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國內外城市地下空間標準現狀與發展

2024-02-26 03:03劉昱瑋盧成緒
地質與勘探 2024年1期
關鍵詞:空間規劃體系標準

高 昂,劉昱瑋,盧成緒

(1.中國標準化研究院,北京 100191;2.中國科技產業化促進會,北京 100027)

0 引言

近年來,隨著我國經濟快速增長、城市規模也在迅速擴大,導致城市土地資源越來越緊張,城市空間容量供需矛盾日益突出(趙晉友和黃松,2013;李闊等,2023)。城市地下空間是城市規劃區內地表以下的空間,是潛在而豐富的自然資源(曾國華和湯志立,2022),對其開發和利用可以有效緩解城市建筑用地緊張、交通擁堵等問題,顯著提高城市土地利用率和城市運行效率、提升城市品質和品位,促進城市可持續發展(高巖,2014;曾燦軍和陳衛忠,2018;武文婷,2023)。然而由于城市地下空間是一種不可再生的自然資源,開發風險高且利用難度大等原因(王江卡和張繼宏,2018),地下空間在開發利用過程中,存在著規劃不系統、建設品質不高(雷升祥等,2023)、安全風險防控能力不強(易榮和賈開國,2020)、標準體系尚未健全等問題(油新華等,2019),進而造成我國部分城市地下空間在規劃、建設方面亂象叢生,不但不能發揮城市地下空間在城市發展中的作用,而且還為災難的發生埋下隱患(彭芳樂等,2017)。為進一步促進我國城市地下空間建設快速發展,必須建立起有效的標準體系,這對推動城市地下空間開發和利用具有非常重要的作用(虎磊,2020)。因此本文從標準化的角度,梳理我國現行城市地下空間標準現狀以及國際國外現行城市地下空間標準并分析存在的問題,提出完善我國城市地下空間標準體系的建議與對策。

1 城市地下空間發展概述

近年來,隨著我國城市化快速發展,城市人口持續增長,城市地面空間資源受限,對城市的可持續發展形成制約。在這種背景下,開發利用城市地下空間是城市發展的未來趨勢。我國建國初期的城市地下空間利用,主要目標是開展備戰備荒工作(雷升祥等,2019),其功能和結構方面存在很多制約和限制。隨著改革開放后的城市化進程加快,以城市地下軌道交通、城市綜合管廊為主導的市政工程伴隨著城市化進程實現了跨越式發展(黃強兵等,2019;易榮和賈開國,2020;曾國華和湯志立,2022),城市地下空間專用裝備研究與制造實現了技術創新,并伴隨“一帶一路”戰略走出國門,展現出良好的發展前景。我國城市地下空間的開發利用在城鎮化發展的進程中,經歷了由淺層利用到深層利用、從單一開發到大規模開發、從解決“城市病”問題到提升城市發展空間和核心競爭力等過程(趙光等,2023)。目前,我國城市地下空間建造呈現規模大、發展快的特點,這對于實現“雙碳”目標,促進城市更新和破解“大城市病”具有重要作用,但同時面臨建造和運維風險管控的挑戰,亟待提高工程韌性,增加防災減災的能力(雷升祥等,2023)。

政府部門始終關注地下空間的規劃開發和保護利用工作,《國家新型城鎮化規劃(2014-2020年)》《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《中共中央 國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》,以及《中共中央 國務院關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》等文件均強調要在戰略規劃和實踐工作層面充分考慮地上地下空間的整體開發、統籌利用和平衡發展。在系列法律法規和政策文件中,規定了城市地下空間的開發和利用必須根據經濟和科技發展狀況、遵循統籌協調、綜合開發、合理利用的原則,充分考慮災害防范、人防保障和通訊需求,并將地下空間規劃作為城市發展的重要組成部分。

城市地下空間是城市地面空間的補充和延伸,同時,城市發展與城市地下空間的開發利用離不開標準的引領和支撐。為促進我國城市地下空間快速發展,有必要對現行國內外標準進行研究與分析的基礎上,規劃建立全面、科學的標準體系,為城市地下空間的全生命周期提供技術支持與工作指導。標準體系應涵蓋規劃設計至施工建設及運營管理等全生命周期環節。

