日本地下空間開發(fā)和利用

■ 高 磊

日本地下空間開發(fā)和利用

■ 高 磊

日本的民法中規(guī)定：“土地的所有權(quán)，在法律上，包括土地的上面和下面。”圖1是日本與地下空間利用相關(guān)的主要法令。在民法等基本法令之中，關(guān)于項目執(zhí)行、安全、土地限制的就各有二十多條。關(guān)于地下空間利用的法令，圖中以紅色和藍色標示。圖2表示的是土地所有者、公共性和利用方法的關(guān)系。紅色線框的左側(cè)表示私有地、右側(cè)表示公共用地。黃色部分是地下商業(yè)街、地下停車場、地下人行道、地鐵站等不特定多數(shù)人利用的空間。紅色部分是日本的大深度地下空間。右側(cè)的地下部分，則是道路、通信、電力、燃氣、給排水、共同溝等設(shè)施。

隨著技術(shù)、安全、環(huán)境等技術(shù)開發(fā)的推進和政策法規(guī)的日益完善，日本的地下空間越發(fā)大有可為。日本地下空間開發(fā)與利用主要有以下特點：

1.地下空間規(guī)劃建設(shè)的主要動因是為了解決城市交通矛盾。

2.日本地下街規(guī)模不大、布局簡單、動線直接，但形成了有效的區(qū)域地下網(wǎng)絡(luò)，提高了災(zāi)害發(fā)生時人群的疏散效率。

3.地下空間分層開發(fā)，商業(yè)街設(shè)置于淺層地下空間。

4.交通樞紐是地下空間開發(fā)的主要對象，設(shè)計精密、運轉(zhuǎn)高效。

5.地下空間環(huán)境舒適、安全、人性化。

一、共同溝應(yīng)用及實例

城市地下管廊，又被稱為“共同溝”，是日本城市公共設(shè)施的重要組成部分。其規(guī)劃、建設(shè)和運營由各地市建設(shè)局統(tǒng)一負責(zé)，建設(shè)成本主要是地方政府承擔(dān)，管線單位只承擔(dān)管線直接布設(shè)費用。共同溝建成后，管理維護費用由政府和共同溝的各個管線單位分攤，一般來說，政府承擔(dān)比例要大于50%。日本大都市的發(fā)展經(jīng)驗證明，地下管廊建設(shè)可以適應(yīng)城市高密度化發(fā)展的趨勢，在安全性、經(jīng)濟性、改善城市交通、方便市政公共設(shè)施管理以及環(huán)境保護等方面優(yōu)勢明顯。主要優(yōu)勢有以下幾種：

1.充分發(fā)揮道路的交通功能。

2.提高道路空間利用率。

3.便于維護和管理，保障重要管線安全。

4.各種線路地下化能夠改善城市環(huán)境。

5.增強城市的防災(zāi)能力。

圖1 日本與地下空間利用相關(guān)的主要法令

圖2 土地所有者、公共性和利用方法關(guān)系圖

從東京公路的地下利用情況來看，在日本東京都區(qū)域內(nèi)，約1100km的公路干線之中，135km已經(jīng)修建完成。其中，國道總長度中的約7成，約120km已經(jīng)完成。圖3是共同溝修建前后的效果圖。共同溝中容納了電力、通信、自來水、工業(yè)用水、下水道、燃氣等6種基礎(chǔ)設(shè)施。

圖3 共同溝修建前后效果圖

目前，國道1號日比谷共同溝、三田共同溝、國道14號東日本橋共同溝、國道20號上北沢共同溝正在呈放射狀修建，共同溝的網(wǎng)絡(luò)化正在不斷推進中。

麻布共同溝是在東京中心地區(qū)建造的共同溝之一。挖掘隧道的盾構(gòu)機外徑5.440m（內(nèi)徑4.700m），隧道全長2600m。

圖4 麻布共同溝全景圖及地質(zhì)斷面圖

麻布共同溝，延伸到虎門十字路口的豎井為止，之后就是日比谷共同溝。日比谷共同溝全長1550m，外徑約7.3m。施工期間，東海暴雨導(dǎo)致隧道浸水。于是在日比谷十字路口附近公園的一部分建造了調(diào)整池。2100m3的調(diào)整池建成后，車輛恢復(fù)了正常通行。

東京臨海副都心共同溝是東京灣填海造地區(qū)域內(nèi)的共同溝。由于其屬于港灣區(qū)域的道路，共同溝中鋪設(shè)有通信光纜、地區(qū)冷暖氣供熱導(dǎo)管、垃圾收集管。從圖6中可以看出，地區(qū)不同，斷面的構(gòu)成也呈現(xiàn)出差異。

