道，造成地基承載力下降、邊坡失穩(wěn)等不良現(xiàn)象，從而造成施工安全事故，甚至?xí)绊戉徑ㄖ陌踩?/p>

（4）不良地質(zhì)災(zāi)害

目前泰安城區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型是隱伏巖溶塌陷。通過對(duì)該區(qū)巖溶塌陷發(fā)生機(jī)理的分析，塌陷層位主要發(fā)生于埋藏深度在8-15m的地段，而該埋藏深度目前正是泰安市地下空間開發(fā)的層位。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，巖溶塌陷不僅破壞地下及地上的建筑，且給地下工程帶來更大威脅。因此，巖溶塌陷將對(duì)地下空間開發(fā)構(gòu)成威脅。

（5）地下資源稟賦

城市地下有四種主要資源：地下空間（Space）、地下水(Water)、地?zé)崮埽‥nergy）、地質(zhì)材料（Geomaterial）。地下空間開發(fā)利用過程中，需要對(duì)其他地下資源進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)一些具有全國重要意義的特殊地質(zhì)特征可作為重要的地下場(chǎng)所予以特別注意（如泰安市地下大裂谷等）。

（6）地質(zhì)環(huán)境的脆弱敏感性

地下空間開發(fā)與地上單純的二維空間擴(kuò)展相比，是對(duì)地面生態(tài)系統(tǒng)影響較小的建設(shè)方式，但不合理的開發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和地質(zhì)環(huán)境的負(fù)面影響仍然較大。它在幾個(gè)方面是脆弱的：地下空間的使用是不可逆轉(zhuǎn)的；地下空間的脆弱性主要表現(xiàn)在地下水位的脆弱性，地下空間開發(fā)可以阻礙地下水的徑流，造成地下水資源的重新分布，改變地表水和地下水的水力聯(lián)系；地質(zhì)環(huán)境因其發(fā)展而永久改變；許多地方的地下空間保存著或應(yīng)當(dāng)受到保護(hù)的考古寶藏。

5、結(jié)論

地下空間開發(fā)利用的可持續(xù)性是未來城市地下空間建設(shè)的基本原則。為提高城市地下空間開發(fā)的質(zhì)量，本著“先勘探再規(guī)劃”的原則，首先要從城市地質(zhì)條件尤其是水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境的脆弱性等地質(zhì)條件開展城市地質(zhì)調(diào)查工作，在此基礎(chǔ)上制定地下空間開發(fā)利用的規(guī)劃，合理、有序地開發(fā)地下空間資源，為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，建設(shè)和諧社會(huì)提供支撐。