发达国家和地区对于城市地下空间的开发与利用已有近150年的历史, 已形成地下交通、城市管网、地下能源水源储备和地下商业综合体开发等一系列综合开发模式。地下空间利用规划从专项规划入手逐步形成系统规划, 其中以地铁规划和市政基础设施规划最为突出。发达国家正从城市中某个区域的综合规划迈向整个城市和某些系统的综合规划。

从1930年地下街发展至今已演变为包括多种城市功能, 如交通、商业及其他设施共同组成的相互依存的地下综合体。日本的地下综合管廊建设位居世界前列, 逾500km。日本比较重视地下空间的环境设计, 无论是商业街还是步行道, 在空气质量、照明、建筑小品的设计上均达到地面空间的环境质量。

美国和加拿大虽然国土辽阔, 但因城市高度集中, 城市矛盾十分尖锐。纽约地铁经济方便、效率高;美国地下单体建筑设计在学校、图书馆、办公建筑、实验中心、工业建筑中成效显著, 一方面较好地利用地下空间满足功能要求, 又合理解决了新老建筑结合的问题, 为地面创造了开敞空间。纽约市的大型供水系统完全布置在地下岩层中, 包括输水隧道、控制和分配用的大型地下洞室。加拿大多伦多和蒙特利尔有发达的地下步行系统, 规模庞大、交通方便、综合服务设施齐全、环境优美, 保证了漫长严冬下各种商业、文化及其他活动的正常进行。这些项目的成功均有完善的规划、先进的设计和严格的管理, 并注重安全和防灾。

北欧地区地质条件良好, 是地下空间开发利用的先进地区, 特别在市政设施和公共建筑方面, 包括地下大型供水系统、地下大型排水污水处理系统、地下管道垃圾清运及回收处理系统、地下大型供热隧道和储备设施等。

发达国家和地区的地下空间综合利用发展呈现以下趋势: (1) 综合化; (2) 分层化与深层化; (3) 城市交通和城际交通地下化; (4) 先进技术逐渐成熟; (5) 地下综合管廊得到更广泛的应用和发展。

相较发达国家, 我国城市地下空间开发起步较晚, 随着我国经济发展与城市化进程加快, 我国已成为地下空间开发利用大国。2016年, 我国城市地下空间与同期地面建筑竣工面积比例从10%上升至15%。我国城市地下空间发展结构延续“三心三轴”结构。“三心”指京津冀、长江三角洲、珠江三角洲;“三轴”指东部沿海发展轴、沿长江发展轴和京广线发展轴。地下空间的法治体系完善度与发达国家差距逐步减小;地下空间产业市场潜力无限, 轨道交通建设规模与速度全球领先, 但人均指标与人力资源利用率等仍有差距;地下空间指标整体趋势与人均GDP排名关联度最高。

2016年5月, 住建部发布《城市地下空间开发利用“十三五”规划》, 这是我国首次单独将地下空间开发利用规划管理列入五年行动计划, 国家层面对其重视程度提升至一个新的高度。经济发达地区注重地下空间研究与设计, 中西部城市以政策导向型规划编制为主。城市地下空间规划从单一地下空间专项规划向综合管廊专项规划、地铁周边地下空间综合研究设计等延伸;地上地下空间一体化综合利用, 从而实现城市总体规划三维立体化、城市地下空间规划综合化、地上地下空间利用指标化、规划设计地上地下一体化。

但目前我国专门针对地下空间的法规规范较少, 对地方法规的制定也缺乏指导。目前政府各部门之间、投资者与政府之间、投资者与投资者之间缺乏相关法律法规依据, 思想不统一, 纠纷较多。地方立法分散且不完备, 碎片化现象严重, 相互之间衔接不力或不衔接, 因此需要建立符合我国国情的法律法规和政策保障体系。

中关村东升科技园二期项目位于北京市海淀区五环外, 奥林匹克森林公园西北。总用地19.77hm², 用地性质为教育科研用地, 绿地率30%, 空地率60%, 容积率3.5, 停车位按0.65个/100m²设置。该项目由4个地块组成, 建筑高度为60m, 局部高度为70～100m, 如图1, 2所示。

该项目为多地块开发, 总规模较大, 用地权属不同 (中间两地块拟自持, 两端地块拟出让) , 后续管理模式不确定;项目需求主要有地上地下空间连续性、机电方案优化和地下停车效率最大化。针对项目特点和需求, 提出如下解决方案。

主要包括3种连通方案: (1) 方案1各地块之间地下空间不连通; (2) 方案2各地块之间地下2～3层通道和通廊局部连通; (3) 方案3各地块之间整体连通, 如图3所示。

包括分地块开挖、近乎整体开挖和整体开挖3种方式。

市政管线在市政道路下方, 在地下2～3层连通部分上方, 因此市政管线不受该项目地下室限制。

1) 给水、中水系统地块共设置4套, 不受地下空间连通方式影响, 投资成本与地块面积成正比。

2) 强电系统各地块面积较大, 每个地块分别设置, 共设置4套, 不受地下空间连通方式影响, 投资成本与地块面积成正比。

3) 冷热源系统综合考虑地块权属、地块连通方式、管理方式等因素, 冷热源系统配置共有3种方案:分别配置、按权属配置、统一配置 (见图4, 橙色部分) 。由表1可看出, 统一配置投资最少。

4) 消防水系统综合考虑地块权属、管理方式等因素, 消防水系统配置共分3种情况:4个泵房、3个泵房和2个泵房 (见图5, 红色部分) 。通过投资估算分析, 由表2可看出, 设置2个泵房投资最少。

在地下空间综合利用的3种连通方式基础上, 按照用地权属及管理方式, 主要采用分头管理、多地块整体统一管理2种运营管理方式。

综合对比地下空间综合利用方案可看出, 整体连通最符合高效集约原则, 在目前条件下实现难度也最大, 综合分析如表3所示。

如表4所示, 相较不连通方案, 整体连通方案和通道连通方案投资均有所降低, 整体连通方案投资最少。

如表5所示, 相较不连通方案, 整体连通方案和通道连通方案投资均有所降低, 整体连通方案投资最少。

全部出租总收益评价指标分析如表6所示, 半租半售总收益评价指标分析如表7所示。在全部出租、半租半售2种情况下, 整体连通方案经济效益最优。

中关村东升科技园二期项目要实现不同地块地下整体连通方案面临以下问题: (1) 需要与政府各部门有力沟通, 规划部门认可整体连通方案, 但沟通难度较大, 增加开发时间成本; (2) 需要调整部分道路市政管线位置, 实际情况是部分道路下市政管线已铺设完成, 需与市政部门沟通将已铺设的管线架起或拆除, 沟通难度大, 增加开发成本。

经过多轮比较和沟通, 该项目最终采取的是折中方案——不同地块间通过地下通道连通, 规划部门也认可此方案。通道施工拟通过暗挖方式, 保证现有道路市政管线无需变更;通道连通也能实现地下车库和管线的连通, 提高车库使用效率, 为机电方案统一设置创造条件;也为项目建成后业主实施统一物业管理提供有利基础条件;较地下不连通方案经济效益更佳。

结合中关村东升科技园二期项目地下空间一体化综合利用分析, 可清楚看出城市地下空间一体化综合利用符合城市规模化、集约化发展的时代趋势。随着时代发展, 我国城市地下空间利用必将更加深入和系统, 在不断实践和法规完善中, 将会从局部通道连通方式走向地下整体连通, 实现城市可持续健康发展目标。