城市地下空间开发规划与设计——亚洲稠密城市经验研究

第一作者简介:孙波( 1967—)，男，安徽萧县人，1988年毕业于西南交通大学，铁道工程地质专业，本科，高级工程师，现从事地铁建设管理工作。

摘要:由于地下空间开发的不可逆性，为使城市可持续发展，地下空间开发应当合理调研、规划及管理。在大多数城市，由于缺乏地下空间整体开发利用规划，没有相应的明确政策和行政指引，开发引导因素不足，导致地下空间开发往往形成相对单一独立的项目。在亚洲2个人口密集城市——香港和新加坡的地下空间开发经验的基础上，审视地下空间开发经常被忽视但益发重要的课题，这就是如何通过城市规划设计，发挥地下空间资源协调和平衡利用。

DOI: 10．3973/j．issn．1672－741X．2015．08．010

文献标志码: A

文章编号: 1672－741X( 2015) 08－0810－05

收稿日期: 2015－06－12;修回日期: 2015－06－30

Urban Planning＆Design for Underground Space Development:

The Experience in Asia Compact Cities

Translators: SUN Bo 1，HU Minzhi 2，WEI Huai 2

( 1．Shenzhen Metro Group Co．，Ltd．，Shenzhen 518026，Guangdong，China; 2．Scientific Research Institute of

China Railway Tunnel Group Co．，Ltd．，Luoyang 471009，Henan，China)

Original Authors: Kelvin Law，Pearl Hui

( AECOM，Hong Kong 999077，China)

Abstract: Due to their irreversible nature，the development of underground spaces should be properly investigated，planned and managed in order to contribute to sustainable development in cities．In many cities，there is a lack of a holistic planning approach with clear policy and supportive administrative guidelines to utilize this alternative spatial solution，resulting in lack of incentives with underground development projects often being carried out on single-project basis．Tapping the experience in two densely populated cities in Asia，Hong Kong and Singapore，this paper therefore aims to examine the significant，yet often neglected，urban planning and design issues relating to the development of underground spaces for coordinated and balanced utilization of this underground spatial resource．

Keywords: underground space; cave development; underground warehousing; logistics facility; planning; design

0　引言

地下空间的充分利用，可促使基础设施从地表转移到地下，以解决城市发展问题。最近的研究和实践更是强调了地下空间在未来城市可持续发展中的作用 ［1］。

开发地下空间，能够释放地表空间作其他用途，从而构建更紧凑的城市布局，以提高交通运输能力，减少各类出行路程，并提高生活质量。由于地下空间一经开发很难复原，所以地下空间的合理规划和管理对城市可持续发展尤为重要。

目前，世界上只有少数城市对其地下空间资源进行了整体规划。通常地下工程开发以个别项目形式独立进行。这种“先到先得”的开发方式，导致地下同时混杂进行着不同的工程开发，它们之间缺乏协调、控制，不仅不能体现协同发展，还妨碍了设施的共享。地下空间开发很少考虑既有地表开发的长期规划，这也导致新建的地下设施很难与既有地表设施整合和联通。此外，地下空间利用的类型也很有限;安全考虑及人们对孤独、黑暗、寒冷等恐惧的心理和人性因素，亦为规划师、设计师和其他专业人员在扩大地下空间利用的同时，带来不同挑战。

城市规划师和设计师在彼等个别地下工程项目的规划和开发过程中，往往只起支撑作用。现在对地下空间开发常常存在这样的误解:地下空间开发不占用外部空间、无邻近工程，且利用率低，所以工程方案应优先考虑运营效率，而不需要确定相应的城市规划和设计策略。工程可行性是决定地下工程成败的关键，但没有合理的规划和管理，地下空间开发势必会对城市可持续发展带来负面影响。

本文分别从整体和基地开发的角度分析亚洲的国际化城市——香港和新加坡的地下空间开发历程，认为在城市立体化发展的新形势下，城市规划师和设计师应发挥更积极、主动的作用。更全面地规划方案，需要综合分析社会、经济、环境、技术信息与三维空间的内在关系，从而为地下空间资源的长期利用提供可持续方案。

1　地下空间利用的持续增长——香港

香港人口密度为6 540人/km 2，且人口总量仍在持续增长。目前，香港正面临着人口增长需要更多土地资源，而同时居民对环境要求进一步提高的难题。已开发区域占香港总土地面积1 104 km 2的24%，其他非建设用地为坡地、郊野公园和特殊区域，而受保护的农业用地不可作居住用途。长久以来，香港的建设用地主要来源是改变农地用途、填海和市区重建等。这些方法已经不能满足香港的发展需求，而传统的高楼大厦建筑风格也已不受欢迎。香港的自然丘陵地形和坚硬的花岗岩与火成岩，对其地下空间开发来说是挑战和机遇并存。

