浅谈城市地下空间综合开发设计

王万里

中电建路桥集团有限公司 北京 100048

一、地下空间综合开发趋势

2016年5月住建部下发《城市地下空间开发利用“十三五”》，2016年11月省发改委、建设厅下发《浙江省城市地下空间开发利用“十三五”规划》，“十三五”规划的总体目标是促进城市地下空间合理开发利用。然而要实现该规划目标，目前还存在以下几个问题：

（1）规划体系不完善：各地注重地下空间开发专项规划编制，但其融入总体规划和详细规划的深度不够，缺乏引导；

（2）开发缺乏整体性：地下与地面空间统筹协调不足，存在单点式开发问题，未形成便捷的网络，功能相对单一；

（3）标准体系不完善：地下空间权属相关制度缺位，建设和管理技术标准体系不完善，技术标准可操作性欠佳；

（4）协调机制不健全：全省地下空间资源普查开展不足，地下空间信息管理系统建设滞后，存在重建设轻维护现象。

随着城市发展的需要、设计施工技术水平的提高，城市地下综合基础设施的发展呈现整体化、网络化、立体化的趋势，同时越江、海底隧道迅猛发展。地下空间发展趋势也呈现出规划先行、基础优先、功能为主、统筹兼顾、环保生态、智慧友好的特点。

二、义乌商城大道综合开发建设案例介绍

1、工程建设特点

义乌商城大道综合开发建设正是顺应了当下地下空间发展趋势的6大特点，为本项目的推进和建设奠定了良好的基础，具体如下：

1）规划先行

区位规划：商城大道位于义乌市东北片区， 是规划“六横八纵”骨架性主干路系统的一横。道路北起疏港高速，穿越后宅东部、国际商贸城、金融商务区以及廿三里，东接疏港高速，是义乌中部重要的横向联系道路。随着义乌市机动车保有量的迅速增长，交通拥堵问题成为阻碍城市发展的一大困境。尤其在国际商贸城区域，早晚高峰交通流呈爆发式涌出，对周边路网造成极大冲击，随着金融商务区启用，交通压力将进一步加大，提升商城大道交通功能的需求非常迫切。

轨道交通规划：随着浙江省四大城市群之一——“浙中城市群”规划的推进，金华-义乌-东阳市域轨道交通工程进入实质研究阶段，金义东市域轨道交通工程在义乌境内总长40.9km，共设站11座，地下站4座，高架站7座。与商城大道共路由段涉及两站三区间，长约3.8km。

综合管廊规划：商城大道规划有综合管廊，位于城市核心区（国贸大道-武德路段），是重要的横向主干管廊。

2）基础优先

商城大道两侧为义乌商贸、金融核心区，周边已建成若干独立的地下车库及环路系统，以及多个待开发的金融、商贸、住宅区。商城大道沿线地下空间开发坚持基础设施优先。

商城大道隧道工程研究历程由来已久，考虑到明挖施工对商贸城经营可能存在影响而未实施，本次统筹考虑金义东市域轨道交通工程，并结合规划综合管廊一并实施，全力打造基础设施大通道。

3）功能为主

商场大道定位为满足快速通行的交通性干道，全线布置10条进出匝道，6条地库地下联络通道，交通功能强，系统复杂，与周边地块联系紧密，设计需同时考虑分离过境、快速疏散和服务周边的功能。

在商城大道范围内，金义东市域轨道交通布设有2个站点，分别为国际商贸城站和浙大附属医院站，站间距1.8公里。其中国际商贸城站位于国际贸城区域，浙大附属医院站位于金融商务区、浙医四院区域，布置于交叉口下方，两座车站客流量大，且可实现与BRT、轨道交通3号线换乘，服务周边区块功能强。

同时，规划商城大道（国贸大道-武德路）综合管廊长约4.23公里，建成后将与在建03省道综合管廊及已建望道变电力管廊连接，实现宗泽变、福田变、国贸变、商务变、望道变之间电缆连通，突出综合管廊功能，发挥成网成片效应。

4）统筹兼顾

商城大道红线宽度为60m，规划有城市隧道、轨道交通、综合管廊三大工程，三者共路由段长约3.8km。周边环境复杂，规划工程众多，必须实现整体开发，从而解决城市核心区关键路由有限空间内建设多种大型地下基础设施的工程难题。

