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第二章地下空间规划与开发利用1.1地下空间的规划与开发利用1．地下空间是一种可以开发利用的资源1）资源：①人类生存发展必不可少，可以开发利用。②分一次性资源，多次循环利用的资源。③自然资源：天然形成（常见）。包括水资源、矿产资源、森林资源、土地资源、天然气、石油、煤炭等能源资源。（4）地下空间也是一种资源：新观念、新认识（随经济、技术发展，逐步形成的观念）。95）应科学规划规划、依法保护、安全有效合理开发利用。2）地下空间资源含义①天然存在的资源总量：海洋以下7km；一般表面以下33km，理论上可以开发利用。地球表面积5.1×108km2，空间总量7.5×1018m3。②一定技术条件下可以合理开发利用的资源总量；目前技术2km为宜。考虑留安全间距即洞室尺寸的1-1.5倍岩体保留，则总量为4.12×1017m3。（技术因素制约）③一定历史时期可供有效利用地下总空间。我国目前陆地面积10%左右供使用，因此总量为1.15×1015m3，因此是一种潜力巨大的人类生存空间。（经济因素制约）；（4）首先在大中城市开发利用（城市发展需要、地域因素、经济因素等）3）实际调查数据：北京市城区10米深以上地下空间资源量为19.3亿立方米，可提供6.4亿平方米的建筑面积，将超过北京现有的建筑面积；《大连市城市地下空间利用规划纲要》中，近期开发浅层地下空间（深度30米），开发面积为城市面积的30%（道路与绿化用地），考虑0.4的利用系数，则可利用的资源空间为5.8亿立方米，可提供1.94亿平方米的建筑面积，将超过大连现有建筑住房面积；莫斯科72年规划地下空间的面积为全市总面积的30%；国际上学者预测，21世纪将有1/3的人生活、工作在地下空间；2、地下空间开发利用的重要意义（动因分析、必要性分析）一、综合集约化利用城市土地1）我国城市发展沿用“摊煎饼”式的粗放经营模式，无限扩张城市范围，但单位城市用地的国民经济总产值处于国际较低水平（北京89年与东京86年相差16.5倍），综合、集约化利用城市土地不够；2）土地资源、尤其是耕地面积减少过快，城市用地限制成为城市发展的突出矛盾；3）城市快速发展，人口急增、高楼林立，交通，环境、公共市政、城市安全与防灾等矛盾突出，地下空间的开发利用是有效缓解措施，是实现城市可持续发展的重要途径；1977年在瑞典召开第1次地下空间国际学术会议；91年在东京召开城市地下空间国际学术会议，通过《东京宣言》，提出“21世纪是开发利用地下空间的世纪”；1997年在蒙特利尔召开的第7届国际学术会议，1998年在莫斯科召开国际学术会议的主题是“地下城市”；二、能源、水资源及其他物资的继续利用1）我国人均能源占有量为不到世界平均水平的一半，但能源消耗为最高的国家，尤其是建筑能耗占总能耗的30%，而建筑使用中的采暖、空调就占全国总能耗的19.5%2）地下空间隔热性好、冬暖夏凉，利用地热、地凉资源前景广阔。（地热能开发利用、温泉、、热岩发电站、储雪、储冰等；3）地下各种资源、能源的开采和开发利用。油、气、煤、金属与非金属资源开发等需要大量地下工程；4）水资源的储备、配置、调度利用、水力发电工程等；三、缓解城市发展的各种矛盾1）缓解城市交通矛盾；2）改善城市生态环境；3）提高城市综合防灾能力；4）解决“城市综合症”的有效途径；综合表现如下：1）解决人口增加，城市地面空间容纳能力有限的矛盾（交通、居住、日常生活拥挤等），城市功能设施、市政工程建地下。2）拓展生存空间（工厂、商店、街道、仓库等）、土地高度利用。