2 國內城市地下空間標準現狀分析

遵循《中共中央 國務院關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》指引,為快速構建全新的國土空間規劃技術標準體系,充分彰顯標準化在國土空間規劃全生命周期管理中的關鍵性地位,自然資源部與國家標準化管理委員會聯合制定了《國土空間規劃技術標準體系建設三年行動計劃(2021-2023年)》,并將技術標準體系劃分為基礎通用類標準、編制審批類標準(包含總體規劃、詳細規劃和相關專項規劃子體系)、實施監督類標準、信息技術類標準等四類標準進行梳理,同時對創新國土空間規劃標準制定工作機制,以及加強全國自然資源與國土空間規劃標準化技術委員會國土空間規劃分技術委員會(SAC/TC93/SC4)建設提出了要求。

根據全國標準信息公共服務平臺等渠道的信息,本文將我國城市地下空間現行標準做了多維度劃分。首先根據工程建設的周期,劃分為基礎通用標準和專用標準。其中專用標準又劃分為規劃設計、施工建設、運營管理等標準類目。依據技術方向標定,相關標準被劃分為以下八大類別:綜合、地下交通空間、地下市政空間、地下公共服務空間、地下物流空間、地下防災減災空間以及地下人防空間等。我國現行城市地下空間標準分類統計表見表1。

當前,我國城市地下空間標準化工作取得了階段性進展,但細分領域的標準發展存在數量不均衡的現象?,F行標準中地下軌道交通、人防工程等方面數量較多,而地下公共服務空間、地下防災減災空間及其他功能地下空間的標準存在著較大缺口。城市地下空間工程建設由于開發相對較晚,未形成完整的標準體系,以致對工程建設的指導較弱(王剛,2016)。雖然目前很多院校和科研機構都進行了大量關于地下空間防災技術方面的專門研究(馮萍,2020),但是城市地下防災減災空間還未形成配套的國家和行業標準。城市地下公共服務空間只有少量地方標準,因此存在局限性(劉宇崢和王宗禹,2016),如DB23/T 1665-2015《地下商場消防安全管理》、DB44/T 1634-2015《地下停車場用LED燈具技術規范》等。

GB/T 41925-2022《城市地下空間與地下工程分類》將我國城市地下空間按照功能特性可劃分為交通、市政公用、社會公共服務、物流、防災減災、人防等類型,同時界定了地下建筑、地下工程、地下設施等概念。2019年,住房和城鄉建設部發布了國家建筑標準設計圖集《城市地下空間人行出入口》,為城市地下空間人行出入口的地面建筑提供示例。此外,地下軌道交通作為城市重要基礎設施和重大民生工程,我國在大力發展的同時出臺了針對地下軌道交通規劃設計、施工建造、運營管理全生命周期過程的多項標準。

在團體標準化方面,技術成果轉化為標準較為活躍,圍繞城市地下空間開發設計、安全監測,如中國科技產業化促進會發布的團體標準T/CSPSTC 88-2022《城市軌道交通地下基礎設施綜合監測系統設計規程》、T/CSPSTC 89-2022《地下交通樞紐運營期結構健康監測技術規程》、T/CSPSTC 102-2022《城市地下空間全要素信息平臺建設指南》和T/CECS 481-2017《城市地下商業空間設計導則》,為城市地下空間建設與運營提供了全方位的技術支撐。

隨著城市化的進程,越來越多的城市將地下空間納入土地規劃(劉超等,2022),并支持社會資本參與開發利用,地下商業街、地下倉儲物流、地下文保等方向的標準化工作,也得到了各方關注。然而,依然存在城市地下空間相關標準滯后于地下空間建設發展的現象。城市地下空間標準的技術參數也存在交叉重復,如GB 50108-2008《地下工程防水技術規范》給出地下結構的迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50 mm,而GB 50157-2013《地鐵設計規范》則提出明挖結構頂板及底板的迎水面鋼筋保護層厚度為45 mm。

現階段國內外城市地下空間領域標準主要聚焦在技術特性較強的設計與施工類標準,而運營、服務和管理類標準,以及基礎性城市地下空間規劃指南類標準相對缺失,現行標準還不能全面覆蓋城市地下空間全生命周期建設與運營活動。隨著可用土地資源漸趨緊張,以全局視角進行城市地下空間的規劃及開發,并在此基礎上加強城市地下空間標準的頂層設計也逐步提上日程。

