重慶地下空間開發(fā)利用研究

重慶地下空間開發(fā)利用研究

0地下空間的發(fā)展歷程重慶有密集的山脈和河流。這是一個(gè)山川好景，自古以來，人們就注重“山挖洞、水建橋”的生產(chǎn)和生活方式。對(duì)于如何建設(shè)并使用隧道及地下空間,山城的工程技術(shù)人員一直有著大膽的設(shè)想和勇敢的挑戰(zhàn)。重慶的防空洞有著“深挖洞、廣積糧、不稱霸”的特點(diǎn)。1994年公開出版的《重慶防空志》對(duì)重慶防空洞的修建過程做了記錄:1937年七七事變后,重慶開始修建防空工事。中華人民共和國成立后,重慶著手人防工程的建設(shè)。20世紀(jì)60年代中期至70年代初,因國際關(guān)系持續(xù)緊張,重慶構(gòu)筑防空洞出現(xiàn)了空前熱潮,直到80年代,這種建設(shè)熱潮才逐漸冷下來,轉(zhuǎn)入了對(duì)防空洞的利用。20世紀(jì)50年代,重慶已經(jīng)開始著手建設(shè)輕軌鐵道,擬連接菜園壩火車站和朝天門碼頭,以解決汽車運(yùn)力緊張的問題。經(jīng)過近十年的建設(shè),共開挖出毛洞3.3km,其中1/3利用了舊防空洞隧道。到1964年,因資金、技術(shù)等問題,地鐵計(jì)劃暫停。當(dāng)前,隧道技術(shù)以迅猛的速度在發(fā)展,這為地下空間規(guī)劃開創(chuàng)了一個(gè)全新的具有長遠(yuǎn)意義的領(lǐng)域。我國已經(jīng)掌握了所有的現(xiàn)代隧道修建方法和修建技術(shù),技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)能夠追趕和實(shí)現(xiàn)早期的設(shè)想,因此設(shè)計(jì)師們應(yīng)該大膽地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。山城從最初的人防建設(shè)到20世紀(jì)90年代的地下商業(yè)開發(fā),再到2000年以后挖掘地下交通功能(地下通道、車行道、軌道交通、停車設(shè)施),到如今地下空間綜合利用開發(fā),已經(jīng)進(jìn)入到大規(guī)模開發(fā)利用地下空間的黃金時(shí)期。本文介紹了重慶在解放碑地下環(huán)道、禮嘉商貿(mào)核心區(qū)地下空間開發(fā)利用和兜子背兩江隧道三個(gè)項(xiàng)目,展示了山城地下空間開發(fā)的強(qiáng)大和創(chuàng)造性,設(shè)計(jì)師應(yīng)該更加大膽地探索地下空間開發(fā)利用。1解放碑地下環(huán)路1.1解放碑地下環(huán)道建設(shè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展需要交通的支撐與運(yùn)作,動(dòng)態(tài)交通的暢通與靜態(tài)停車的便捷與否則直接關(guān)系到區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r。在過去的20年中,城市建設(shè)往往更重視動(dòng)態(tài)交通設(shè)施建設(shè)(如道路、立交等),卻忽視了靜態(tài)交通設(shè)施的建設(shè),使得靜態(tài)交通跟不上動(dòng)態(tài)交通設(shè)施的發(fā)展,阻礙了整個(gè)交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。解放碑CBD是重慶最繁華的“雙百億”商圈,客流巨大,停車泊位卻奇缺。為進(jìn)一步提升解放碑當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度,保證其中心商務(wù)區(qū)的核心地位并充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)功能,不能讓交通成為CBD的建設(shè)瓶頸,如何讓車輛進(jìn)得來、停得了、出得去,成為擺在城市管理者面前的必然問題。設(shè)計(jì)師首先要破解的是在解放碑復(fù)雜的商業(yè)環(huán)境和地理環(huán)境下,因地制宜,統(tǒng)籌兼顧,設(shè)計(jì)出一個(gè)相對(duì)完善的環(huán)環(huán)緊扣的綜合交通系統(tǒng),有效解決解放碑停車難、交通堵的問題。