重慶地下空間開發利用研究

0地下空間的發展歷程重慶有密集的山脈和河流。這是一個山川好景，自古以來，人們就注重“山挖洞、水建橋”的生產和生活方式。對于如何建設并使用隧道及地下空間,山城的工程技術人員一直有著大膽的設想和勇敢的挑戰。重慶的防空洞有著“深挖洞、廣積糧、不稱霸”的特點。1994年公開出版的《重慶防空志》對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。20世紀60年代中期至70年代初,因國際關系持續緊張,重慶構筑防空洞出現了空前熱潮,直到80年代,這種建設熱潮才逐漸冷下來,轉入了對防空洞的利用。20世紀50年代,重慶已經開始著手建設輕軌鐵道,擬連接菜園壩火車站和朝天門碼頭,以解決汽車運力緊張的問題。經過近十年的建設,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、技術等問題,地鐵計劃暫停。當前,隧道技術以迅猛的速度在發展,這為地下空間規劃開創了一個全新的具有長遠意義的領域。我國已經掌握了所有的現代隧道修建方法和修建技術,技術進步已經能夠追趕和實現早期的設想,因此設計師們應該大膽地進行規劃設計。山城從最初的人防建設到20世紀90年代的地下商業開發,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、停車設施),到如今地下空間綜合利用開發,已經進入到大規模開發利用地下空間的黃金時期。本文介紹了重慶在解放碑地下環道、禮嘉商貿核心區地下空間開發利用和兜子背兩江隧道三個項目,展示了山城地下空間開發的強大和創造性,設計師應該更加大膽地探索地下空間開發利用。1解放碑地下環路1.1解放碑地下環道建設經濟的飛速發展需要交通的支撐與運作,動態交通的暢通與靜態停車的便捷與否則直接關系到區域經濟的發展狀況。在過去的20年中,城市建設往往更重視動態交通設施建設(如道路、立交等),卻忽視了靜態交通設施的建設,使得靜態交通跟不上動態交通設施的發展,阻礙了整個交通系統的可持續發展。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。為進一步提升解放碑當前的經濟發展速度,保證其中心商務區的核心地位并充分發揮其經濟功能,不能讓交通成為CBD的建設瓶頸,如何讓車輛進得來、停得了、出得去,成為擺在城市管理者面前的必然問題。設計師首先要破解的是在解放碑復雜的商業環境和地理環境下,因地制宜,統籌兼顧,設計出一個相對完善的環環緊扣的綜合交通系統,有效解決解放碑停車難、交通堵的問題。解放碑地下環道主通道全長2.8km,共分三期建設,由“一環、七聯絡、多連通”構成。“一環”即地下環形主通道,“七射”即七條進出主線的通道,“多連通”即各個車庫之間的連通。該項目自2010年開始施工作業,2017年一、二期工程建成投用。通過地下道路實現資源共享、管理統一、技術先進、運行高效的地下停車系統。地下環道投用后,將串聯商圈附近約30個地下車庫的1.5萬個停車位,建成后不必再通過擁擠不堪的地面道路,而直接通過地下環道進入各個商場停車庫。解放碑地下停車系統工程總平面圖如圖1所示。1.2物種新鮮的過程該項目是重慶大規模開發地下空間的一個探索性嘗試,和任何新鮮事物一樣必須有一個循序漸進的過程。在該項目的設計過程中,受到了規范的制約、不同產權車庫之間結算問題、智能交通等各方面的挑戰,設計方面主要有以下技術難點。1.2.1消防系統的確定2.8km的地下環形隧道,如何保障消防安全,是工程建設最為頭疼的問題。消防審批中,地下車庫有審批標準,城市交通隧道也有審批標準,但地下環道+停車系統就沒有與之對應的消防安全技術標準。由于國內無類似難度城市環形隧道工程的先例,只能重新通過消防性能化評估和專家論證,重新完成一套專門針對解放碑地下環道的消防系統。經國家消防局同意,由指定的權威消防安全評估機構制作模型試驗。從2014年3月31日開始,在解放碑地下環道內進行一系列的實體火災試驗,共計18組,全面驗證了消防系統中各個環節的有效性。1.2.2隧道縱坡不符合標準兩由于2015年11月1日之前未發布行業標準《城市地下道路工程設計規范》(CJJ221—2015),按照當時的國家標準,隧道縱坡不宜大于4%,如果嚴格執行這個標準,那么地下環道將無法連接大部分車庫。經過對解放碑地區地理環境的分析,對縱坡超標問題進行了專題論證,專家認為地下環道隧道縱坡控制在6%是可行的。正是因為采用了超標的縱坡技術,使得地下環道能與解放碑CBD的大部分地下車庫相連接。該項目對規范的突破,也為其他地下空間工程提供了參照樣本,破解了工程標準“瓶頸”難題。1.2.3環道沒有建成和運行環境地下環道一、二期工程2017年3月22日正式開通,由于主線未竣工,一、二期工程僅有三個開口(兩入一出),從入口進入環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入環道,導致駕駛員不能原路進、原路回,造成了一定程度的不便。為保證地下車輛有序運行,一是加快三期工程的建設,盡早形成環路;二是建立一個大型的地面控制室,實施24h監控;三是為了提高入庫效率,采用車牌識別結合電子支付方式,減少排隊長度。2禮嘉貿易中心2.1打造地下空間的核心要素禮嘉位于重慶市兩江新區核心區———北部新區的禮嘉半島、嘉陵江畔,距離悅來會展中心約5km,距離江北國際機場約15km,地段周邊有渝武高速、金渝大道、禮白大道,軌道6號線及其支線貫穿其中,交通便利。