3 國際國外城市地下空間標準現狀分析

3.1 國際標準

國際標準化方面,由ISO/TC 138(流體輸送用塑料管材、管件及閥門技術委員會)制定了3項ISO標準,見表2。ISO 11296-1∶2018和ISO 11297-1∶2018涉及地下污水管網,ISO 11298-1∶2018涉及地下供水管網。綜合分析發現3項ISO國際標準均屬于城市地下市政空間中的地下綜合管廊相關標準,標準涉及領域較單一。

表2 城市地下空間相關現行國際標準Table 2 Current international standards related to urban underground space

3.2 美國標準

美國現有城市地下空間多項相關標準,涉及多個領域,且是最早提出 BIM 概念并進行BIM 技術研究的國家(李謐,2019)。由美國采暖、制冷與空調工程師協會(US-ASHRAE)制定的CH-18-C006,主要涉及地下鐵路隧道的余熱回收。該項標準提出了聯合供冷供熱系統的設計方案,以及為評估其性能而開發的模型,適用于大多數擁有地下基礎設施系統的城市。由美國土木工程師協會(ASCE)制定的ASCE Manual of Practice No.118概述了在地下鋪設公用電纜的方法,包括正式的地下管道系統和相對低成本的直埋設施,強調了成本效益和空間效率。由美國電氣電子工程師學會(IEEE)制定的IEEE 1793∶2012側重于地下輸電線路,規定了架空和地下輸電線路之間過渡設施的規劃和設計中應考慮的因素。由美國防腐工程師協會(NACE)制定的NACE SP0375∶2018是關于城市地下管道保護的標準。由美國保險商實驗所(UL)制定的UL 1746詳細規定了鋼質地下儲罐的外部防腐系統。由美國給水工程協會(AWWA)制定的AWWA EDC52004收集和描述了現有的地下設施數據,并提供了一種分類方式。

3.3 歐洲標準

歐洲各國在城市地下空間的開發和利用有較為先進的經驗(楊益和陳葉青,2018)。由英國標準協會(BSI)制定的BS EN 1918-3∶2016規定了地下儲氣庫設施的通用基本原則。BS 8102∶2022給出防止地下建筑物進水的相關措施。由德國標準化學會(DIN)制定的DIN/TS 26061規定了地下液體儲存罐運輸和安裝的要求。俄羅斯國家標準GOST-R 57817-2017提供了地下燃氣庫設計規范,適用于建設和改造儲層中碳氫氣體地下貯存庫的設計。

3.4 日韓及其他國家標準

日本有關城市地下空間的標準,為日本城市地下空間規劃、建設、運營提供有力支撐(米滿寧和龍雁翎,2019)。在2000年發布了兩項關于地下公共空間使用的相關標準。在2000年和2004年先后發布了“東京地下鐵株式會社法”及其實施細則,規范了日本東京都內地鐵的運營。

韓國在2021年提出了“地理資訊與地下空間綜合地圖產品規格”標準,定義了地下空間綜合地圖的產品規格。針對地下交通空間,韓國環境部發布了地下通道的施行規則。

由加拿大標準協會(CA-CSA)制定的CSA Z800-18標準涵蓋了降低地下室洪水風險的措施,以及在發生洪水事件時減輕對財產、公共安全和公共健康的不利影響的措施。澳大利亞標準AS 5488.2∶2019從工程角度編寫,為可能影響地下設施的項目的信息管理和決策工具提供了框架,適用于所有現有(包括冗余)和在建地下公用設施基礎設施及相關地表特征。

4 城市地下空間標準需求分析

總體看,目前國際上針對城市地下空間的標準化工作還有較大的持續發展空間。美國是城市地下空間開發利用的先發國家,現行標準中對地下交通、市政、物流等空間的標準均有涉及,已建立了較為完善的城市地下空間標準框架。歐洲各國涉及城市地下空間的標準在對城市地下空間類型劃分的尺度并不一致,亟須制定城市地下空間規劃和分類的歐洲標準,歐洲各國可根據歐洲標準規范相關標準的制定。分析表明,國際與國外城市地下空間尚無統一的分類準則,現行標準主要強調地下空間的規劃與建設,而關于運營及管理方面則較為匱乏。

