我國(guó)地下空間開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展
我國(guó)地下空間開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展[侯學(xué)淵 馬忠政 ]
一、歷史性回顧
我國(guó)歷史上的地下空間開發(fā)利用主要分為如下幾類：
1、窯洞居住
早在4000年以前，以我國(guó)黃河流域的山西、河北、河南、陜西、甘肅省為中心，當(dāng)?shù)鼐用褚言谶|闊的黃土地帶上建造地下窯洞，這些窯洞一直沿用發(fā)展至今，主要分為下沉式和靠山式：下沉式是從地表向下挖5~6m深、邊長(zhǎng)10m正方形的下沉式院子，然后從院子橫向挖洞造房；靠山式窯洞則從斜面或斷崖上橫向挖洞造房，多數(shù)朝南。
目前，我國(guó)擁有世界上最多的地下建筑群體，主要集中在隴東、陜北、豫西、晉中南、冀北和內(nèi)蒙中部等6個(gè)地區(qū)，寧夏和青海的部分地區(qū)也有，與隴東窯洞近似。這些地區(qū)約有200個(gè)縣，居住在窯洞的總?cè)丝诠烙?jì)有3500~4000萬人。根據(jù)各地的自然和社會(huì)條件不同，居住在窯洞中的人口占總?cè)丝诘谋壤卸嘤猩?，大體上是越向西北，比例越高，向東南則漸少，基本上與黃土高原的上層厚度和氣候的變化趨勢(shì)一致。
2、宗教建筑
在我國(guó)封建社會(huì)這一漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期中，建造陵墓和滿足一些特殊宗教要求的建筑是地下空間的開發(fā)利用的重要方面。具有代表性的有殷朝王墓、始皇陵、明陵等大墳?zāi)埂?div style="height:15px;">
佛教在東漢時(shí)期從印度傳入中國(guó)，由此興建了大量佛教建筑，地下空間的利用為發(fā)展和保存這些宗教藝術(shù)珍品提供了有利條件。在陡峭巖壁上鑿出的洞窟形佛教建筑稱為石窟寺，其中著名的有山西大同的云岡石窟（北魏），河南洛陽的龍門石窟（北魏），甘肅敦煌的莫高窟（從北魏到隋、唐、宋、元各朝），甘肅麥積山石窟（從后秦、北魏直到明、清）等。這些石窟巖洞的形成和加工與以佛教故事為題材的浮雕藝術(shù)和壁畫藝術(shù)融為一體，使整個(gè)巖洞成為一個(gè)大型的雕刻藝術(shù)空間。
3、倉庫
利用地下空間作為倉庫，在我國(guó)由來已久。
1971年，在洛陽市東北郊發(fā)掘出一座古代地下糧庫，系隋朝建造（7世紀(jì)），一直使用到唐朝，庫區(qū)面積600×700米，以后逐漸發(fā)掘出的半地下糧倉近200個(gè)。這是我國(guó)很早就利用地下空間作為倉庫的例證。到了現(xiàn)代，盡管保冷、保溫技術(shù)發(fā)達(dá)，但在我國(guó)北部用于儲(chǔ)藏土豆、紅薯的地窖及地下糧庫，仍在大量建造。
4、采掘與水利建筑
我國(guó)是世界上最早進(jìn)行采礦的國(guó)家?！短旃ら_物》一書，是中國(guó)古人闡述有關(guān)地下采礦工程方面的較早文獻(xiàn)。
此外，在水利工程方面，也有開發(fā)地下空間的事例，如陜西褒城的石門隧洞，陜西大荔縣修建洛水渠時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)有給水隧洞，規(guī)模都非常大。這說明，我國(guó)古代在生產(chǎn)建設(shè)中，曾致力于地下空間的開發(fā)，尤其是施工技術(shù)方面，當(dāng)時(shí)處于世界領(lǐng)先的地位。
5、軍事
地下空間作為軍事用途，在我國(guó)的古代與現(xiàn)代均有利用。
1961年在河北峰礦區(qū)發(fā)現(xiàn)軍事目的的古代地道，是800年前宋朝時(shí)挖掘。在北雄縣等地也有類似發(fā)現(xiàn)。在一些古籍中，也有關(guān)于利用地道作戰(zhàn)、攻城的記載。在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)中的我國(guó)華北地區(qū)的大規(guī)模的地道戰(zhàn)，則更能說明我國(guó)地下空間在軍事上的應(yīng)用。
二、人防工程建設(shè)的成就