3）军事及人防工程；4）环境保护、景观保护、扩大绿化面积；4）城市向高空、地面、地下立体全方位发展；5）利用和发挥地下工程优势性；6）抗灾防灾需求；7）排洪、供水供电供气、通信、垃圾填埋等市政工程；火灾、战争、放射能、核辐射、化学药品、环境公害（振动、噪音等）提高城市功能提高城市功能措施防灾措施地下空间利用城市膨胀人口过密地下空间利用城市功能降低地下空间利用地下空间利用地下空间利用地震、台风、洪水等自然灾害人为灾害确保安全二次灾害利用地下空间的特点与优势地下工程、地下设施输送设施（铁路、公路、管道等）储藏设施（能源、粮食、水、废弃物、放射性等）防灾设施（避难、储备等）城市设施（办公楼、地下街、停车场、文化设施等）生活设施（住宅等）生产设施（工厂、发电设施等）地下空间利用及其设施地下空间开发利用的重要性、必要性1、地价高涨，建地面工程成本高2、地面不能提供建工程连续的土地铁路、交通地下化、建地下城市等3、保护地面空间，高架道路地下化5、开拓未来备用的地下空间开发利用地下空间必要性、重要性抗震性：（能源储藏、生命线工程隔断宇宙线、电磁波、核放射、爆炸等4、利用地下空间的优势和特点恒温、恒湿，冬暖夏凉；地下住宅3.地下空间开发利用的发展时代1）原始时代：人类出现到公元前3000年的新石器时代。利用地下洞穴防遮风避雨、防寒防暑、防御自然灾害等；如北京周口店天然栖生溶洞、陕西蓝田猿人的黄土窑洞等；2）古代时期：公元前3000年到5世纪，进入铜器和铁器时代，生产力初步发展，地下空间初步利用阶段；如：秦汉出现砖瓦后，出现楼阁、宫廷地面建筑；地下建造拱形结构物、陵墓、墓穴（秦始皇陵、长沙马王堆汉墓、徐州中山靖王墓等）国外：埃及金字塔、采矿穴、罗马下水道、巴比伦城幼发拉底河下的人行隧道、引水隧道等；3）中世纪时代：5世纪到14世纪，进一步发展时期。地下开采（湖北大冶铜禄山古采矿遗址）、洛阳地下粮仓、云冈石窟、龙门石窟、敦煌莫高窟等；4）近代和现代：炸药的发明和应用，推动地下空间开发，20世纪80年代后，大规模开发利用时代。至2003年我国铁路隧道6876座，总长3670km，公路835km，城市地铁5300km；5)19世纪是桥的世纪；20世纪是高层建筑的世纪；21世纪是地下空间开发利用的世纪。4.地下空间资源开发利用技术经济条件（可行性分析）1）技术上①海洋：流动城市（航空母舰、钻井（油）平台）；②太空：宇宙飞船：中国“神州五号”；美国“发现号”；③沙漠戈壁：干旱少雨、昼夜温差大、生存环境恶劣、目前无法改变；④地下空间：人类产生以来开始利用，原始人洞穴。到目前各种行业和用途的地下工程，技术成熟，设施、施工满足要求，是目前最有效，可以规模开发利用的工程。其中①②成本高、技术难度大。但是技术制高点，如同“2弹1星工程”，在国际上影响大，具有战略与国防意义。2）经济上由于地下环境特殊性，维持通风、照明、湿度等条件，维护使用费用较高，是地面建筑的士3~5倍。但目前没有其它的发展空间，在经济条件许多技术条件可行，现实生活急需情况下，只能开发利用地下空间。因此一般集中在大城市、人口密集、经济发达的城市（人均GDP超过1000美元的城市和地区才有经济基础开发利用地下空间）。大型地下工程，考虑地面拆迁、土地征用、环境保护与城市景观等社会综合效益，成本便不高。（以厦门为例，反对高层立交桥建设等）3）减灾防灾、城市公共安全方面尤其防空、军事工程、防震等方面（各级防空、防震法），地下工程具有抗震、抗风、大雾、暴雨等自然灾害天气的优势1.2国内外开发利用现状（作为课外作业，并各2名同学做介绍）1、国内：①北京②广州③上海④深圳或其它城市；2、国外：1）1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁；2）从大型建筑物向地下自然延伸发展到复杂的地下综合体，再到地下街系统、地下城；3）大型地下水供水系统、能源供应系统、排水、污水处理系统、生活垃圾处理回收系统、地下综合管线廊道（地下共同沟）4）地下图书馆、会议中心、展览中心、体育馆、音乐厅、影剧院、实验室等；5）军事工程日本1）国土面积小、城市用地紧张。现发展城市综合功能、交通、商业及其他设施的地下综合体；2）地下街快速发展，26个城市中建有146出地下街，日进出1200万人；3）兴建大量的地下共同沟。81年达到156.6km，按规划，21世纪达526km，4）名古屋、札幌等旧城改造中大规模利用地下空间；5）地下高速路、停车场、排洪蓄水、地下河川、地下热电站、防灾设施等。