新加坡地下空间的开发利用

新加坡地下空间的开发利用前言地下空间是指在地面以下的岩层或土层中天然形成或经过人工开发形成的空间。现代意义的地下空间开发利用是伴随着城市的发展和城市问题的解决而逐步兴起和发展起来的。地下空间的发展反映了人类由被动利用到主动开发地下空间的历史过程。对这段历史的回顾可以发现，地下空间的过去、现在以及将来都会伴随人类活动而存在，是可供人类利用的宝贵资源。1地下空间的发展1.1地下空间的历史发展1863年，英国伦敦建成了世界上第一条地铁。自此，地下空间的开发利用经历了相当长的发展过程，从大型建筑物向地下的自然延伸发展到多功能型的地下综合体，包括地下街、地下城。同时地下市政设施也从单纯的交通设施，地下供、排水管网发展到地下大型供、排水系统，地下大型能源供应系统，以及地下综合管线共同沟。在北美、西欧及日本，地下空间的环境、防灾措施、安全设施以及运营管理水平都达到了较高水平。法国巴黎最早的地下空间开发为废弃矿穴的再利用。利用几个世纪之前挖掘的废弃矿井布置城市下水道、共同沟、防空防灾设施，并于1890年成功用于巴黎世博会中国馆与印度馆的设置，取得了轰动效应。巴黎城中心地区的雷亚诺中央广场改造实行立体化再开发，把贸易中心改造成一个综合功能的公共活动广场，在强调保留传统建筑艺术特色的同时，开辟一个以绿地为主的步行广场，为城市中心区增添一处宜人的开敞空间；与此同时，将交通、商业、文娱、体育等多种功能都安排在广场的地下空间中，形成一个大型的地下城市综合体。波士顿中央大道经历了由高架道路到地下道路的地下化过程。这个工程被称为美国有史以来工程量最大、工期最长、资金投入最多的市政工程，验证了城市道路及高架道路的地下化趋势。共同沟，又名共同管道，或综合管廊，最早形成于法国巴黎。而后经过几十年的发展，在日本达到成熟阶段。日本东京的共同沟的长度在世界各大城市中排名榜首，在规划、设计、施工、管理、营运等方面自上而下和自下而上已形成了一整套完整的法律、法规、规定、办法。1.2国际地下空间发展现状目前国外城市地下利用的主要有城市基础设施、交通、商业、能源、水利及其他设施等。日本和欧美地区，从很早以前就开始了对地下空间利用的研究，并加以实施，至今已形成了相当的规模，并建成了很多具有代表性的地下空间综合体。欧洲各国利用地下空间的目的主要是为了保护城市环境、自然景观和有效利用城市地下空间资源。欧洲自古以来都在城市开发的同时非常注重对历史性建筑和城市景观的保护，所以欧洲各国城市基础设施建设的基本原则就是将有碍城市景观的设施建在地下。北美利用地下空间的目的在于利用地下空间克服恶劣气候、创造舒适性生活环境。在加拿大蒙特利尔和多伦多，为了克服恶劣气候和创造舒适生活环境，将地下街、地铁车站、地下人行道连接成了地下网络。日本从二十世纪七十年代开始对地下空间进行大规模综合性开发利用，起步比北欧晚，但是其成熟程度已居世界领先地位。地下空间以地铁等轨道交通系统为骨架，以大型地下综合体、地下交通换乘枢纽为节点，构成了丰富、完整的地下空间网络体系。1991年12月，在东京召开的“城市地下空间利用”国际会议上，与会代表认为从构成城市建筑物的发展历史来看，19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪是人类开发利用地下空间的世纪。1997年在加拿大魁北克召开的第七届地下空间会议，将“地下空间——明天的室内城市”作为主要议题。顺应时代潮流，许多国家已经把地下空间开发定位一种国策，成为城市建设的重要内容。1.3国际地下空间开发利用趋势（1）城市功能的地下化转移随着地下空间资源的开发，随着地下空间资源的开发，城市发展进程中的一些功能性设施正在加速向地下转移。一些功能性设施正在加速向地下转移。如：市政公用设施、交通设施、防灾设施、商业设施、文化、体育、医疗、科研设施、居住设施、工作设施、仓储设施、生产设施、环保设施等。（2）土地资源的空间拓展开发利用城市地下空间资源是实现土地空间资源的高效、集约和最大化利用；是真正实现“城市全三维”扩展的有效途径。