解放后，我國(guó)一直把人防建設(shè)列為國(guó)防建設(shè)的重要組成部分，我國(guó)的人防宗旨是為了防備敵人的突然襲擊、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)、減少國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失，以及在遭破壞地區(qū)消除空襲后果，保存國(guó)家戰(zhàn)爭(zhēng)潛力，支援長(zhǎng)期作戰(zhàn)，以奪取未來反侵略戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。我國(guó)人防經(jīng)過近50年的建設(shè)，已經(jīng)具備較完備的人防建設(shè)管理體系，各省市區(qū)縣都有相應(yīng)的人防管理部門，取得了巨大的人防建設(shè)成就。
我國(guó)人防建設(shè)根據(jù)國(guó)內(nèi)、國(guó)際的政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，經(jīng)過了幾次轉(zhuǎn)變與發(fā)展。1953年，第一次全國(guó)人防會(huì)議制定了“長(zhǎng)期準(zhǔn)備，重點(diǎn)建設(shè)”的方針。人防建設(shè)在“早打、大打、打核戰(zhàn)爭(zhēng)”的思想指導(dǎo)下，立足于應(yīng)付未來戰(zhàn)爭(zhēng)，建設(shè)了一些早期工程，單純備戰(zhàn)，這一時(shí)期的人防工程多以戰(zhàn)備為目的。開發(fā)在組織上采用“群眾路線”，在技術(shù)上強(qiáng)調(diào)“群眾創(chuàng)造”，缺乏整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，功能單一，質(zhì)量低，布局與城市建設(shè)脫節(jié)。
1978年，第三次全國(guó)人防會(huì)議制定了“全面規(guī)劃，突出重點(diǎn)，平戰(zhàn)結(jié)合，質(zhì)量第一”的方針，這個(gè)方針指明了人防必須走平戰(zhàn)結(jié)合的道路。從這以后，特別是在黨的十一屆三中全會(huì)以來，全國(guó)各人防重點(diǎn)城鎮(zhèn)認(rèn)真貫徹中央關(guān)于人防工作的方針、政策，取得了很大的成績(jī)，人防改革取得了成效。從八十年代初開始將一些人防工程以平戰(zhàn)結(jié)合的形式改造成商業(yè)活動(dòng)空間，質(zhì)量有很大的提高，使人防工作開始從只有戰(zhàn)備效益到獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，人防年總產(chǎn)值達(dá)15億3千多萬元。
1986年的“廈門會(huì)議”，進(jìn)行了人防建設(shè)與城市建設(shè)相結(jié)合工作座談，1987年國(guó)家人防委、建設(shè)部聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于加強(qiáng)人民防空建設(shè)與城市建設(shè)相結(jié)合工作的通知”，1988年又下發(fā)了《人防建設(shè)與城市建設(shè)相結(jié)合規(guī)劃編制辦法》。隨著人防工作指導(dǎo)思想的轉(zhuǎn)變，各地認(rèn)真貫徹了廈門會(huì)議精神，擬制了人防建設(shè)與城市建設(shè)相結(jié)合規(guī)劃，按照相結(jié)合規(guī)劃要求，全國(guó)各地不斷涌現(xiàn)出許多社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)備三個(gè)效益顯著的大中型地下工程，如：上海人民廣場(chǎng)地下商城的再開發(fā)，北京市西單商業(yè)區(qū)的再開發(fā)，沈陽新客站地區(qū)的開發(fā)，吉林、長(zhǎng)春、哈爾濱等城市地下街的建設(shè)，大連體育場(chǎng)前地下停車庫和商城、哈爾濱紅博廣場(chǎng)地下商城，還有鞍山、西安、石家莊、鄭州、武漢、重慶等城市的站前廣場(chǎng)的再開發(fā)，蘭州市中心廣場(chǎng)的再開發(fā)等。這些工程的特點(diǎn)是，內(nèi)環(huán)境在注意平戰(zhàn)結(jié)合的同時(shí)，更多考慮平時(shí)使用的美觀和舒適，發(fā)揮平時(shí)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)效益，外環(huán)境方面與城市公民和形態(tài)相結(jié)合，使得我國(guó)人防工程建設(shè)與利用水平有了質(zhì)的飛躍。