解放碑地下環(huán)道主通道全長2.8km,共分三期建設(shè),由“一環(huán)、七聯(lián)絡(luò)、多連通”構(gòu)成?！耙画h(huán)”即地下環(huán)形主通道,“七射”即七條進(jìn)出主線的通道,“多連通”即各個(gè)車庫之間的連通。該項(xiàng)目自2010年開始施工作業(yè),2017年一、二期工程建成投用。通過地下道路實(shí)現(xiàn)資源共享、管理統(tǒng)一、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行高效的地下停車系統(tǒng)。地下環(huán)道投用后,將串聯(lián)商圈附近約30個(gè)地下車庫的1.5萬個(gè)停車位,建成后不必再通過擁擠不堪的地面道路,而直接通過地下環(huán)道進(jìn)入各個(gè)商場(chǎng)停車庫。解放碑地下停車系統(tǒng)工程總平面圖如圖1所示。1.2物種新鮮的過程該項(xiàng)目是重慶大規(guī)模開發(fā)地下空間的一個(gè)探索性嘗試,和任何新鮮事物一樣必須有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中,受到了規(guī)范的制約、不同產(chǎn)權(quán)車庫之間結(jié)算問題、智能交通等各方面的挑戰(zhàn),設(shè)計(jì)方面主要有以下技術(shù)難點(diǎn)。1.2.1消防系統(tǒng)的確定2.8km的地下環(huán)形隧道,如何保障消防安全,是工程建設(shè)最為頭疼的問題。消防審批中,地下車庫有審批標(biāo)準(zhǔn),城市交通隧道也有審批標(biāo)準(zhǔn),但地下環(huán)道+停車系統(tǒng)就沒有與之對(duì)應(yīng)的消防安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于國內(nèi)無類似難度城市環(huán)形隧道工程的先例,只能重新通過消防性能化評(píng)估和專家論證,重新完成一套專門針對(duì)解放碑地下環(huán)道的消防系統(tǒng)。經(jīng)國家消防局同意,由指定的權(quán)威消防安全評(píng)估機(jī)構(gòu)制作模型試驗(yàn)。從2014年3月31日開始,在解放碑地下環(huán)道內(nèi)進(jìn)行一系列的實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn),共計(jì)18組,全面驗(yàn)證了消防系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的有效性。1.2.2隧道縱坡不符合標(biāo)準(zhǔn)兩由于2015年11月1日之前未發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ221—2015),按照當(dāng)時(shí)的國家標(biāo)準(zhǔn),隧道縱坡不宜大于4%,如果嚴(yán)格執(zhí)行這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),那么地下環(huán)道將無法連接大部分車庫。經(jīng)過對(duì)解放碑地區(qū)地理環(huán)境的分析,對(duì)縱坡超標(biāo)問題進(jìn)行了專題論證,專家認(rèn)為地下環(huán)道隧道縱坡控制在6%是可行的。正是因?yàn)椴捎昧顺瑯?biāo)的縱坡技術(shù),使得地下環(huán)道能與解放碑CBD的大部分地下車庫相連接。該項(xiàng)目對(duì)規(guī)范的突破,也為其他地下空間工程提供了參照樣本,破解了工程標(biāo)準(zhǔn)“瓶頸”難題。1.2.3環(huán)道沒有建成和運(yùn)行環(huán)境地下環(huán)道一、二期工程2017年3月22日正式開通,由于主線未竣工,一、二期工程僅有三個(gè)開口(兩入一出),從入口進(jìn)入環(huán)道的車輛只能通過車庫地面出口駛離,英利國際車庫的車輛只能單向進(jìn)入環(huán)道,導(dǎo)致駕駛員不能原路進(jìn)、原路回,造成了一定程度的不便。為保證地下車輛有序運(yùn)行,一是加快三期工程的建設(shè),盡早形成環(huán)路;二是建立一個(gè)大型的地面控制室,實(shí)施24h監(jiān)控;三是為了提高入庫效率,采用車牌識(shí)別結(jié)合電子支付方式,減少排隊(duì)長度。