新加坡地下空间的开发利用

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除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（Circle Line，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（Dhoby Ghout）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-West Line）、南北线（North-South Line）、东北线（North-East Line）及滨海市区线（Downtown Line）。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（Kim Chuan Depot）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。 万礼地下军火库的内部不准记者拍照，但是从足以让巨型集装箱拖车进出的双车道，就可以想象它内部的空间有多大。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（Jurong Rock Cavern）位于新加坡本岛西南部岸外裕廊岛的邦岩海湾（Banyan Basin）海床下面，主要分第一和第二发展阶段，全部发展后，可为新加坡节省60公顷的土地面积，约等于新加坡博览中心（Singapore Expo）六个展览厅的规模，并可储存277万立方米或1780万桶的石油。地下储油库（Jurong Rock Caverns）与岛内复杂基础设施相整合。该油库第一期工程已经完工，增添了147万立方米的地下储油空间。将来如果有足够需求，173万立方米的第二期工程将可实施。图6 地下储油库（3）Deep Tunnel Sewage System新加坡淡水资源十分匮乏，其推行的全民水源概念：节省用水，珍惜水源，共同分享所拥有的水源，以确保一个高效、充足和持续不断的水供。未来新加坡的淡水供应中50%来自收集雨水，25%来自污废水循环利用，另外25%来自海水淡化。其中循环利用的污废水依靠深隧道阴沟系统来收集。深隧道阴沟系统（Deep Tunnel Sewage System）是当今全球规模最大、最具创新性的污水处理工程之一，建成后可以满足未来100年内新加坡城市废水回收、处理和再利用的需求。为节约用地，新加坡政府耗资36亿新元，用2000年至2008年九年时间建造了深隧道阴沟系统，该系统将原有六个污水系统的污水由1050米深、60公里长的污水隧道主干网进行统一收集，输送至新建的樟宜废水净化厂（规模达到80万立方米/日），从而将原有污水处理厂和污水泵站的用地置换作为他用。按照规划，一期将会淘汰三座污水处理厂与39间污水泵站，释放156公顷可开发的土地。 政府预期DTSS将会是新加坡在21世纪解决污水量的长期解决方案。这个长期计划将分阶段进行，包括了两个在岛国交错的大型深隧道、两个中央水供回收厂、深海排水口及一个污水管网。 两个深层隧道直径最大达6米，埋设的深度离地面20米至50米。有关当局也将建造一个较小的污水管网以把现有的污水管道与深隧道连接起来。污水从现有的污水管通过污水连管流向深层隧道。隧道把污水导入建于樟宜及大士的中央水供回收厂。经过水供回收厂处理的废水通过深海排水口排入新加坡海峡。有了DTSS，分布岛国四周的现有水供回收厂及水泵站都将逐步被淘汰。这将使目前被这些设施所占的290公顷土地得以改为住宅用途或其他发展。 DTSS分两期建设。第一期工程包括：建设从克兰芝到樟宜的48公里隧道，一个位于樟宜、产能为80万立方米/日、并具有一个5公里长的深海排水口的水供回收厂，以及一些50公里长的污水连管。第二期的工程将在第一期工程结束后，随着废水处理量增加而动工。 在第一期工程中，位于樟宜的北段隧道、进水泵站以及深海排水口系统已于2005年底竣工并启用。原有的其中三家水供回收厂的污水已导入北段隧道，绕道柔佛海峡排入新加坡海峡。当樟宜东水供回收厂于2007年底竣工并启用后，现有水供回收厂的污水也将逐渐导入北段隧道以输送到处理厂处理。 