這三個(gè)階段性轉(zhuǎn)變，說明我國(guó)的人防建設(shè)已開始進(jìn)入具有中國(guó)特色的健康發(fā)展軌道上來。隨著《人民防空法》的堅(jiān)決執(zhí)行，我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的發(fā)展及以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的政策進(jìn)一步貫徹，每年的人防面積與城市各類辦公、住宅面積成比例地增加，人防工程很好地貫徹了“平戰(zhàn)結(jié)合”的戰(zhàn)略方針，全國(guó)人防工程的平時(shí)使用率已達(dá)50%以上，有些城市更高，如上海，已達(dá)60%以上，發(fā)揮了巨大的戰(zhàn)備、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
三、城市地下空間開發(fā)利用
八十年代末、尤其進(jìn)入九十年代以來，我國(guó)城市地下空間利用在國(guó)際、國(guó)內(nèi)城市建設(shè)與發(fā)展的形勢(shì)下，開始向可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。1988年，第三屆國(guó)際地下空間學(xué)術(shù)會(huì)議在我國(guó)同濟(jì)大學(xué)召開。在這次大會(huì)上，首次提出城市地下空間的概念，明確其在城市建設(shè)與發(fā)展中的重要地位，是城市地下空間開發(fā)利用的一個(gè)里程碑。1991年，《東京宣言》提出：21世紀(jì)是人類地下空間開發(fā)利用的世紀(jì)。國(guó)際隧協(xié)提出的口號(hào)是“為了城市的可持續(xù)發(fā)展，更好地利用地下空間”，并為聯(lián)合國(guó)擬了題為“開發(fā)地下空間，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展”的文件，于1996年22屆年會(huì)上，“隧道工程和地下空間在可持續(xù)發(fā)展中的地位”被確定為主題。1997年在加拿大蒙特利爾召開 了第六屆地下空間國(guó)際會(huì)議，其主題是“明天——室內(nèi)的城市”；1998年在莫斯科召開以“地下城市”為主題的地下空間國(guó)際會(huì)議，展現(xiàn)了地下空間在城市今后發(fā)展中的景象，再次論證了地下空間在城市可持續(xù)發(fā)展中的作用與地位。在國(guó)內(nèi)，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口急劇膨脹，許多城市都不同程度地出現(xiàn)了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎(chǔ)設(shè)施落后、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等城市病，給人們居住生活帶來很大影響，也制約城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，成為我國(guó)現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙。在這樣的背景下，我國(guó)城市地下空間發(fā)展由九十年代前的人防工程建設(shè)轉(zhuǎn)變到九十年代以“城市可持續(xù)發(fā)展”為目標(biāo)的地下空間開發(fā)利用的發(fā)展戰(zhàn)略上來。
1、“人防”向“民防”轉(zhuǎn)變
進(jìn)入九十年代中后期，考慮到以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的方針及國(guó)內(nèi)國(guó)際形勢(shì)，尤其是經(jīng)歷了1998年我國(guó)遭受百年未遇的洪水災(zāi)害以后，更加促進(jìn)了在我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用方面占主體地位的人防工程向民防工程轉(zhuǎn)變，
人防工程向民防工程的轉(zhuǎn)變，即由防止戰(zhàn)爭(zhēng)災(zāi)害為主轉(zhuǎn)向防止人為災(zāi)害（包括戰(zhàn)爭(zhēng)災(zāi)害）和自然災(zāi)害的更廣泛的災(zāi)害對(duì)象為主，防災(zāi)的廣度與深度得以加強(qiáng)。這是意義深遠(yuǎn)的平戰(zhàn)結(jié)合，也是國(guó)際流行的體制，它將對(duì)提高我國(guó)城市平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的整體防災(zāi)能力，產(chǎn)生巨大作用。目前我國(guó)東北、上海、深圳、嘉興等地的人（民）防部門都在探索向民防轉(zhuǎn)變的形式與內(nèi)容，承擔(dān)省、市政府賦予的部分防災(zāi)救災(zāi)任務(wù)?？梢灶A(yù)見，民防將是人防的延續(xù)與發(fā)展，將在城市地下空間開發(fā)利用的新趨勢(shì)中發(fā)揮更有成效的作用。