我國城市地下空間建設標準體系尚未完全成型,各級技術標準對建設實際的指導作用也有待進一步加強。部分原因是城市地下空間開發和配合開展的標準化工作起步較晚(陳輝等,2009)。另外,由于缺乏頂層設計和整體規劃,相關標準也暴露出部分問題(肖俏玨,2023),如標準對專業技術領域的覆蓋未能全面,標準涉及的技術領域有部分重疊,以及標準內容與當前技術發展現狀不匹配等問題,阻礙了新技術、新材料和新工藝的推廣使用。目前我國的城市地下空間標準體系正在逐步形成和完善之中,其強制性和法律效力正在不斷加強,與標準體系相配套的專業標準和技術規范的重要性日漸顯現。

我國已開始逐步構建并完善城市地下空間的標準體系,該體系的強制力和法律效應逐漸體現。然而,我國城市地下空間的所有權仍不明確,法律保障力度仍待加強(徐生鈺和文乾,2022;楊成錦和祝偉夫,2023)。具體來說,涉及城市地下空間的綜合性法律缺失,單項法規間的對接混亂,沒有構成嚴謹的法律體系,給城市地下空間資源的合理利用帶來困難。此外,有關的國家規范和標準已落后于城市地下空間的快速發展(朱合華等,2019)。

在城市地下空間標準的制定和執行中,缺乏頂層規劃容易導致零散無序的狀況。具體表現為:規劃、建設和管理標準之間缺乏有機聯系,引發標準沖突,進而影響到后續標準的實行。相關標準在制定中缺乏前瞻性,多數標準從城市地下空間的規劃和建設角度出發,專注于完善城市地面功能,很少考慮到城市地下空間管理和評估的長遠效益。

此外,在數字化和人工智能技術快速發展的大背景下,城市地下空間的智能管控需求越來越迫切(李微等,2016),智慧化相關的技術規格在地下空間規劃、建設以及運營維護方面仍有很大的提高空間。依據頂層設計方法論,結合物聯網技術與可視化管理理念,我國城市地下空間發展階段可分為數字地下空間、感知地下空間、智慧地下空間,持續推進城市地下空間管理水平的提高可進一步保障地下空間的穩定安全運行(譚章祿等,2015),并在標準體系建設過程中進一步擴展數字化建設方面的標準規范。

5 結論

本文通過梳理和分析了國內外地下空間標準類型、現狀和特點,并在此基礎上,從完善我國城市地下空間標準體系規劃,提升城市地下空間領域標準質量角度出發,提出三方面建議:

一是補充和修訂現有城市地下空間標準,建立健全我國城市地下空間標準體系。城市地下空間逐漸步入網絡化建設階段,涵蓋領域也從以往人防工程和軌道交通擴展至地下商業街區、地下倉儲物流以及地下文保等工程。這些項目在開發過程中受到現行標準的制約,限制了其發展和效益。因此,新制定和持續修訂城市地下空間標準,構建更為科學合理的地下空間標準體系是促進未來發展的重要工作。標準體系應更廣泛地考慮地下空間開發類別及其相互關系,為我國城市地下空間開發和利用提供有力的技術支撐與保障。

二是重視綠色建設標準布局,推動城市地下空間可持續發展進程??沙掷m發展是當前城市地下空間規劃和施工必需秉持的理念,制定規劃設計、施工建設到運營管理等環節的綠色建設標準至關重要。為此,需通過規范化的技術與管理手段,以節約資源、降低對環境的負面影響為核心,確保城市地下空間的質量和安全性,實現科學、節能、減排、環保的綠色愿景。

三是緊跟新技術發展,更新城市地下空間標準。當前數字化技術的應用使得城市地下空間建模更加精準便利,在設計階段可進行更全面的模擬測試。其次,AI等新技術的引入,使地下空間運營管理實現智能化提升?,F有的標準是基于傳統建設工藝以及運營理念而制定的,無法適應當前需要。標準制定者要不斷更新運營理念,積極探索新技術在城市地下空間規劃、建設和運營管理中的實際應用,緊隨新技術的發展制定城市地下空間規劃、建設和運營標準。

[附中文參考文獻]

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