2禮嘉貿(mào)易中心2.1打造地下空間的核心要素禮嘉位于重慶市兩江新區(qū)核心區(qū)———北部新區(qū)的禮嘉半島、嘉陵江畔,距離悅來會(huì)展中心約5km,距離江北國際機(jī)場(chǎng)約15km,地段周邊有渝武高速、金渝大道、禮白大道,軌道6號(hào)線及其支線貫穿其中,交通便利。禮嘉商務(wù)聚居區(qū)要打造成重慶北部新區(qū)、兩江新區(qū),乃至重慶市的形象窗口、商業(yè)中心和總部基地。規(guī)劃的商貿(mào)核心區(qū)預(yù)計(jì)將為北部新區(qū)帶來100億元的社零總額、150億元的商品銷售總額。國內(nèi)外大型地下空間的形成必伴隨著軌道交通與商業(yè)中心區(qū)、大型交通樞紐等多重要素的結(jié)合。禮嘉半島有著軌道交通、大型商業(yè)和華僑城項(xiàng)目等打造地下空間的關(guān)鍵要素,以及有著未修先控的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)依托商圈建設(shè),力圖將該片區(qū)的地下空間打造成“國際領(lǐng)先、國內(nèi)一流”的地下空間綜合體。通過構(gòu)建地下環(huán)道,剝離過境交通,理順到達(dá)交通,在核心區(qū)地下形成“一環(huán)四射、一大六小”的道路系統(tǒng),一條環(huán)路圍合禮嘉商務(wù)核心區(qū),四條射線在東南西北四個(gè)方向雙向輻射外圍路網(wǎng);大環(huán)內(nèi)套六個(gè)小環(huán),精細(xì)服務(wù)地塊開發(fā),提升沿線交通可達(dá)性,帶動(dòng)沿線商業(yè)升級(jí),如圖2所示。2.2設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)分析禮嘉商貿(mào)核心區(qū)是一個(gè)地下空間綜合開發(fā)利用項(xiàng)目,結(jié)合城市設(shè)計(jì)對(duì)地上布局與地下空間統(tǒng)一考慮、功能統(tǒng)一布局,設(shè)計(jì)方面主要有以下技術(shù)難點(diǎn)。2.2.1地下車道路系統(tǒng)根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn),地下空間開發(fā)分為淺層、次淺層、次深層和深層四個(gè)層次。禮嘉商貿(mào)核心區(qū)以0~20m淺層地下空間開發(fā)為主。而深層作為保護(hù)性資源,為以后重大基礎(chǔ)設(shè)施地下化留有余地(預(yù)留軌道交通)。在方案設(shè)計(jì)中,根據(jù)周邊業(yè)態(tài)和道路功能,地下環(huán)道分為單層和雙層,過境交通為主的道路為地下雙層,地下二層為過境交通,地下一層為到達(dá)交通;到達(dá)交通為主的道路為地下單層,同時(shí)預(yù)留周邊地下車庫出入口。結(jié)合地下道路的修建,新建綜合管廊,不僅解決了城市交通擁堵問題,還極大方便了電力、通信、燃?xì)?、給排水等市政設(shè)施的維護(hù)和檢修。2.2.2核心區(qū)地下空間情況參考國內(nèi)主要城市地下空間開發(fā)經(jīng)驗(yàn),鑒于該片區(qū)為城市新區(qū)的核心區(qū),參照北京中關(guān)村、上海靜安寺、杭州濱江區(qū)、深圳寶安中心的地下空間建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),地下地上建筑面積比約為50%(見表1)。參考控規(guī)和城市設(shè)計(jì)初步確定的地面建筑總量為140萬m2.2.3統(tǒng)一考慮,功能統(tǒng)一該項(xiàng)目是一個(gè)地下空間綜合開發(fā)利用項(xiàng)目,結(jié)合城市設(shè)計(jì),對(duì)地上布局與地下空間統(tǒng)一考慮、功能統(tǒng)一布局,增強(qiáng)地上地下的聯(lián)系,提高實(shí)施可行性。在前期設(shè)計(jì)中,需要規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、交通、道路、管網(wǎng)等專業(yè)密切配合,協(xié)同設(shè)計(jì),形成高效、便捷的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),滿足商業(yè)需要和交通功能的充分發(fā)揮,促進(jìn)周邊區(qū)域城市發(fā)展。