2、改善交通，繁榮區(qū)域經(jīng)濟(jì)
地下空間的開發(fā)利用，已成為我國(guó)大城市立體化交通、提高運(yùn)行效率的前提。我國(guó)已有北京、天津、上海、廣州等城市建造使用地鐵，有十幾個(gè)城市在報(bào)批建造地鐵。就地鐵已投入使用的幾個(gè)城市看，以地鐵為動(dòng)力發(fā)展軸，沿線又規(guī)劃建設(shè)了多種形式的地下街、地下車庫等地下工程。這些地下空間設(shè)施在完善交通的同時(shí)，也帶動(dòng)商業(yè)中心地區(qū)、地鐵站地區(qū)地下空間的開發(fā)，并進(jìn)一步繁榮了區(qū)域經(jīng)濟(jì)。
3、地下室利用
建筑物地下室在城市地下空間中占有很高的比例，據(jù)統(tǒng)計(jì)（以上海市為例），非人防地下空間中，60%都是建筑物的地下室或半地下室。
尤其近十年來，我國(guó)高層建筑發(fā)展迅速，數(shù)量、高度增長(zhǎng)之快令世人矚目，與高層建筑同建的地下室數(shù)目也同樣增長(zhǎng)，而且面積較大。僅上海市近3000幢高層建筑下面就有近3000處，每個(gè)地下室的平均面積達(dá)到500平方米以上。鑒于目前許多地下室利用還不夠理想，城市空間緊缺與城市功能不足，我國(guó)各城市的地下室管理部門正在探索多種高效利用地下室的途徑。
4、舊城保護(hù)
城市發(fā)展是一個(gè)漸進(jìn)的過程，大部分空間拓展都要在原有的脈絡(luò)中進(jìn)行，不可避免地與原有空間設(shè)施發(fā)生重疊與沖突。而城市地下空間在舊城保護(hù)與更新中發(fā)揮了較好的作用。
我國(guó)擁有眾多歷史文化名城，而且很多都是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市，如，北京、上海、廣州、西安、南京等等。這些城市都有大量需要保護(hù)的舊城地區(qū)。隨著大城市不斷提高的舊城保護(hù)意識(shí)與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾增加，地下空間的開發(fā)利用對(duì)舊城的更新改造和再生循環(huán)發(fā)揮著重要作用。
西安鐘鼓樓廣場(chǎng)是一個(gè)典型實(shí)例，它位于西安市中心，集地下空間資源有效利用、舊城改造、保護(hù)文物古跡、改善生態(tài)環(huán)境、繁華商貿(mào)旅游、緩解交通矛盾等多種作用于一身，是近年我國(guó)成功利用地下空間非常典型的代表。該地區(qū)原是城市的商業(yè)中心，近年來面臨商業(yè)拓展需要，但考慮到保護(hù)建筑的問題，不宜建設(shè)大體量的商業(yè)建筑，因此設(shè)計(jì)時(shí)在廣場(chǎng)下設(shè)置了兩層地下商場(chǎng)，將大量商業(yè)空間下移，減小了地面商業(yè)建筑的體量。同時(shí)在地下商場(chǎng)一側(cè)設(shè)置了一個(gè)大型下沉廣場(chǎng)，使其完全開放，形成了一個(gè)低于周圍城市道路的良好活動(dòng)空間。下沉廣場(chǎng)還連接著周圍多條地下街道，解決了廣場(chǎng)被城市道路隔離的問題。
5、發(fā)展商業(yè)
我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用的初期就已經(jīng)注意到結(jié)合商業(yè)發(fā)展，從目前的趨勢(shì)看，地下空間內(nèi)的商業(yè)功能正在向大型化、高品味、多功能方向發(fā)展。在發(fā)展過程中，改善了地下空間環(huán)境、改變了人們對(duì)地下空間的傳統(tǒng)觀念，從而進(jìn)一步促進(jìn)了地下空間的發(fā)展。這些發(fā)展具體表現(xiàn)在：
（1）地鐵車站內(nèi)部商業(yè)日趨豐富，使早期地鐵車站基本沒有商業(yè)空間的現(xiàn)象得到了改變，地鐵車站也從單純的運(yùn)輸工具變成了社會(huì)生活的場(chǎng)所。上海市地鐵車站基本采用雙層車站的模式，地下一層為站廳，站廳內(nèi)均設(shè)有小型零售商業(yè)，如書攤、自動(dòng)販賣機(jī)、食品、服飾等等；大型車站還進(jìn)一步放大站廳，設(shè)置了快餐、咖啡室、茶坊、商場(chǎng)、旱冰館、舞廳等功能，極受市民歡迎。