经樟宜水供回收厂处理的污水将被输送到深海排水口并通过一系列扩散器稀释及分散到海水里。樟宜深海排水口由两个各长5公里的水管组成。第三个较短的水管将铺设至离海岸不远处，作未来扩建用。深海排水口的陆地部分将由三个各长3米的混凝土/钢管组成。这长约300米的陆地水管将埋在深沟里。 在大海部分的水管长约4900米，将铺设在水下深沟里，在岩石床上以优质岩石覆盖。此外，也将放置大型护面石以保护水管免受锚的损坏及确保水管不被海浪、风暴潮等移位。 水管的最后一个部分将是一个扩散区，拥有一系列从水管延伸至海床上方的扩散器。这些水头都有混凝土水头保护，以免受船锚损坏。它们的深度达海面以下30米。当整个系统的建设完成后，现有的水供回收厂及泵站将逐步被取代。 图7 深隧道排污工程 图8 回收废水流程示意图新加坡深隧道阴沟系统的建成确保了循环用后水的可持续性，因此，该系统也被称为新加坡用后水的“高速公路”。鉴于新加坡土地资源稀缺，在城市规划建设时将土地的集约利用做到了极致，特别强调空间的立体化开发利用，无论是向上扩展的屋顶花园，还是向下延伸的阴沟隧道系统，其目的都是实现土地价值的最大化。这种多层次、立体化的土地集约使用本身就是生态理念的一种体现。3.3 地下综合体在新加坡的中央商务区，南北线和东西线共线运行。该区段设市政厅站和莱福士站两个地铁车站，是新加坡最中心的地区，有高档的酒店和写字楼、繁华的购物中心和会展旅游服务等。这里的地下空间有一个商业网络，形成地下商业街。从地铁站到SUNTEC会展中心，是一条500米的商业地下通道，地下通道很长但设计得十分有趣味，商业档次也较高，充分发挥了地下商铺的潜力。图9 地下商业街平面示意图 图10 地下综合体竖向组合方式地下空间主要功能为商场、货物存点与地下停车场，将停车场设施当作车辆交通与步行交通的转换节点来布局，对中心区的动态交通流量和流向起到重要的调节作用，同时通过地下车库的出入口设计，科学布局，为车辆出入车库提供方便，进一步净化地面交通。 图11 新加坡新城核心区地下空间建筑设计3.4 探讨研究中的项目（1）海底核电厂外交部首席科学顾问雷普权教授在南洋理工大学与韩国科学技术院联办研讨会上透露，正在探讨在新加坡本岛以南20公里、离裕廊岛约10公里及圣淘沙约15公里的水域建造海底核电厂的可行性。目前的设想是利用建造裕廊岛地下储油库及万礼地下军火库的先进技术，在西南部岛屿附近的海底建造核电厂，建造方式预计与裕廊岛地下油库相似。选择这个地点主要出于安全考量，因为它距离新加坡本岛约20公里，根据法国及瑞士等利用核能发电国家的研究，20公里是安全距离，即使发生核泄漏等意外，新加坡本岛不会受波及。这段海域距离是天然屏障，能阻挡核污染蔓延本岛，海水的强大水压也可阻止爆炸或危险物质扩散，等于双重保护。在离岛海底建厂，也能节省土地资源。新加坡政府曾多次提出兴建核电厂想法，经济战略委员也曾建议政府研究核发电可行性，以保障获得长期能源。海底核电厂需要大量钢筋水泥作为加固措施，建造成本自然高于普通核电厂，但加固设计可避免核泄漏，加上新加坡寸土如金，还是划算。（2）地下科学城裕廊集团已探讨预计在2012年启动的洁净科技园以及计划在肯特岗（Kent Ridge）一带兴建的地下科学城的可行性。这两项计划以创新概念扩大绿色覆盖面，并把设施集中在地下，节省土地空间。4 小结地下空间的合理开发利用对于城市经济社会发展起着巨大的推动作用。一是能缓解土地供需矛盾，城市的立体化发展实现了土地的多重使用；二是有助于改善城市生态环境。把部分设施置于地下，可节省地面空间用于绿化，通过绿化可达到新加坡“减碳充氧，控制热岛反应”的环保生态环境目标规划；三是改善城市交通状况，有效疏散人流车流，缓和地面交通，同时通过把人流引入地下，也可有效减少地面交通和噪声干扰。从环境保护、都市美观与功能维持以及安全的角度考虑，城市的许多基础设施的地下化是不可避免的，地下空间的开发利用已成为城市发展的必然趋势。借鉴新加坡的经验，我国城市的地下空间规划应从城市建设的全局出发，必须与城市总体的发展战略目标一致，以统筹安排地下空间开发利用的各项工作，保证城市建设与资源和环境的可持续发展。【精品文档】第 7 页