圖5 日比谷共同溝調(diào)整池示意圖

圖6 東京臨海副都心共同溝

二、地下空間防災(zāi)措施

1.地下商業(yè)街、地下空間的防災(zāi)措施

日本法律和技術(shù)規(guī)范對地下街的防災(zāi)具有極為嚴格的要求。地下街設(shè)有專門的防災(zāi)辦公室，內(nèi)有監(jiān)視系統(tǒng)和災(zāi)害指揮系統(tǒng)。

2014年4月份，日本國土交通省發(fā)布了《地下商業(yè)街的安全避難對策指導(dǎo)方針》。內(nèi)容包括安全避難對策出臺的背景及具體的對策，成為了研討建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、非結(jié)構(gòu)部件的安全性和安全避難的填補性方略。

針對地下商業(yè)街等地下空間的防災(zāi)措施，分為防震措施、防泛濫措施、防火措施、防恐措施及其他災(zāi)害措施。防震措施包括墻壁、天花板、設(shè)備、結(jié)構(gòu)等的加固；防泛濫措施包括海嘯、海潮、河流泛濫等外澇泛濫對策、集中暴雨等內(nèi)澇泛濫對策；防火措施包括內(nèi)部火災(zāi)對策、周圍火災(zāi)對策；防恐措施包括暴動、恐怖襲擊等對策；其他災(zāi)害措施是指水管破裂、近來多發(fā)的人為失誤等的對策。信息的收集和發(fā)布、避難行動則需要事前的演練、安全引導(dǎo)的方法和專業(yè)的訓(xùn)練。

圖7 日本地下空間防災(zāi)措施

圖7照片中為天井內(nèi)部、抗震檢查的預(yù)檢、浸水的狀況。

2.防范水災(zāi)的地下排水設(shè)施

受臺風(fēng)的影響，日本多數(shù)地區(qū)經(jīng)常遭遇強降雨。因此，以東京為代表的首都圈等核心都市對防澇問題都十分重視。通過長期、大量的財政投入，日本建設(shè)外成了比較完備的城市排水設(shè)施?！笆锥既ν鈬潘馈笔钱斍笆澜缟弦?guī)模最大的地下排水設(shè)施。

首都圈外郭放水路，是建于國道16號地下約50米處的全長6.3km的地下排水渠。設(shè)施由導(dǎo)入該地域各河川洪水的流入設(shè)施、地下儲水管道、臨時儲存流入水的調(diào)壓水槽、排出用的排水機庫等部分構(gòu)成。隧道內(nèi)徑約10m，2006年建成。調(diào)壓水槽用來緩沖地下隧道的水勢，長177m、寬78m、高18m，由59根細長的混凝土巨柱（2m×7m，500t）構(gòu)成。這59根重達500噸的巨柱用來對抗浮力。該設(shè)施建成后，該地區(qū)的水患大幅度減少。

圖8 日本首都圈外郭放水路

三、大深度地下利用

地下空間，所處越深則振幅越小，具有抗震性。日本頒布的《大深度地下公共使用特別措施法》中明確了“大深度地下的定義”：從地面向下40m（非地下室建設(shè)利用的通常深度）在承載地基最淺部分加上10m的深度空間。該法適用對象為道路、河川、鐵路、通信、給排水等公共事業(yè)。因為適用對象不只限于道路下方的公共用地，所以路線的設(shè)定可以更加合理。同時，將地面上可有可無的設(shè)施移入地下，也起到了景觀保護的作用。該法的頒布推動了大深度地下空間的合理開發(fā)，日本的公共事業(yè)得以順利實施。

大深度地下利用的發(fā)展不僅需要政策支持，還需要技術(shù)開發(fā)來帶動。圖9是技術(shù)開發(fā)的意向圖。分歧盾構(gòu)技術(shù)、豎井建造技術(shù)、換氣技術(shù)、空間構(gòu)建技術(shù)、隧道建造技術(shù)、移動物流技術(shù)等都有待進一步開發(fā)。

圖9 大深度地下利用技術(shù)

將地下紛繁雜亂的基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一容納進大深度的隧道，能夠重新構(gòu)建壽命將盡的基礎(chǔ)設(shè)施，在淺深度上又能夠創(chuàng)造出可重新利用的空間，為修建下一代新的重要基礎(chǔ)設(shè)施助力。展望大深度地下利用的未來，必須要研討其科學(xué)合理實施應(yīng)用的可能性，以及已開展大深度地下利用的城市的再生。未來，日本首都圈將如圖10所示，利用大深度地下隧道的自動無人化物流系統(tǒng)進行大量運輸；建立高度IT化的高規(guī)格物流基地；實現(xiàn)與港灣物流全面協(xié)作推進運輸方式轉(zhuǎn)換。

圖10 日本大深度地下首都圈物流系統(tǒng)構(gòu)想

日本對城市地下空間的開發(fā)正在由淺入深，構(gòu)成由較為單一的道路市政設(shè)施逐步轉(zhuǎn)向包括道路兩側(cè)和城市商務(wù)交通樞紐等的綜合化和集約化設(shè)施。