城市地下空间开发概述

随着我国城市化进程的不断加快，城市发展与土地资源短缺的矛盾逐步加剧。因此，开发利用地下空间对我国城市的发展尤为重要。近年来，我国城市地下空间开发利用如城市轨道交通、地下综合管廊进入了快速增长阶段，其建设规模之大、速度之快均是空前的，位居世界前列。然而，我国幅员辽阔，地质环境十分复杂，不同地域地质环境存在明显差异，地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶等特殊地质现象十分发育，是世界上地质灾害最为严重的国家之一。

特殊的地质环境条件决定了城市地下空间开发利用的布局、功能、规模及深度等各个方面，是决定城市地下空间开发利用是否科学合理的前提条件和重要基础。毫无疑问，我国的城市地下空间开发利用在规划、设计、施工以及后期运营维护方面均应考虑特殊地质环境的影响。从地质环境条件来看，我国目前大规模的城市地下空间开发利用面临着一系列亟须解决的特殊地质环境问题的挑战，如上海、西安及天津等城市的地面沉降问题，西安、北京、大同及太原等城市的地裂缝问题，西安、乌鲁木齐、福州及深圳等城市的活动断裂问题，以及武汉、长沙、广州及桂林等城市的岩溶问题等。这些特殊的地质环境条件制约了我国城市地下空间的开发与利用，并构成了严重的安全隐患和威胁。

在城市地下空间特殊地质问题研究方面，国外研究相对较早，主要在冻土对地下管道、活断层与地震对隧道以及砂土液化对地下建（构）筑物的影响等方面展开。而我国在这方面起步较晚，很多专家学者对特殊地质状况如地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶对城市地下空间特别是城市轨道交通（地铁）的影响开展了一些研究，取得了一些重要成果。其中上海地面沉降、西安地裂缝对地铁的影响及防治研究最具代表性。

以下以西安地裂缝研究为例，简要阐述地下空间开发过程中的地质问题。地裂缝作为一种与地面沉降、基底构造或活动构造密切相关的近地表土层破裂的地质灾害现象或不良地质状况，其广泛分布给我国地下空间开发利用尤其是目前大规模城市轨道交通建设带来了前所未有的安全隐患和重大挑战。西安市是我国地裂缝灾害最为严重的城市，地裂缝是西安市最重要的特殊地质问题，可以说西安市是我国地裂缝灾害最为严重的典型代表城市（图5-20）。自从20世纪50年代末开始，对西安地裂缝的成因进行了系统的研究，目前得到的共识是西安地裂缝是受深部构造控制、抽取地下水诱导引起的。西安市中期规划的15条地铁线路与地裂缝纵横交织，交汇点近百处。

图5-20　西安城市地裂缝分布图

—地裂缝及编号；—黄土梁；—断裂带；—河流

众所周知，地下空间开发成本高、技术难度大。但是，我国特殊地质环境下的城市地下空间开发利用策略、规划与设计理论方法和防灾减灾及应对关键技术方面仍然较为零散、不系统，而且存在诸多理论和技术空白。