价值取向主要体现在以下三方面：（1）空间资源的增量化（2）功能设置的多重性（3）土地利用的复合化。2新加坡地下空间的开发利用2.1地下空间开发的迫切性和必要性地下空间的开发利用不是孤立的或偶然的现象，二是城市发展到一定阶段的产物，受城市发展的客观规律所支配，同时也受到世界政治、经济、军事形势变化。尽管各国各地区各城市在地下空间利用上千差万别，各有特色，但是有一个共同点，就是只有当城市在发展过程中出现了对地下空间的需求，城市又具备了开发的能力，为了满足这种需求二进行开发才是合理的。新加坡是一个岛国，位于马来半岛南端、马六甲海峡出入口，北隔柔佛海峡与马来西亚相邻，南隔新加坡海峡与印度尼西亚相望。它由新加坡岛及附近63个小岛组成，面积707平方公里，其中新加坡岛占全国面积的88.5%。属热带海洋性气候，常年高温多雨，年平均气温24-27℃。新加坡国土面积707平方公里，东西宽48公里，南北约30公里。国土面积小，填海增地的极限规模也只有720平方公里，发展受限制。新加坡土地资源有限，除了填海以外，要让新加坡的土地“变大”唯一的途径就是多加善用土地和资源。在人口逐渐增长的压力下，新加坡当局和专家们提出三个方案，让新加坡更有效地利用土地资源：延长土地使用时间、建多功能建筑和发展地下空间。2.2地下空间开发的有利条件新加坡地层地质为：中部到东北部为花岗岩，西部为含铁质之层积岩，东部为冲击层硬块。全岛最高点为163米的武吉知马山。新加坡地质能支撑大量地下工程。根据南洋理工大学和前公共工程局展开的勘查，新加坡中部的“武吉知马花岗岩地层”，以及部分位于西部的“裕廊地层”，最适合往地下发展。图1新加坡地质图2.3地下空间的利用和布局2.3.1地下空间的利用形式地下空间的利用主要有以下三种形式。地下交通设施：地下步行道、地铁、公交枢纽、停车场。地下基础设施：能源中心、仓储、水库、共同沟，战备系统，物流系统。地下综合体：地下通道、商业娱乐、停车场。图2地下空间利用形式示意图2.3.2地下空间的布局地下空间布局形态可以分为三种类型，点状地下空间形态，线状地下空间形态，由点状和线状构成的较大面积的网络状地下空间形态。（1）点状地下空间布局点状地下空间设施可分布于城市街区、城市节点以及城市其它用地中。与城市节点相协调的点状地下空间设施，有助于解决该地区人流过于集中、动静交通拥挤的现象。点状地下空间可以是功能较多的综合体，成为地上与地下相互联系的网络中心，其主要特征是功能上的多重性、空间结构的整体性、系统组织的有序性、工程设施的综合性，这样的设施被人们视为城市现代化的重要标志；也可以是单个的商场、停车场、过街道和地下室，分布在城市各类中心等繁华地区，这些位置土地资源紧缺，地价昂贵，开发地下空间的效益很好。（2）线状地下空间布局线状地下空间设施主要包括地铁、地下道路、市政基础设施管线、地下管线综合廊道（共同沟）以及地下排水（洪）暗沟等。线状地下空间是城市地下空间形态构成的基本要素和关键，也是与城市地上空间形态相协调的基础，连接点状地下空间的纽带，提高城市功能运行效率的保证。没有线状地下空间的连接，仅有一些散布的点状设施，不能形成整体轮廓，无法提高地下空间的总体效益。（3）网络状地下空间布局网络状地下空间是由若干点状地下空间通过线状地下空间连接而成的一组地下空间设施群。网络状地下空间是城市各种功能的延伸和拓展，也是城市地下与地上形态协调的反映。线状地下空间设施越发达，网络状地下空间设施规模就越大，能否形成城市地下空间网络，取决于能否形成城市地下轨道交通。3新加坡地下空间开发案例3.1地下交通设施地铁环线（CCL）和地铁车厂新加坡地铁环线（CircleLine，CCL）是新加坡地铁第4条路线，连接新加坡市中心的多美歌地铁站（DhobyGhout）至南部的东北线终点站港湾站（HarbourFront），沿途经过新加坡中部一些交通非常繁忙的地区和行车走廊。