“十二五”城市地下空间开发应用技术一览

■ 高文生

地下空间

“十二五”城市地下空间开发应用技术一览

■ 高文生

地铁站厅设计

随着我国城市地下空间的大规模开发利用以及日益严格的安全、环境保护要求，地下空间的规划制定落后于城市建设发展实践，建设环境日趋复杂，运营安全与环境保障问题日渐突出。因此，完善地下空间开发利用规划体系和立法体系显得尤为重要。

本文所述项目“城市地下空间开发应用技术集成与示范”为“十二五”国家科技支撑计划，研发了一批拥有自主知识产权的规划、设计、施工技术及工法，制订了相关技术标准体系与技术指南，培养了一批学科带头人和高级研究人员，并通过一系列有代表性的地下空间工程示范，提升了我国地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平。

2012年 4 月 23 日，科技部正式批复此项目。

主要技术成果

本研究项目共分为五个子课题：城市地下空间规划与地下结构设计关键技术；软土地下空间开发工程安全与环境控制关键技术；城市地下道路建造与运营安全关键技术；城市深层地下空间与地下综合体开发技术及数字化；城市地下空间建筑设计及标准化。

（1）提出了地下空间资源评估、需求预测和规划指标体系；提出了对大跨无柱预应力地铁车站结构的优化设计方案和抗震设计要点；形成了一套完整的一次扣拱暗挖逆作法技术体系和相应的施工技术；研发并应用了微型顶管机测控智能系统及飞机跑道远距离沉降技术；提出了考虑初始水力梯度和层间渗流地下水控制计算方法。

（2）研发了现代数字式多功能孔压静力触探（CPTU）技术、钉形（双向）搅拌桩技术及设备、TRD等厚度水泥土搅拌墙技术、软土高水位地下空间工程抗浮控制新技术、软弱土中大面积深基坑无支撑支护技术、支护结构与主体结构相结合的基坑支护技术、城市软土岩土工程对环境影响评价和控制技术、基于数字图像的城市软土基坑施工数字化监测与预警技术等。

（3）形成了城市地下道路分岔与立交暗挖隧道围岩稳定性控制、火灾条件下管片衬砌结构防水性能损伤指标评价、多点进出复杂线形城市地下道路通风方式与节能运行策略、地下道路交通安全运行及环控指标、地下道路四种常规疏散通道的合理模式等创新成果。

（4）明确了大深度竖井结构的水土压力作用特性及变形规律；提出了考虑大深度埋深条件下土压力拱效应的盾构随道上覆土压力分布特征及改进型计算方法；开发了大深度地下连续墙施工的“抓铣结合”成槽技术和大深度高水压盾构隧道结构的密封垫形式；建立了复杂地下空间基坑开挖时非理想条件下的土压力计算方法、蛋形屈服面弹塑性本构计算模型；基于虚拟现实技术的城市地下空间三维可视化系统，建立了大场景实时动态管理技术。

（5）提出了城市地下空间建筑综合设计方法与准则、城市地下空间建筑内部环境指标体系及保障技术措施、城市地下空间建筑标准化方法，制订了城市地下空间建筑技术标准规范。

以上成果形成了具有自主创新特色的城市地下空间开发技术体系，部分成果达到了国际先进水平，极大提升了我国地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平，并在一系列相关工程中得到成功应用，取得了显著的社会、经济及环境效益。据不完全统计，成果转化应用已节约工程投资数十亿元人民币。

未来将在上述研究成果的基础上，继续加强城市地下空间开发利用的立法、标准及规划方面的可操作性研究，开展地下空间绿色建筑技术及结构施工的工业化、相邻不同类型地下空间结构的相互安全影响及抗震性能的研究，对地铁周边的一体化建设技术方面进行研究，以及进一步开展对地下道路通行能力、出入口设计、隧道内及隧道出口污染控制技术的研究等。

成果应用及示范

项目成果得到了一系列有代表性的应用推广，共完成示范工程 16个，建成试验基地 2个，中试线 1个，教育部重点实验室1个。

示范工程

（1）城市地下空间整体规划设计示范城市：江苏省丹阳市。（2）大跨度无柱地铁车站示范工程 ：长春市地铁 1 号线一期工程的人民广场站～解放大路站区间工程。（3）一次扣拱暗挖逆作地铁车站示范工程：北京地铁14号线大望路车站。（4）一次扣拱暗挖逆作地铁车站示范工程 ：长春地铁1 号线解放大路车站。（5）大直径管幕支护下暗挖隧道示范工程 ：首都机场 T2～T3 航站楼下穿联络通道工程。（6）等厚度水泥土搅拌墙（TRD工法）技术示范工程：南昌绿地广场 D 区基坑工程。（7）大直径超长灌注桩技术和新型抗拔桩技术示范工程 ：武汉中心大厦。（8）软弱土中大面积深基坑无支撑支护技术示范工程：天津嘉海国际深基坑工程。（9）软弱土中大面积深基坑无支撑支护技术示范工程：天津仁恒滨河水岸一期与二期基坑工程。（10）软弱土中大面积深基坑无支撑支护技术示范工程：天津中铁国际城 1C地块基坑工程。（11）城市软土岩土工程对环境影响评价和控制技术示范工程 ：上海地铁 12 号线 13 标区间隧道。（12）基于数字图像的城市软土基坑施工数字化监测与预警技术示范工程 ：上海汉中路地铁站基坑工程。（13）基于数字图像的城市软土基坑施工数字化监测与预警技术示范：上海世博A片区绿谷基坑工程。（14）城市地下综合体开发技术研究示范工程 ：武林广场城市综合体示范工程开发项目。（15）建筑设计标准化示范工程：杭州武林广场地下商城（地下空间开发）工程。（16）建筑设计标准化示范工程 ：广州国际金融城起步区公共部分地下空间工程。

地下停车场

试验基地

（1）浙江省温岭市南光地质仪器有限公司，负责生产新一代数字式多功能 CPTU 测试系统。（2）获上海市科委批准成立“上海基坑工程环境安全控制工程技术研究中心”，作为上海市研发公共服务平台。

这些项目成果形成了具有自主创新特色的城市地下空间开发技术体系，部分成果达到了国际先进水平，极大提升了我国地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平，并在一系列相关工程中得到成功应用，取得了显著的经济和社会效益。

建议完善立法

完善地下空间开发利用规划体系和立法体系，推进地下空间规划建设标准体系建设，推进地下空间普查和地下空间信息系统建设，方能进一步提升我国城市地下空间的建设和运营水平。

随着我国城市地下空间的大规模开发利用及地铁建设的迅速发展，项目成果的应用推广和产业化前景将更加广阔。

（作者单位：中国建筑科学研究院）