依托城市軌道交通帶動地下空間開發
宋敏華 馮愛軍 王新杰
北京城建設計研究總院有限責任公司
摘要：綜合性的地下空間開發是解決人口、資源、環境危機的重要措施，伴隨著城市軌道交通的規劃建設，城市地下空間的開發利用必將進入“規模化、系統化、綜合化”的高速發展期。本文結合北京、上海、深圳等地的工程實例，分析了依托城市軌道交通帶動地下空間開發的必要性和可行性，由此提出了一系列有待研發的關鍵技術。
關鍵詞：城市軌道交通 地下空間開發 關鍵技術
國際上有學者預測21世紀是全球開發利用地下空間的世紀，人類越來越多的活動將會轉入地下。地下空間的開發是解決越來越嚴重的土地緊缺、環境污染、交通擁塞、能源浪費、防災安全等問題的戰略性方向。合理利用現有城市的地下空間可以擴大城市容量，城市可用面積將大大增加。在工程實踐方面，加拿大、日本、美國、法國、瑞典等國在城市地下空間利用領域已達到相當規模和水平。日本等國已在探索100米深度的地下開發。城市地下空間的開發利用，已成為世界性的發展趨勢，并以此為衡量城市現代化的重要標志。1998年國家建設部頒發了《城市地下空間開發利用管理規定》，各大城市的規劃建設者們都以新的觀念對待地下空間的開發與利用，擬定了不少宏偉的地下工程計劃。
一、軌道交通—城市地下空間開發的紐帶
我國城市地下空間開發利用始于上個世紀的五、六十年代，早期的地下空間規劃僅局限于單個工程、某一點的建設，主要有人防工程、地下通道、地下商場，建于60年代的北京地鐵是以戰備為主、兼顧交通建設的。
進入二十一世紀以來，隨著國內城市人口劇增、環境污染、城市交通擁堵的日益嚴重，加速城市軌道交通建設，實施綜合性的地下空間開發得到越來越多業內人士的認同。綜合性的地下空間開發可以起到以下作用：
提高土地利用率；
節省土地資源；
緩解中心城市密度；
人車立體分流；
疏導交通；
擴充基礎設施容量；
增加城市綠地；
保持歷史文化景觀；
減少環境污染；
改善城市生態。
最近幾年，城市軌道交通進入了空前發展的時期，據統計，全國48個百萬人口以上的大城市中已有30多個城市開展了城市軌道交通的前期工作，已建成通車的有北京、上海、廣州、天津、大連、長春、武漢7個城市，15條線，線路總長約400公里（含磁懸浮），在建線路有7個城市、15條線，線路長度約400公里。初步預測到2010年，全國將要建設1500公里的城市軌道交通線路。城市軌道交通建設，特別是市中心區域的地下線路建設，可將許多地下開發區連接在一起，各地下空間在平面上要統一規劃協調，在豎向層次上也要周全考慮。
隨著城市軌道交通的建設，地鐵車站站域地區的交通可達性將得到提升，從而地鐵車站區域的城市功能將發生改變，并吸引更多的人流。為有效疏散車站地區的人流，可建設地下街連通地鐵車站與站域地區的公共建筑，形成以地鐵車站為原點的發散狀的地下人流步行系統，可最大限度地改善車站地區的城市交通和人文、自然環境，在多種公共交通的集結點可建設綜合交通樞紐，形成以地鐵為主的客流換乘中心。而對于北京、上海、廣州已有建設和運營管理城市軌道交通的經驗的城市，正在構建城市軌道交通網絡，已初步成為城市交通的骨架。網絡化的軌道交通不僅可以帶動城市帶狀發展，更可以使帶狀相連形成區域性的總體發展。
以城市軌道交通建設帶動城市布局優化及經濟的發展，已成廣泛共識。依托城市軌道交通的建設帶動城市地下空間綜合開發是一個值得深入研究的大課題。
目前北京、上海、深圳已進行了工程實施探討。如在大型換乘站地區建設地下開發綜合體；同步建設地下車行和步行系統；建設地下綜合管廊等。
二、依托軌道交通帶動城市地下空間開發的工程實例
（一）北京
北京目前正在進行新一輪城市總體規劃修編，確定未來城市地下空間開發利用為規劃重點之一。地下空間開發主要規劃區域為重要公共中心以及城市重要功能區和城市軌道交通線網建設所確定的主要站點。