3包子背隧道3.1強(qiáng)化地下過江主干路建設(shè)兜子背兩江隧道項(xiàng)目位于重慶市江北區(qū)、渝中區(qū)、南岸區(qū),是串起三大區(qū)以及嘉陵江、長江“兩江四岸”的地下主干路。一期工程北起江北區(qū)北濱路居然之家片區(qū),南止南岸區(qū)南濱路銅元局附近,下穿嘉陵江、長江及渝中半島,全長約5km,為重慶市的第一條地下過江主干路。兜子背兩江隧道建成后,將串起渝中、江北、南岸三個(gè)區(qū),可緩解紅旗河溝—觀音橋—嘉陵江大橋(渝澳大橋)—八一隧道(向陽隧道)—菜園壩沿線的交通擁堵。遠(yuǎn)期全線建成后,在快速路三縱、四縱之間新增一條城市主干路,提升干路網(wǎng)密度,增大道路供給,為城市中大量、中長距離的交通提供服務(wù)。遠(yuǎn)期向北延伸至內(nèi)環(huán)北半環(huán)、向南接南濱路。在主城核心區(qū)增加一條南北向主干路,提升主城干路網(wǎng)密度,同時(shí)發(fā)揮濱江道路的交通功能,緩解新牌坊、觀音橋、牛角沱、菜園壩、南坪商圈沿線的交通壓力,如圖3所示。3.2為保證交通流量而移轉(zhuǎn)之必要,覆蓋層厚度與厚度應(yīng)是制約建設(shè)質(zhì)量的主要因素之一兜子背兩江隧道既是江底隧道,又是地下立交工程,這兩個(gè)特點(diǎn)導(dǎo)致隧道工程風(fēng)險(xiǎn)大,設(shè)計(jì)方面主要有以下技術(shù)難點(diǎn):(1)江底隧道段最小覆蓋層厚度確定。隧道江底覆蓋層厚度取值較大,有利于隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的控制,減小運(yùn)營期間地下水的滲漏概率,節(jié)約工程造價(jià)。但隨之帶來一些問題,如受兩端接線標(biāo)高控制,隧道縱坡取值會(huì)很大,從而導(dǎo)致隧道通行條件較差、通風(fēng)壓力大、運(yùn)營成本高等;反之,如覆蓋層厚度取值過小,工程風(fēng)險(xiǎn)將大增,造價(jià)也隨之大幅增加?？梢?合理的覆蓋層厚度確定至關(guān)重要。(2)地下立交設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法。地下立交最大的技術(shù)難點(diǎn)在于主線與匝道分岔部的設(shè)計(jì)與施工,分岔部包括大跨襯砌段、連拱襯砌段和小凈距襯砌段,開挖后圍巖和結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,施工風(fēng)險(xiǎn)大,合理的理論分析和設(shè)計(jì)方法是分岔段成功施作的關(guān)鍵。(3)高外水壓力作用下襯砌受力特征和設(shè)計(jì)方法。隧道下穿嘉陵江和長江,特別是長江,卵石層較厚,圍巖裂隙較發(fā)育,在洪水期,隧道襯砌承受較大的外水壓力,如何保證其結(jié)構(gòu)安全,對(duì)于后期的運(yùn)營安全至關(guān)重要。(4)隧道近接建(構(gòu))筑物段的應(yīng)對(duì)措施和施工安全。兜子背兩江隧道受線位制約,沿線下穿很多建構(gòu)筑物,如高層建筑、軌道交通、市政道路、防洪堤岸等,如何保證這些結(jié)構(gòu)物的安全,是隧道設(shè)計(jì)、施工的一大難題。(5)地下立交的防災(zāi)救援。該項(xiàng)目設(shè)兩條主線和多條匝道,如此龐大的地下道路系統(tǒng),其運(yùn)營期間的防災(zāi)救援方案是非常重要的技術(shù)難題。4成本效益的考慮城市的增長特別是大城市的持續(xù)增長需要充足的基礎(chǔ)設(shè)施,并且對(duì)地下空間的需求也將是巨大的。不能只等待決策者去認(rèn)識(shí)地下空間在可持續(xù)發(fā)展方面的優(yōu)勢(shì),相反應(yīng)該讓大家知道:“沒有基礎(chǔ)設(shè)施就不可能提及可持續(xù)發(fā)展,而基礎(chǔ)設(shè)施的最佳形式往往存在于地下空間?！睉?yīng)該牢記地下空間建設(shè)是一項(xiàng)投資,而不僅是支出。政府和開發(fā)商應(yīng)從環(huán)境效益來評(píng)估財(cái)務(wù)信用結(jié)果,特別是較長的交通隧道給整個(gè)社會(huì)帶來的巨大環(huán)境效益。考慮到隧道較長的使用壽命,這些環(huán)境成本效益應(yīng)納入到成本核算中,通過壽命周期的成本與收益做出決定,而不僅是考慮初始成本。過去沒