1.4 地下空间结构进展

当前世界各国开发地下空间，因为入地越深，开发技术越复杂，所以，在民用方面基本限于30m以内的浅层，少数发达国家进行了开发中深地层地下空间的尝试。世界各主要城市已形成四通八达的地铁线网，其运量约占城市公交总量的50%以上，另外，在地下建筑的图书馆、大型会议展览中心、实验中心、办公室和工业车间等也得到了迅速发展。

美国1974—1984年用于地下公共设施的投资额约为500亿美元，占基本建设总投资的30%。美国的地下空间开发和利用有以下特点：①结合城市建设，构筑地下铁道；②立足于战略，建立水下通路；③地下空间的开发利用平战结合。美国从1868年在纽约修筑地铁，目前是世界上拥有地铁线最长的国家，现有地铁线约1230km，占世界地铁总长的1/5，还有计划地修建了一些地下车库，纽约罗雀斯特广场下的单建式车库，面积近6000m2，地下3层，可停车2000辆，战时可供5万～6万人掩蔽。明尼苏达大学土木采矿系新建的地下系馆，建筑上下共7层，埋深逾30m，面积约14000m2，其中10000m2位于土层中，中间为结构试验大厅，周围地下3层为办公室和附属用房，用掘开法构筑。土层之下为岩层，距地表逾30m的地段，构筑有大于4000m2的教室和试验室，两部分通过并列竖井相连，一个直径13.5m，另一个直径6.7m，竖井内设有楼梯和电梯。由于美国重视立体化利用城市空间，城市住房、绿化和交通之比约为2：3：5，为人们提供了舒适的工作和生活环境。

法国的地下隧道代表了城市设施的先进模式，巴黎市Quai de La Gare公共隧道——共同沟长700m、宽4.75m、高12.6m（3层分别净高3.90m、3.10m和3.65m）。欧洲各处，如巴塞罗那、贝桑松、赫尔辛基、伦敦、里昂、马德里、奥斯陆、巴黎、鲁昂和瓦伦西亚等城市，已形成了几个公共隧道网。

20世纪80年代，欧盟为“Eureka EU40”的城市工程研究计划提供资金，这一计划的目标是设计一新的公共隧道系统，在此计划中涉及法国、西班牙和意大利的一些公司，计划的主要成就是利用机器人安装和修复管道，这有助于减小公共隧道断面，因为机器人所需要的空间尺寸比工人需要的少。

此外，日本至少在26个城市中建造地下街146条，吸引1/9的日本人购物；加拿大多伦多市有着四通八达的地下空间，由于该地区常年处于漫长的严冬气候，所以人们进行商业、文化及事务的交流活动均在地下步行系统中进行，该系统连接着数千家活动场所；北欧和西欧在地下大型供水、排水系统方面都较突出，尤其瑞典用管道清运垃圾，污水处理也100%在地下进行，地下停车场、车库也很盛行；中东各国为预防美伊战争不测而迅速开发地下空间，如在岩层中，开发断面约为40m×60m、长达数百米的地下储油库，并在防火与防渗方面进行了关键技术的深入研究。

进入20世纪80年代，国际“隧协”提出了“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”倡议，得到了广泛响应。1997年10月在加拿大魁北克召开第七届地下空间利用国际会议，其主要议题是“地下空间：明天的室内城市”。所有这些都充分表明，地下空间的开发和利用已经成为今后城市进一步现代化发展的必然趋势。

我国开发和利用地下空间可以分为3个阶段：①20世纪50—70年代，大规模的民防建设时期，形成了民防为地下空间开发和利用主体的认识；②20世纪80年代末的平战结合阶段，提出民防建设与城市建设相结合，开始着重于将已有的民防工程改造成为平时使用，以充分利用空间资源、发挥民防工程的平时经济效益，后来建设的民防工程就按照平战两用的思路进行建设，上海的民防工程平时利用率达61%左右；③20世纪90年代末，地下空间开发利用时代，地下空间作为一个完整的概念，完全从民防范畴脱离出来，并且反过来包容民防内容，成为面向大市政、小市政的地下工程设施。国内几个大城市已逐步将地下空间与绿化进行同步开发，如上海人民广场、西安世纪金花和上海某居住花苑等。

我国地下工程施工建筑，借鉴国外先进技术，结合国情开发创新，形成了适用于不同地层环境条件下的明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、冷冻法等施工技术，其中有的已达到国际先进水平。清华大学、北京交通大学的专家教授初步研究认为，北京市地下空间资源量为193亿m3，可提供64亿m2的建筑面积，将大大超过北京市现有的建筑面积，所以提出将一个北京市变成两个北京市的口号；在大连市城市地下空间利用规划纲要讨论稿中，近期将开发浅层（30m）地下空间，其开发面积为城市建设用地的30%，地下空间开发资源为5.8亿m3，可提供建筑面积1.94亿m2，可超过现有大连市房屋建筑总面积。另外，上海、天津、广州、深圳、南京、昆明、香港地区、中国台北和西安均已着手进行地下空间的开发和利用工作。在地下交通方面，如琼州海峡水域宽18km，若应用隧道连通，考虑深埋海底100m，加上引线长度共34km；烟大海底隧道采用深埋的全隧道方案，投资约2600亿元，整条隧道全长123km，火车设计为250km／h，运行速度能达到220km/h，届时从大连到烟台最多只需要40min。

1999年，中国工程院院士周干峙、钱七虎、杨秀敏等指出：开发利用城市地下空间可以一举四得，即解决城市用地紧张、缓解交通拥挤、改善环境、兼顾战备。

目前城市的主要问题是空气污染和交通拥挤。研究表明，汽车尾气对空气污染的影响较为严重，为了解决空气污染和交通拥挤等问题，一些城市采用汽车限购、限号和限行等措施，这样不仅严重影响了人们的生活，而且治理效果不明显。要使上述问题得以彻底解决，其可行的措施将是构建城市地下快速通（环）道系统和城市地下物流系统，在解决交通拥挤问题的基础上，通过附属设施在地下通（环）道内对汽车排放的尾气进行快速处理，从而解决空气污染问题。