根據最新一輪的北京城市軌道交通建設規劃，2004～2015年修建線路總長367.1km，加上目前的運營線路114.1km，至2015年之前將形成481.2km運營網絡，城市軌道交通將成為公共交通的骨干。下表是地下空間開發與城市軌道交通的關系：
1、北京東直門交通樞紐
東直門交通樞紐地處東直門立交橋東北角，項目規劃總占地約15.44公頃，其中建筑用地約9.8公頃。該工程功能非常復雜，有六種交通方式（環線地鐵、城市鐵路、機場線、出租車、市區及長途公交車、自行車）在樞紐內進行換乘，規劃內容包括：公交樞紐站、至首都機場的軌道交通車站、綠化廣場、寫字樓、酒店、公寓、商場、會展中心、相應的車庫和配套附屬管理用房等。開發總建筑面積約70萬平方米，樞紐總建筑面積約8.2萬平方米。
2、北京CBD中心商務區地下空間開發
地下空間開發利用的整體定位是：
創造舒適、安全、方便的步行環境，滿足CBD內步行交通的要求。
以適量的商業開發帶動地下步行系統的建設，豐富步行空間。
滿足各種防護設置的要求。
總體規劃框架是：
CBD地下空間規劃平面圖
一軸——地下公共空間發展軸：
東三環路南北向地下空間發展軸線。建立地下聯系通道聯絡東西方向主要的地鐵線路（1號線、14號線）。
一區——地下空間核心開發區域：以地鐵國貿換乘樞紐為帶動，重點開發建設東三環路兩側、長安街與光華路之間的CBD核心區與國貿一、二、三期工程下的地下空間。
兩點——地下空間主要集散點：地鐵1、10號線國貿換乘站和地鐵10號線、14號線光華路車站（遠期有地鐵14號線光華路車站）。
三線——地下空間主要公共聯絡線：建國門外大街及建國路地下聯絡線、光華南路地下聯絡線和商務中心區東西街地下聯絡線。通過公共聯絡線，實現各地塊與地下空間發展軸線的連接，形成主、次有序的網絡系統。
地下商業開發規模約30萬平方米左右。
3、奧運公園中心區地下空間開發
北京奧林匹克公園位于城市中軸線的北端，是舉辦2008年奧運會的核心區域。地鐵奧運支線沿城市中軸線縱貫穿過奧運公園，共設四個車站。車站與中心區地下商業連接，與公交站可直接地下換乘。整個地區地下空間開發面積為52.6萬平米，開發為地下兩層，地鐵在-14.5米以下空間。
4、中關村西區
中關村西區是北京中關村科技園區的商務中心區。地鐵4號線、10號線分別從地區西側和南側外圍干道地下穿過，在地區東南角設有換乘站點。地下空間設有立體交通系統，實現人車分流，各建筑物地上、地下均可貫通。地下一層為交通環廊，設有多個出入口與單體建筑地下車庫連通。地下二層為開發空間和市政綜合管廊的支管廊；地下三層為市政綜合管廊的主管廊。
（二）上海
上海城市軌道交通規劃共17條線路，其中中心城區為地下線路，長度約480公里，共有地下車站200多個。圍繞地鐵車站周邊，開發利用了大量地下空間，主要包括以交通功能為主的地下過街道、連接通道、換乘通道、地下車庫；以交通和商業功能并重的地下商業街、地鐵商場等。
1、上海人民廣場地區：
人民廣場是上海市的中心，也是最大的客流集散地，軌道交通在此形成1號線、2號線和8號線的換乘樞紐，三線通過站廳和換乘通道實現付費區直接換乘，并在南京路西藏路口設置了大型下沉式集散廣場，以方便客流的集散以及與地面公交的銜接。廣場地下開發至四層，分別是地下商業街、體育館、游泳池、音樂廳、地下車庫，均與地鐵車站連通。
2、上海世博園地區：