禮嘉商務聚居區要打造成重慶北部新區、兩江新區,乃至重慶市的形象窗口、商業中心和總部基地。規劃的商貿核心區預計將為北部新區帶來100億元的社零總額、150億元的商品銷售總額。國內外大型地下空間的形成必伴隨著軌道交通與商業中心區、大型交通樞紐等多重要素的結合。禮嘉半島有著軌道交通、大型商業和華僑城項目等打造地下空間的關鍵要素,以及有著未修先控的優勢,設計依托商圈建設,力圖將該片區的地下空間打造成“國際領先、國內一流”的地下空間綜合體。通過構建地下環道,剝離過境交通,理順到達交通,在核心區地下形成“一環四射、一大六小”的道路系統,一條環路圍合禮嘉商務核心區,四條射線在東南西北四個方向雙向輻射外圍路網;大環內套六個小環,精細服務地塊開發,提升沿線交通可達性,帶動沿線商業升級,如圖2所示。2.2設計技術難點分析禮嘉商貿核心區是一個地下空間綜合開發利用項目,結合城市設計對地上布局與地下空間統一考慮、功能統一布局,設計方面主要有以下技術難點。2.2.1地下車道路系統根據國內外經驗,地下空間開發分為淺層、次淺層、次深層和深層四個層次。禮嘉商貿核心區以0~20m淺層地下空間開發為主。而深層作為保護性資源,為以后重大基礎設施地下化留有余地(預留軌道交通)。在方案設計中,根據周邊業態和道路功能,地下環道分為單層和雙層,過境交通為主的道路為地下雙層,地下二層為過境交通,地下一層為到達交通;到達交通為主的道路為地下單層,同時預留周邊地下車庫出入口。結合地下道路的修建,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、燃氣、給排水等市政設施的維護和檢修。2.2.2核心區地下空間情況參考國內主要城市地下空間開發經驗,鑒于該片區為城市新區的核心區,參照北京中關村、上海靜安寺、杭州濱江區、深圳寶安中心的地下空間建設標準,地下地上建筑面積比約為50%(見表1)。參考控規和城市設計初步確定的地面建筑總量為140萬m2.2.3統一考慮,功能統一該項目是一個地下空間綜合開發利用項目,結合城市設計,對地上布局與地下空間統一考慮、功能統一布局,增強地上地下的聯系,提高實施可行性。在前期設計中,需要規劃、建筑、結構、交通、道路、管網等專業密切配合,協同設計,形成高效、便捷的系統網絡,滿足商業需要和交通功能的充分發揮,促進周邊區域城市發展。3包子背隧道3.1強化地下過江主干路建設兜子背兩江隧道項目位于重慶市江北區、渝中區、南岸區,是串起三大區以及嘉陵江、長江“兩江四岸”的地下主干路。一期工程北起江北區北濱路居然之家片區,南止南岸區南濱路銅元局附近,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、南岸三個區,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。遠期向北延伸至內環北半環、向南接南濱路。在主城核心區增加一條南北向主干路,提升主城干路網密度,同時發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之必要,覆蓋層厚度與厚度應是制約建設質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,這兩個特點導致隧道工程風險大,設計方面主要有以下技術難點:(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,有利于隧道施工風險的控制,減小運營期間地下水的滲漏概率,節約工程造價。但隨之帶來一些問題,如受兩端接線標高控制,隧道縱坡取值會很大,從而導致隧道通行條件較差、通風壓力大、運營成本高等;反之,如覆蓋層厚度取值過小,工程風險將大增,造價也隨之大幅增加。可見,合理的覆蓋層厚度確定至關重要。(2)地下立交設計理論與設計方法。地下立交最大的技術難點在于主線與匝道分岔部的設計與施工,分岔部包括大跨襯砌段、連拱襯砌段和小凈距襯砌段,開挖后圍巖和結構受力復雜,施工風險大,合理的理論分析和設計方法是分岔段成功施作的關鍵。(3)高外水壓力作用下襯砌受力特征和設計方法。隧道下穿嘉陵江和長江,特別是長江,卵石層較厚,圍巖裂隙較發育,在洪水期,隧道襯砌承受較大的外水壓力,如何保證其結構安全,對于后期的運營安全至關重要。(4)隧道近接建(構)筑物段的應對措施和施工安全。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,如何保證這些結構物的安全,是隧道設計、施工的一大難題。(5)地下立交的防災救援。該項目設兩條主線和多條匝道,如此龐大的地下道路系統,其運營期間的防災救援方案是非常重要的技術難題。4成本效益的考慮城市的增長特別是大城市的持續增長需要充足的基礎設施,并且對地下空間的需求也將是巨大的。不能只等待決策者去認識地下空間在可持續發展方面的優勢,相反應該讓大家知道:“沒有基礎設施就不可能提及可持續發展,而基礎設施的最佳形式往往存在于地下空間。”應該牢記地下空間建設是一項投資,而不僅是支出。政府和開發商應從環境效益來評估財務信用結果,特別是較長的交通隧道給整個社會帶來的巨大環境效益。考慮到隧道較長的使用壽命,這些環境成本效益應納入到成本核算中,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