1．1香港地下空间和岩洞开发概况

香港地下空间和岩洞开发历史悠久，常用于地下停车场、地下商场和地下人行通道等的地库式开发早已成为地面开发的一部分，以优化整体空间利用。随着地表新开发区的开发，公用设施管线也在向地下延伸。从20世纪70年代起，随着建设轨道交通系统，香港开始修建地下铁道和车站，并建有地下人行通道连接各车站和商业区。公众对环境质量要求的提升，促使香港在20世纪90年代就开始开发岩洞，把公众认为“不应放在自家后院”的市政设施转移至地下。

香港已经积累了大量地下空间和岩洞开发的经验，新技术与工程方案也随着成功工程案例的增多而不断发展。然而，无论是政府或私人为开发主体的个别工程项目，往往是由于地表空间有限、土地价格高或存在更重要的环境等因素，在别无选择的情况下才最终选择地下方案。

造成这种情况的原因，更有可能是因为缺乏普遍的社会认知而并非技术匮乏。由于城市地下资源信息散布于政府和私人机构，人们对城市地下空间的认知度还不够。在地下资源的全面调查和合理使用方面，政策引导作用不足。目前地下工程还主要局限于交通运输、公共设施和市政设施。就解决地下环境不适应大量人群集聚与至居住的难题，目前还缺乏创新的用途和针对性的设计方案。此外，项目的非货币化经济成本和效益，同样也没有被合理考虑和反映。如果将社会、环境成本以及土地价值等考虑在内，地下方案有时比地表方案更经济。

1．2进一步策略性利用地下空间

随着人口的持续增长和公众对生活与工作环境质量要求的提高，需要更多的空间来满足住房、社会和经济发展需求。虽然可以通过填海、旧区重建和政府征地来增加土地供应，但城市的摊大饼式扩展开发必然伴随着相应的环境问题。此外，公众对保护海港的强烈意识也进一步延缓了近年来形成可开发建设用地的步伐。因此，对香港政府而言，地下空间开发显然是支撑香港可持续发展的新土地供应源。

政策引导和长远发展策略也已建议将地下空间开发作为土地紧缺的应对策略。为促进地下空间的有效利用，香港政府自20世纪90年代已开始进行相关的策略性规划与技术研究。1990年编制完成的《地下空间发展潜力研究( SPUN)》 ［2］认为:从地质学角度来看，香港适合开发岩洞 ［3］。

近期完成的《善用香港地下空间及岩洞发展长远策略》 ［4］指出了可用于岩洞开发的广泛区域，并建议将一些既有公共设施迁往岩洞，以释放地表空间用于其他用途。正在研究中的《优化土地供应策略——维港以外填海及发展岩洞》 ［5］旨在明确适合填海与岩洞开发的地点。除了全港性研究外，香港还进行了搬迁一系列政府设施往岩洞开发的可行性研究，包括近期开始研究的搬迁沙田污水处理厂往岩洞工程。其他研究搬迁设施还包括摩星岭与坚尼地城配水库和梅窝的既有垃圾转运站、污水处理厂和巴士车厂等。

2011年9月，由香港工程师学会与香港规划师学会联合组织的“地下空间规划及发展研讨会”，为本地与海外专家就地下空间规划与开发提供了良好的学术交流平台。

1．3香港地下空间开发的未来之路

综上，得出香港地下空间开发的主要建议和方向如下。

1)需要强有力的政策引导。要解决地下空间利用缺乏诱因的问题，应在工程规划早期就适当考虑地下方案，广泛宣传地下空间知识，并以标志性的岩洞开发计划推动地下空间发展。

2)需要前瞻性的地下空间开发战略。在香港最近期的全港长远发展策略中，对地下空间开发的潜力着墨不多。应编制长远发展策略来系统考虑地下空间开发，并将地下空间视为将来城市发展的潜在开发区域。

3)仔细检视法定规划程序和行政指引，使其涵盖地下空间开发领域。应扩大适合于地下空间开发的土地用途列表，以容纳更广泛的用途。

4)编制地下空间开发总体规划，确认现有和规划的地下空间，为地下空间/岩洞建设工程提供管控框架，并允许在恰当的位置设置地下设施。建立地下空间综合数据库，并由独立机构管理和信息录入。