由于路线跟东北线并在一起就像一个环型的线路，故被命名为“环线”。环线全长33.3公里，共有31个车站及一个车厂（金泉车厂，位于大成站附近），当中有11个为转车站，分别接驳东西线（East-WestLine）、南北线（North-SouthLine）、东北线（North-EastLine）及滨海市区线（DowntownLine）。环线在路线图中以橘黄色代表。环线共分五期兴建，估计造价为67亿新加坡元，于2009年5月28日开始局部通车，于2011年10月8日全线通车。位于巴耶利峇路上段的金泉地铁车厂（KimChuanDepot）是地铁环线的中央控制室，金泉地铁车厂深入地下17米，占地11公顷，相等于17个足球场的面积，是世界上最大的地下列车维修中心。该车厂共耗资2亿9600万元，前后用了五年时间建造，共有两个地下层，车厂上方则已腾出空地供日后发展9层楼高的轻工业区。整个车厂可停放77列车（3节车厢），分五个阶段建造的环线总共将使用40列车。车厂剩余可容纳37列车的空间，将保留给最早在2013年建好的滨海市区线（第一阶段）列车使用。这个作为环线“大脑”的中央控制室设备齐全，位于金泉车厂地下第一层，负责全天24小时监督列车的运作情况，陆交局目前正进行各项系统测试。车厂最底层则设有先进的全自动化零件仓库，占地720平方公尺，高23公尺，共设有2000个托盘（pallet）和2万2000个容器（bin），可储存环线列车所需的各种大小零件。图3黄线为环线图4金泉地铁车厂3.2地下基础设施由于新加坡土地资源十分珍贵，基础设施建设充分考虑集约、节约用地。主要体现在土地的垂直利用，充分利用地下空间，采用垂直布置的方式，节约平面土地。（1）万礼地下军火库新加坡万礼地下军火库于2008年3月7日正式启用。这是全世界地下军火储藏设施设计最先进，也是第一个在人口密集、发展快速的城市中建造的地下军火库。新加坡为了节省土地，自一九九四年起便开始计划兴建地下军火库，并筹备地下油桶储存库的建设。据新加坡国防科技局简介，万礼地下军火库将取代实里达东军火库，地下军火库的发展使新加坡腾出300公顷土地。万礼军火库是一个省地、省电、省水、省力的高效军火库。军火库建造在数十米的地下，与地面军火库相比，所需的安全地区面积可以减少90%，相当于400个足球场。同时，由于花岗岩的隔热作用，电力消耗只有地面军火库的一半。军火库的雨水收集和地面排水系统每年省水可达约6万立方米。而建造地下军火库的费用，只比普通的地面军火库高出15%。万礼军火库耗资3600万新元（1新元约合5元人民币），用了15年时间建成。军火库最重要的是安全，因此在设计、建造时，新加坡工程设计人员对如何保证军火库内、外部的安全都进行了充分的考虑。首先，万礼地下军火库是利用花岗岩的抗爆优点建造而成。军火库是在废弃的花岗石矿场建造的。万礼地区的花岗岩地层属于三叠纪地质期，有两亿年的历史，其硬度是水泥的6倍，而且还有天然的冷却作用。坚厚的岩石不仅可保护军火库免受外来武器的袭击，也能把军火库以外的爆炸威力局限在地下。其次，万礼地下军火库内部建筑设计有防爆特点。军火库由许多储藏仓库组成，每个仓库长100米，宽26米，高13米，由双车道宽的隧道连接。为了防止任一仓库发生爆炸而影响到其他的仓库，每个仓库门口都设置电动钢铸防爆闸，以防外面的爆炸碎片、火势和气浪冲进来。此外，每个仓库门口对面都凿有存留爆炸碎片用的空间——留碎室，能存留住90%向外冲出的爆炸碎片，也能减缓爆炸火势。新加坡国防科技局负责人曾表示，由于设计是将所有炸弹碎片保留在地下，因此就算万礼地下军火库发生爆炸，军火库地面上以外的地区也是无法察觉到的。再次，万礼地下军火库内部系统管理有防火的特点。此外，在地面上，还利用废弃矿湖形成的池塘，收集雨水和地面排水，不仅可用作各种系统的冷却，还可以在发生火灾时，引入地下灭火。收集地面水，还可以使地下保存的军火避免受潮。图5万礼地下军火库（2）裕廊岛地下储油库裕廊岛地下储油库（JurongRockCavern）位于新加坡本岛西南部