5）环保生态

工程方案设计积极响应城市核心区对工程建设与周边环境有机融合的诉求，优化城市地面空间，提升城市景观，工程建成后还绿于民。同时减小施工期影响，与既有工程有机融合，保障商贸区的持续繁荣。

6）智慧友好

从总体设计阶段、施工图设计阶段到建设管理平台、运营阶段移交，都充分应用BIM技术，进行全过程管理，通过数字化、智慧化手段，保障设计施工质量安全，提高建设效率，并为后续运营服务提供友好的基础数据与管控平台。

2、方案研究思路

为顺应地下基础施设的发展趋势，义乌商城大道城市隧道、轨道交通、综合管廊工程着眼于八大目标开展研究，即规划衔接“顺”、服务功能“强”、线形指标“好”、施工风险“低”、环境影响“小”、建设工期“紧”、项目投资“少”、运营管理“优”。因此，方案研究的重点是结合规划，解决建设形式与空间布局问题，具体分三步走：一是分建与合建的选择，二是如何合建，三是合建的方案比选。

1）分建与合建的选择

通过多方位的研究分析，若采用分建形式，存在以下问题：①需占用周边地块，用地范围大；②浅层地下空间较浪费，不利于后续开发；③若各工程同期施工，工期较长；④若分期施工，对已运营工程影响大；⑤盾构长距离侧穿、下穿施工，风险较大；⑥对既有商城大道地面道路交通影响时间较长；⑦多次基坑开挖，增加支护措施，投资较大。考虑以上因素，最终确定城市隧道、轨道交通、综合管廊同步设计施工，采用三者合建形式。

2）如何合建

采用合建形式，需解决以下问题：①研究城市隧道交通功能、轨道交通线站位、综合管廊总体线路；②确定三者埋深及相对位置关系；③确定总体施工工法；④研究隧道建筑布置、车站建筑布置、管廊建筑布置；⑤研究合建结构横断面布置；⑥确定线路设计指标、优先级，并进行线路拟合；⑦各工程防灾救援系统是否满足要求；⑧工程可实施性（穿越建构筑物、深大基坑、管线迁改及交通疏解等）。

3）合建方案的比选

三合一总体设计方案不仅需要交通规划、线路、建筑等牵头专业充分配合，还需要结构、隧道、工艺等专业开展深入且充分的研究，从而得出若干可行的比选方案。本次合建方案比选的关键问题是施工工法和地铁车站建筑方案的比选。

（1）关于合建段总体施工工法

结合地质条件及工期，最终推荐采用全明挖方案，主要基于以下考虑：①本次商城大道隧道工程设有10条进出匝道、6条地库联通道，因此分布较为密集的匝道和联通道使得隧道标准段极为零散，更适合采用明挖法施工；②若地铁区间采用盾构法施工，工期需增加8-10个月，施工影响范围大、时间长；③根据地勘显示，本次地下空间开发位于中风化泥质粉砂岩层，属软岩，基坑施工方案灵活，使得合建方案投资更为经济合理。

（2）关于车站建筑方案

岛式车站相对于侧式车站功能较优，但侧式车站在站台层深度、线路平顺性、空间利用、经济性方面具有优势。因此，本次方案设计拟采用侧式车站方案。

3、工程总体方案

城市隧道：双向六车道，设计速度60km/h，全长5.78km，布置10条进出匝道，6条地库联络通道。为方便匝道布置以及与周边地库衔接，布置于地下一层；

轨道交通：两站三区间，地下站均为单层侧式站，设计速度120km/h，全长3.8km。为使车站前后线路衔接平顺，并尽量减小埋深，充分利用地下空间，布置于地下二层；

综合管廊：单层双舱断面，全长4.23km。为满足投料、通风、逃生、管线引出，布置于地下一层（布置于地下二层使用功能削弱较多且经济性差）。

城市隧道、轨道交通、综合管廊三者在3.8km共路由段采用结构合建形式，在世界上尚属首例，目前该项目正在顺利推进建设中。

三、设计思路交流

基于义乌商城大道综合开发建设的案例，提出以下五点设计思路：

1、城市地下大型基础设施总体方案

以往城市核心区地下大型基础设施根据各基础设施规划分别研究、分别落实，对城市核心区关键路由认识不足、空间感不强；建设主体不同，导致研究的片面性，关注点的问题，忽视面的问题；施工缺乏统筹考虑，造成多个工程反复开挖，影响环境；景观千篇一律，枯燥无味等问题。

