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挖挖挖!城市发展由“上天”到“入地”,地下空间到底如何开发?

发布时间:2020-02-14    浏览次数:
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导读



城市的地下开发不仅是空间问题、技术问题,还是规划问题、协调问题。



向地下要空间成为近年来众多城市发展的一个鲜明特征。某知名城市的崛起,就被认为是全靠挖出来的。


但不管怎样,城市发展已经到了一味从楼群高耸转向挖掘地下空间的时点。


在科幻文学中,人类的未来有这样一种可能,不是工作、生活在地上,而是全部转移到了地下。


正如在《流浪地球》中,随着地球的“流浪”,无数次高温、海啸、极寒、小行星冲击着地球,人类被迫离开了熟悉的地面,搬入地下5公里处修建的地下城,从此开始进入长达上百年的地下生活,没有蔚蓝的天空,却有倒立生长的大树……


当地表环境恶化,“地下”成为人类生存的第二大空间。


自上世纪起,已有大量涉及地下空间研究的国际组织相继成立,包括1974年成立的国际隧道与地下空间协会(ITA)、1986年成立的国际非开挖技术协会(ISTT)、1996年成立的国际地下空间联合研究中心(ACUUS)等。


1991年城市地下空间国际学术会议通过的《东京宣言》还曾强调“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”,预测未来有1/3的人会在地下空间开发利用居住。


诸多国家也纷纷将地下空间开发利用纳入国家战略,比如美国的“地球透明计划”、芬兰的“赫尔辛基地下空间总体规划”、马来西亚的“排洪与地下公路一体化”。


如今,不仅国家竞争布局,企业也蠢蠢欲动,典型如马斯克,继汽车、航空领域后,又执著于修隧道,建立了隧道挖掘公司 Boring,企图在城市下面挖隧道,然后用无人驾驶电动车运送乘客,从而解决地面交通拥堵问题,Boring公司如今估值达到 9.2 亿美元!


地下空间俨然成了“香饽饽”。



01

古人的地下空间开发

事实上,自古以来,人们对“地下城”的探索与尝试从未停歇。


居住也许是人类最早利用地下空间的方式。距今约50万年前,中国猿人,即北京猿人,便已利用洞穴藏身和保存火种。


黄河流域的横穴式寓所,是通过在原始洞穴中开凿竖井和横向洞穴形成的。其中,公元前800—3000年的洞穴遗址就有7000多处。


时至今日,横穴式寓所仍被使用着,即为大家所熟知的窑洞,分布在中国陕甘宁地区,现在仍有4000多万人居住在窑洞。

 

地下空间还具有广泛的生产、生活用途。古人很早就意识到地下的密封性能保持温度和湿度的相对稳定,提高食物等的保存时间。


封建社会统治者为确保饥馑之年的稳固统治,亦广设粮仓,古城洛阳曾发现隋唐时代贮藏谷物的面积为600m×700m的地下仓库——含嘉仓,因其热稳定性、密闭性和地下建筑的安全性成为官方仓储的典范。


地下空间更是战争的关键阵地。深部地下空间蕴藏着巨大的环境容量和能源资源,是天然的作战堡垒。


小亚细亚的哥勒弥的地下城市遗址,就是公元前4世纪时为了自卫防御外来侵略而建设起来的,在软质石灰石地层中开掘成8至10层,向四方分散达数公里的地下街,用容易迷失方向的隧道连结起来。


中国古代则有坑道战术。在公元前6世纪的战国时代,就已经产生了坑道战以及反坑道战,比如公输班与墨子进行的“九拒九攻”的坑道战与反坑道战演习就是很出名的例子。



02

地下开发已成趋势

如果说古代穴居是人类处于原始时期或经济社会欠发达时期的产物,那么现在对地下空间的开发利用则是人类社会经济高度发展的产物;


如果说古代人类穴居出现有着必然的历史缘由,那么现在人类对地下空间的开发利用,则有着深刻的现实动因。


首先,随着不断膨胀的人口和有限的土地资源之间的矛盾愈发尖锐,向地下要空间、要土地、要资源,已成城市发展的必然。


目前,全世界约一半人口居住在城市。预计到2050 年,全球人口将达到约90亿,城市化率达70%,城市将会越来越局促。


尤其是对于人口众多的中国来说,2018年城市化率是59%,到本世纪中叶我们的城市化率要达到75%左右,若按2030年中国人口将达到最高峰16亿人计算,到本世纪中叶,中国将有12亿人生活在城市里面。


按照联合国标准,一个人至少要有100平方米的土地,意味着届时将要增加5000万亩土地来供城市建设。


但要知道,中国现有耕地18.18亿亩,距离耕地红线(18亿亩)仅有0.18亿亩,显然不足以支撑今后的城市化用地需求,当城市陷入无地可建的窘境,人们不得不将目光转向地下。