2010年上海將舉辦舉世矚目的世博會。為更好地體現“城市讓生活更美好”的主題，該地區進行了統一規劃，做到功能呼應。區域外圍有良好的道路交通條件，經周邊道路可以快捷的進入城市高架快速路系統，聯系機場、鐵路車站、港口碼頭、公路等對外交通設施。據分析，公共交通承擔的客流量均超過70%，其中軌道交通則達到50%。將有四條地鐵聯系世博會園區內、外交通，在以軌道交通為核心，公共交通為主體的世博會交通網絡中，地下交通樞紐將成為整個交通網絡的錨固點，園區內大型展覽館將軌道交通作為其地下部分的延伸，成為展館的一部分，乘客去乘座交通工具的過程，和游客從出站口進入大型展館的過程也是參觀展覽的過程。
3、上海鐵路南站地區：
上海鐵路南站地區正在進行改建，建成后的上海鐵路南站是上海西南方向進出市區的門戶，是一個多功能的大型綜合交通樞紐，匯集有R1、M3和L1三條軌道交通線、長途汽車站、近郊汽車站和公交樞紐站、出租車停車場等交通樞紐設施。上海南站廣場地下空間除滿足各種交通換乘功能，還結合地下空間進行商業開發以提高整個廣場的綜合效益。由于乘客在地下換乘、購物、停車及通行，吸引了大量人流至地下活動，使得地面人車混雜的問題得以解決，從而改善了地面環境。同時兼具解決了火車客流、城市交通客流、商業、環境及城市防災減災等功能。
解決好三條軌道交通線之間以及三條軌道交通線與鐵路上海南站之間的換乘方式是工程實施的核心內容。改建后的地鐵車站與明珠線、輕軌L1線形成工字形換乘，并實現了與上海鐵路南站進行“零換乘”。改建后上海地鐵一號線既有的上海南站地面站改為地下車站，移至上海鐵路南站主站房下方，并同步實施遠期輕軌L1線上海南站站的土建預留工程。
（三）深圳深圳羅湖口岸（火車站地區）綜合改造工程包含地鐵設計、景觀設計、導向設計、周圍建筑物改造等內容，通過建造地鐵羅湖站、地下交通層、地下通道、地面高架系統，形成五個層面的立體交通樞紐，著重解決了乘客出入境問題和火車、公交、的士、地鐵、長途大巴等運輸系統的換乘問題。
羅湖地下空間開發的理念是以城市軌道交通的建設，拓展城市發展空間,建立完善的一體化交通綜合體，復合集中相關設施,使其具有整體規模優勢。創造舒適、便利、安全的宜人空間。創造與環境相協調的節能空間。
主要設計特點是：
＊空間布置緊湊。
＊結合地區改造，實現新舊設備的改造與融合。
＊解決了雙層結構斜向交叉的結構設計難點。
＊弱電系統的設計達到國際機場的標準，可進行信息查詢。
＊引入生態設計理念。
＊變排出為引入形成以水為主的開放式景觀效應.
＊結合工程特點，采用風機盤管加新風、無圍護結構一端采用空氣幕墻的設計方案，避免了設置大面積空調機房和大量送風量的難題，減少了運行噪聲對周圍環境的影響。
三、需要研發的新技術
綜上所述，各大城市已開展或正在開展依托城市軌道交通建設地下綜合開發體的實踐，它的主要特征是：
◎功能上的多重性；
◎空間結構的整體性；
◎系統組織的有序性；
◎開發建設的聯合性；
◎工程設施的困難性。
工程結構由簡單的矩形框架拓展為多層、多跨、多角度交叉的三維結構體，開挖深度最深達30米，由此帶來一系列的政策和技術問題，筆者認為地下空間開發要重點研究以下課題：
◎城市地下空間規劃研究
地下空間開發戰略研究；
地下空間規劃體系研究；
地下空間開發規模研究；
地下空間豎向分層規劃；
地下空間開發規劃指標體系研究；
地下空間綜合體規劃研究；
地下空間防災規劃。
◎地下空間開發的相關政策、法規、技術標準的制定
◎依托城市軌道交通建設的地下綜合體的開發與應用技術
◎地下綜合管溝應用技術研究
◎地下空間環境控制與影響研究
◎地下空間防災與應急措施研究
◎相關建造技術、產品與設備研發
復雜地形、地質條件下的施工技術與設備；
異形盾構技術與裝備；
大深度、大直徑超級旋噴樁技術與裝備；
大跨度暗挖的預制塊法、預切槽法、微氣壓法；
施工降水及環境控制技術；
土體與支護結構相結合的深基坑理論與施工新技術
◎地下空間信息平臺的構建
相信通過建設者的不斷努力探索，依托城市軌道交通帶動地下空間綜合開發的實踐成果會越來越豐碩，人類居住的城市定會越來越美好！