北美地区（美国、加拿大等）1）纽约地铁运营线路443km，车站504个，每天510万人次，每年接近20亿人次。2）地下步行街系统。洛克菲勒中心地下步行街系统将10个街区范围内的大型建筑连通。达拉斯建成29条地下步行街系统；休斯敦地下步行街4.5km，连接350座大型建筑；3）美国地下图书馆、办公楼、实验中心。哈佛大学、加洲大学、密执安大学等半地下图书馆、莫斯康尼地下会议展览中心、纽约的地下大型供水系统、4）加拿大的多伦多、蒙特利尔20世纪70年代建成4个街区宽、9个街区长的地下步行街，连接20多个地下停车库、1000多个商店、很多旅馆、电影院、购物中心、市政厅、火车站、证券交易所、5个地铁站、30座高层建筑的地下室。共100多个地面出入口。地下系统布置多处花园和喷泉；保证漫长寒冬下各种活动的正常进行。北欧和西欧1）瑞典南部大型地下供水系统，埋深30~90米，隧道长80km；大型储水库、斯德哥尔摩排水系统隧道200km，地下管道垃圾清运系统、地下供热系统、地下共同沟30km；2）芬兰地下供水系统隧道120km，地下游泳馆、运动中心、艺术中心、3）巴黎83座地下车库（43000多辆车）、卢浮宫地下扩建工程、前苏联1）地铁系统发达，莫斯科每年达26亿人次，地下车站建筑风格独特、豪华，地下共同沟130km。3、国外地下空间开发利用趋势1）综合化：地下综合体、地下步行街系统、地下快速轨道系统、地下高速道路、地上与地下相结合、相协调发展模式；2）分层化与深层化：各种功能不同的地下空间分层规划，如人活动区、市政管线区、污水及垃圾处理等分层，互不干扰；浅层利用完成后向深层发展。如美国明尼苏达大学艺术馆地下建筑达7层；3）城市交通和城际交通地下化：城市地铁、高速路、快速主干道转地下（厦门部分在地下，东通道海底隧道、机场路快速道等）、郊区铁路、密集城市之间交通转底下；4）各种联合掘进机、盾构将地下隧道快速开挖的主要趋势；5）钻爆法掘进中采用数字化掘进去趋势加强：数字化自动控制提高开挖速度和准确定位施工；6）地铁断面减少，地铁成本将降低、微型隧道工程将加速发展；7）市政公用隧道（共同沟）得到广泛应用和发展；8）三S技术应用加强：GPS（卫星全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感系统）；5）钻爆法掘进中采用数字化掘进去趋势加强：数字化自动控制提高开挖速度和准确定位施工；6）地铁断面减少，地铁成本将降低、微型隧道工程将加速发展；7）市政公用隧道（共同沟）得到广泛应用和发展；8）三S技术应用加强：GPS（卫星全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感系统）；1.3地下空间利用一般原则（结合参考书有选择讲解）1、国务院城市地下空间开发利用管理规定。1）总则城市地下空间：指城市规划区范围内地表以下的空间；开发利用应贯彻统一规划、综合开发、合理利用、依法管理的原则，坚持社会效益、经济效益和环境效益相结合，考虑防灾和人民防空需求2）规划城市地下空间发展规划用作为城市总体规划的组成部分，并与地面规划有机协调和统一；规划内容包括：城市地下空间的现状及发展预测，地下空间开发战略，开发层次、内容、期限、规模与布局，地下空间开发实施步骤，地下工程的具体位置。出入口位置，不同地段高程、各设施之间的相互关系，与地面建筑的关系，配套工程的综合布置方案、技术经济指标等。城市地下工程建设规划由城市人民政府规划行政主管部门负责审查后，报城市人民政府批准；3）工程建设获得政府主管部门对工程建设前期工作的各类批准文件、设计方案与施工图纸审查、提出开工申请获得批准后，办理建设工程许可证，才能施工；地下工程设计应满足地下空间对环境、安全和设施运行、维护、防灾等使用要求，使用功能与出入口设计与地面建设协调；4）工程管理谁投资、谁所有、谁受益、谁维护的开发建设原则；预防和杜绝火灾、水灾、爆炸等各种灾害和事故；遵循平战结合、平震结合的功能转化5）罚