2　地下仓库与地下物流设施的可行性研究——新加坡

由于人口密度高、经济发展快，新加坡也面临着与香港及其他土地紧缺城市一样的社会发展受限问题。新加坡政府进行增加土地供应新方法的研究认为地下空间开发势在必行。2007年，新加坡国家发展部设立了一个专门机构——地下空间总体规划工作组，以制定地下空间开发的长期规划 ［6］。

2010年，新加坡经济战略委员会建议进行地下勘察、开发新的空间，作为应对将来土地短缺的长期战略。根据这一观点，新加坡裕廊集团( JTC Corporation)进行了地下岩洞利用可行性研究，探究了地下岩洞的10种不同利用方法。研究确定了地下仓库和物流为其中一种可能利用方案，并委托AECOM公司在新加坡Tanjong Kling和Jurong Hill进行研究 ［7］，评估在上述位置开发地下仓库与物流设施的技术可行性，并为进一步详细研究提出初步设计方案。

综合考虑优选岩洞布局方案与市场需求评估结果后，AECOM的研究为岩洞开发提出了3个初步设计方案。这3个设计方案的主要区别在于岩洞和通道布局、入口和竖井位置，以及其他主要规划和设计特征，包括入口位置和设计、人行通道和服务设施(譬如办公设备、停车场、安全区等)。

2．1城市规划与设计原则

考虑岩洞开发的技术方面和关键因素，AECOM的研究制定了一套岩洞规划和设计原则，作为岩洞开发指引和目标，具体归纳如下:

1)识别明显。具识别性的入口作为体验进入地下设施系统的门廊。入口宜配备具标志性的建筑元素，以提高其能见度、目的地标识性及使用者的方向感。

2)环境适应性。建立与周边土地用途协调融合的高适应性系统。地表系统的功能和外观要与周围环境相协调，并与比邻的各类产业用途协同。

3)可达性。入口位置要邻近主要道路和公交车站，便于使用者通行。

4)节能环保。在建筑设计中融入各种节能环保元素，如太阳能电池板、绿色外墙、屋顶花园等。

5)安全性。岩洞设计各方面如岩洞布局、道路流通、机电设施、紧急疏散等都要贯彻安全第一的原则。仔细规划和设计消防与疏散措施，以确保所有用户安全。

6)安保。在岩洞周围建立安保设施，以避免不必要的外来侵扰。提高安保级别，仓库、数据中心和安检点应分设入口，此外还应考虑安装24 h监控系统。

2．2规划与设计课题

1)地表土地的可获取性。在工程早期明确地表既有和规划土地利用的情况十分重要。应详细调查土地所有权和政府规划意向，以确定地表土地的可获取性，为地下空间开发相结合的地表设施提供设置空间。地表空间大部分用于设置用户和车辆入口、疏散竖井、机电设施和通风竖井等。通过详细计算上述设施的地表空间需求，确认其与入口建筑和其他地表用途整合的可能性，从而避免地上与地下的不协调性。

2)用户需求。了解计划的地下设施的运营和功能需求同样重要，以便为设施实现高效运营提供恰当的支持。为提供最大的灵活性，应考虑将地下隧道与地表的连接通道设计为螺旋坡道或机械电梯，适应不同用户的需求和偏好。竖井电梯入口能直接将车辆垂直送至地下，从而缩短连接隧道的长度。下沉式螺旋坡道，入口标识既能指示到达，又体现建筑美学，同时为地下空间开发提供方向。

3)用户体验。提起地下空间，人们往往会与黑暗、寒冷和压抑联系在一起 ［8］。因此，在规划和设计时应努力改善地下空间内外的视觉联系，并最大程度地利用开口和自然光。下沉式螺旋坡道结构可在地下把办公空间和其他配套设施相结合，而且下沉式敞开庭院可透过自然光，并以其地形特征把螺旋坡道的视觉影响减至最小。

4)场地规划。车辆出入口和内部进出口都需设计足够的排队等候区，将对既有路网的影响降至最低。利用园林设计原理，为入口结构和周围环境间建立视觉与外观联系。配有座椅、铺地及其他景观的下沉式庭院，作为工作人员和访客享用的主要场所。