尤其是交通压力不断增大的当下,充分利用地下空间是大交通时代的必然。


现代城市大规模开发地下空间最早便始于建设地铁。


英国人查尔斯·皮尔逊在1845年突发奇想,首次提出了“下水道火车”的概念,当时伦敦的道路交通繁忙拥塞,而且城区内的火车站遍布各处,急需修建联络线,在这样的背景下,1863年,世界上第一条地下交通路线在伦敦建成通车。


发展至今,交通堵塞仍是世界各大城市难以祛除的“痼疾”,开发地下交通缓解地面压力势在必行。


更何况,随着交通建设进入大枢纽时代,集高铁、轨道交通、城市铁路、公交、社会车辆、人行交通于一体的交通大枢纽势必对地下空间的利用提出更高要求。


更为重要的是,当地球表层已“不堪重负”,地下空间将提供环境改善方案。


一方面节约资源。要知道地下本身就是冬暖夏凉,地下温室建设成本只相当于地面大棚农业的1/4。


2017年,英国伦敦就利用地下33米处的防空洞建造地下农场,以LED灯为光源,水培技术能节水70%,完全不需要农药,植物生长不受季节、天气的影响,6到28天便可收获。


另一方面又能解决污染。如东京地下快速路设有专门的除尘和换气技术,将尾气变成无害的空气;


美国波士顿的地下路也有类似系统,自1994年拆除高架路、建设地下路之后,波士顿全市的空气一氧化碳浓度降低了12%,城市的空气污染大为好转。


由此来看,合理利用地下空间俨然是解决“城市病”的一剂良药,这也是近年来我国对地下空间的开发利用愈加重视的缘由所在。


比如,地下综合管廊与海绵城市建设已经列入“十三五”新型城镇化建设重大工程;有的城市全面更新地下管网,为即将到来的智慧城市铺设“路基”……


城市建设已由“面子”延伸到“里子”。



03

地下空间建设存在隐患

然而,与此同时,一些潜在的隐患也在悄然孕育。


首先,私搭乱建、管理混乱等城市建设中的老问题从地上延伸至地下。


城市地上建设尚有规土部门主管,对建筑限高、容积率、天际线等有明确规定,却仍然无法完全杜绝一些私搭乱建现象,更别提没有专门管理机构的地下,自开发以来,无序建设现象便如影随形。


典型如地下管线,涉及到的产权单位众多,上水下水是市政工程负责,电力线下地归口电力部门,通信下地是通信部门,既有市政管网,也有企业管网,如此一来,不仅存在重复建设,混乱的地下管网更容易引发断水、断电、断网、爆燃等公共事故。


其次,某些地下空间建设仍未逃出“面子工程”、“政绩工程”的窠臼。


地下空间开发利用的直接成本至少是地面建设的2—3倍,花费巨大,又很难出政绩。


在实际开发中,地铁、隧道、超高层建筑深基坑、地下综合体等“面子工程”往往备受关注,短期难见效、政绩显示度低的“里子工程”,例如,以集约实用为特征的地下综合管廊工程以及海绵城市建设,却长期受到冷遇。


此外,最大的问题就是没有把城市地下空间资源作为一个整体来全面统筹,造成地上地下“两张皮”。


早期地下设施只是作为地面功能的补充,无论是地下交通、地下基础设施,还是地下商业、地下文体,都是根据其本身的特点和需要,就其单一工程、单一建筑自身出发进行开发建设的,没有考虑整个城市空间资源的整体统筹。


有的呈线状分布,如地铁、隧道、地下管线,有的呈点状分布,如地下商业综合体、地下停车场等。


虽有点有线,却都是分散的、孤立的,且形状不一、标高不一,如此一来,不仅地下项目之间的连通性得不到保障,地下与地上的衔接也成了难题。



04

地下开发要超越既有套路

由此来看,与城市地上建设相比,地下开发有其特殊性,城市的地下开发不仅是空间问题、技术问题,还是规划问题、协调问题,不仅无法延续城市地上建设的粗放型发展模式,更要超越传统地下空间开发的既有套路。


具体来说,一是走“大市场+大政府”的第三条道路。


若一味以市场为主,则又会使一些地下综合体建设成为“圈地”的变种,让过剩的商能从地上蔓延至地下。未来势必要进一步勾兑市场和政府,寻找均衡点。


二是地上与地下充分联动,打造横向相互连通、竖向分层安排的“立体城市”。


一方面,要将地上地下空间整体联动规划,使地上与地下有机融合为一体,各自发挥优势,相互补充。


另一方面,收集更多的数据来判断城市的运行情况,让城市进入经济循环圈。


三是适当留白。


“上天容易入地难”,与地上不同,地下空间是永久性工程,其开发具有不可逆的特点。因此,在技术不成熟时,可采用“留白”的方式,考虑可扩展性及可持续发展,以保障地下空间的永续发展。


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