随着地下空间专项规划的深入研究，城市对立体空间的进一步渴求，对关键路由的战略认识不断提高，PPP、EPC、BOT等建设模式的引入，设计施工技术水平的提高，跨专业协同设计能力的不断提升，近几年经济、技术等方面迅猛发展，形势已大大改变。

因此需要与时俱进，推动设计、研究思路上的转变，顺应规划先行、基础优先、功能为上、统筹兼顾、环境生态、智慧友好的发展趋势，大力推动城市地下大型基础设施的建设，目前，城市地下大型综合基础设施主要有两种形式：

（1）枢纽型（如武汉光谷地下综合体）

该项目以地铁车站功能为核心，作为枢纽型节点，设置圆盘形公共区与周边商业连通，市政隧道与区间平行、共路由，浅层为鲁磨路隧道、9号线站台；地下一层为地铁站厅及公共空间；地下二层为2号线南延线区间、珞喻路隧道、地铁用房；地下三层为11号线站台。

枢纽型主要关注节点处建筑功能、相对位置布局、建设时序及施工方案。

（2）长距离共路由型（如杭州天目山路）

地铁3号线天目山路段长约8.4km,共设置6站6区间，均为地下站，同路由设置快速路隧道。

长距离共路由型则不仅涉及节点处理，还应重点关注功能的多样性、线路的匹配性、地质及环境的适应性、工筹的合理性。难度更大，要求更高。长距离共路由型的综合基础设施在城市建设发展中地位显著，将是近期大中城市基础设施发展的重点。

2、合建工程防灾设计

城市隧道防灾特点：特长隧道、一类城市交通隧道，匝道多，通风防灾设计复杂；

轨道交通防灾特点：重点为车站防灾救援设计；

综合管廊防灾特点：200m设置一个防火分区。

设计思路：三者防灾系统内部联动，各自独立运营。机电、消防设施按各自要求设置。

核心问题：（1）各工程防灾救援系统设计完善，主要是特长城市隧道火灾条件下的通风防灾；（2）结构抗火性能达标，满足各工程防灾系统独立、不影响各自运营的要求

3、环保生态的地下工程

地下工程所处的环境较为稳定，具有耐久性好、隐蔽性好的特点，在环境生态方面具有天然的优势。为适应城市可持续发展的需要，未来地下工程还应注重以下几点：（1）保护城市记忆，工程与自然人文景观相协调；（2）减小施工期对环境的不利影响；（3）绿色节能，并注重人文和美学提升。

4、智慧友好的地下基础设施

以GIS+BIM+IoT为城市信息基数，映射真实城市，建立起三维城市空间模型和城市时空信息的有机综合体，即建立信息模型City Information Model；

基于城市基因库、知识库、指标体系，以机器学习、人工智能为支撑，实现城市管理实时智能决策，即形成智慧模型City Intelligent Model；

实现智慧统筹、规划、监控、协调城市的公共服务、经济业态、社会活动、管理执法等，即实现智慧管理City Intelligent Management。

最终依托CIM平台，联通物理与数字城市，实现大数据支撑下的可视化决策管理平台，提升城市管理水平。

5、建设模式的探讨

商城大道隧道工程投资约50亿元，工期约40个月，为义乌市单体投资最大的市政设施项目，是当前首个城市隧道、轨道交通、综合管廊长距离合建工程。存在同路由敷设、位于核心区、协调部门多、功能要求高、技术难度大等难点，并提出了服务功能“强”、地块衔接“顺”、线形指标“好”、施工风险“低”、环境影响“小”、建设工期“紧”、项目投资“少”、运营管理“优”的高要求，基于这样的项目特点，引入PPP建设模式，利于降低建设费用、减小财政压力、转换政府职能、发挥合作优势、合理分配风险。

未来地下基础设施的开发，将进入城市发展深水区，对规划、设计、施工、管理都存在挑战。

城市地下基础设施开发，将越来越多地引进新的建设模式，全面提高建设管理水平，使新型城市化发展踏上新台阶。