3　应吸取的经验——城市规划师和设计师新角色

从香港和新加坡近期的地下空间开发可以看出，地下空间开发将是未来城市发展中具吸引力的方向。可以预见，地下空间开发的速度在未来将会更快，尤其是在人口稠密的城市。过去地下空间开发的焦点集中在工程方案、设施功能和经济效益，造成地下空间设施仅局限于个别独立开发的基础及市政设施。基本上，多功能岩洞、设施共享、与其他地下或地表空间开发整合和连接的潜力则长期被忽视。同时，认为地下空间寒冷、黑暗、孤寂的心理也一直存在 ［8］。

为解决这些难题，就需要城市规划师和设计师通过整体考量的方法，承担更积极的推动角色，更广泛的分析社会、经济、环境和技术信息以及地下与地表空间的内在联系，从而制定出地下空间长远利用的可持续的方案。

3．1取得的成果及所处阶段

决策者、持份者和专业人士都已意识到，地下空间开发是土地供应的新资源。许多国内外研究、调查和项目都已证实地下空间开发与社会、经济和环境效益密切相关。在地下空间开发的某些设施也已得到公众支持。

修建岩洞及各类地下设施的技术日趋成熟。就岩洞修建、岩土工程和岩体力学方面的技术创新与节约成本知识，国内外也有许多成功案例可提供经验参考。

以香港为例，通过研究已获取的信息有: 1)适合岩洞开发的地图;

2)可用于岩洞室开发的区域与基地;

3)适合岩洞开发的设施类型与具有潜在迁移至岩洞可能的设施类型;

4)地下空间/岩洞的用途列表。

3．2下一步工作及城市规划和设计师的作用

1)地下空间是一种空间资产。城市规划师和设计师必须将地下空间看作一种空间资产 ［9］，并全面了解地下空间开发的各方面(技术的及非技术的)知识。地下空间与地表土地一样，都是城市未来发展的一种资源。它需要良好的规划，以确保地下空间资源不被破坏和不协调地使用。

2)数据收集和分析。如今的地下空间基础数据不能满足使用需求。由于没有既有和已规划地下设施数据库，也没有专责机构收集和管理这些信息;所以很难了解设施间的相互影响，以及把握整合的机会。在设计师和工程师的帮助下，城市规划师应在分析基础数据的关系中起主导作用，并承担统筹考虑社会、环境、经济和技术各方面的课题。在制定土地长远发展策略时，应将潜在的地下空间与地表土地一起作为城市结构不可或缺的一部分。

3)规划程序。建立地下空间利用的规划程序与实施战略。无规划的地下空间势必会造成各种问题:既有设施涉及高昂费用的拆迁、通往潜在地下空间的通道受阻、地下设施被迫向更深地层发展以寻求合理线位。在整个城市规划过程中，我们一直在竞争需求、开发的优先次序，以至发展框架与社会价值响应间寻求平衡点。在开创地下空间开发新局面时，要坚持这些原则来指导将来的城市规划。

4)制定总体开发规划。应制定地下空间开发总规划，明确供将来城市开发利用的既有空间和预留空间，促进更加系统化地利用地下空间，以及和更全面地协调城市土地利用规划。总体规划能安排地下工程(包括与地表相互连接结构)的建设位置和远期预留地。同时，总体规划能简化投资者的战略决策程序，减少开发的不确定性。

5)地下空间开发的规划和设计指导方针。城市规划师和设计师应研究地下空间利用的不同可能方案，以及如何创造更吸引用户的外部和内部环境。这就需要了解人性因素并研究创新设计方案来解决。从新加坡的地下空间开发项目经验可知，地下空间出入口布局的详细设计与场地规划，能为改善地下空间开发的环境与运营带来积极作用。

6)用户需求。需要了解用户的空间和运营要求，此外，还要充分调研未来的用户类型与数量、车辆和行人通道的要求、环境保护要求等，并与相关技术专家的意见整合。

4　结论

在认识到地下空间是一种可选的空间资源后，以地下和地面空间整体规划的政策为基础，结合规划设计和技术指引，定能保证资源利用有效协调与平衡。

全球范围内的工程和研究也已证实和认可了地下空间开发的诸多好处。虽然近年城市发展中的地下开发项目种类持续增加，但缺乏协调的规划和开发阻碍了地下资源的开发潜力。因此，需要将地下空间的长远规划策略作为城市建设的重要组成部分，以实现城市建设的可持续发展。在城市规划设计过程中，始终需要坚持在竞争需求、安排优先开发次序，以至发展框架与社会价值响应间寻求平衡点。

5　致谢

作者感谢新加坡裕廊集团( JTC Corporation)允许使用他们的研究资料，并允许出版本文。

注:原文发表于Proceedings of the World Tunnel Congress，2013。