（2）新建的幾處地下街環(huán)境質(zhì)量有了很大的提高，一改以往地下環(huán)境較地面同類設(shè)施差的狀況。近幾年建成的上海人民廣場(chǎng)地下街、大連勝利廣場(chǎng)地下街等，步道兩旁的落地櫥窗和精美商店，使步行活動(dòng)興致盎然，環(huán)境質(zhì)量可與國(guó)外著名地下街相媲美。大連市的勝利廣場(chǎng)，占地面積2.7萬平方米。建筑面積達(dá)14.07萬平方米。地面為羅馬式下沉廣場(chǎng)，地下建有三層及一夾層，是一座集百貨、餐飲、娛樂、休閑、觀光為一體的綜合性商業(yè)中心，也取得了可觀的效益。
（3）新近建設(shè)的地鐵車站周圍的商業(yè)建筑，已經(jīng)開始注意到如何充分利用地鐵人流發(fā)展商業(yè)的巨大商機(jī)。如上海市地鐵一號(hào)線徐家匯地鐵車站周圍，共有百勝、太平洋百貨灘海店、太平洋百貨徐匯店、東方商廈、名品商廈5家大型商場(chǎng)，設(shè)有4層地下商場(chǎng)與地下車站直接相連。調(diào)查表明，這些商場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)效果均優(yōu)于沒有與地鐵相連的商業(yè)設(shè)施。
四、地下工程的關(guān)鍵技術(shù)
我國(guó)在地下空間開發(fā)過程中，發(fā)展了非常成熟的地下工程技術(shù)，其中具有代表性的是下列三項(xiàng)技術(shù)：
1、明挖技術(shù)（基坑技術(shù)）
隨著我國(guó)地下空間的發(fā)展，地下工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模也迅速增大，產(chǎn)生了大量的深基坑工程，并形成了種類齊全的多種基坑圍護(hù)開挖技術(shù)。從支撐技術(shù)上形成并發(fā)展了重力式、支撐式、土錨式、土釘式等多種技術(shù)，從圍護(hù)工法上形成并發(fā)展了簡(jiǎn)易圍護(hù)墻法、木板樁法、鋼板樁法、鋼管樁法、灌注樁法、地下連續(xù)墻法、逆作法（又叫蓋挖法）等多種工法?；庸こ痰脑O(shè)計(jì)理論、計(jì)算方法也得到不斷改進(jìn)，基坑工程的設(shè)計(jì)規(guī)范也有一定的發(fā)展。
九十年代以來，基坑工程規(guī)模不斷加大，深度不斷加深，與建筑物等已有設(shè)施距離越來越近，推動(dòng)了深基坑工程的設(shè)計(jì)向更高水平邁進(jìn)，使我國(guó)基坑工程的設(shè)計(jì)施工進(jìn)入環(huán)境設(shè)計(jì)階段，促進(jìn)了時(shí)空效應(yīng)基坑工法的生產(chǎn)與應(yīng)用，并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
該方法考慮時(shí)空效應(yīng)，科學(xué)地利用土體自身的控制地層位移的潛力，以解決軟土深基坑穩(wěn)定和變形問題。這種方法的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)與施工密切結(jié)合。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)參數(shù)（如被動(dòng)區(qū)水平抗力系數(shù)K）的取值從現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)來確定；施工中,開挖與支撐的施工工序基本是按分塊、分層、分步、對(duì)稱、平衡的原則制定，并以科學(xué)的施工工藝，有效地控制基坑的變形。
2、暗挖技術(shù)（以隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)為代表）
在我國(guó)，大量的線形地下空間均是以暗挖法形成的。其中兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，適于軟土（巖）地區(qū)的盾構(gòu)法與適于硬土（巖）地區(qū)的新奧法（及礦山法）在我國(guó) 均有較大的應(yīng)用與發(fā)展。
1）盾構(gòu)法
我國(guó)自六十年代研究開發(fā)盾構(gòu)技術(shù)以來，已成功地采用盾構(gòu)施工技術(shù)修建了幾十條車行和水工隧道，盾構(gòu)機(jī)械裝備從早先的機(jī)械式盾構(gòu)、網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)，在引進(jìn)和消化國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展到今天的上壓平衡盾構(gòu)（EPB）、泥水加壓式平衡盾構(gòu)。隧道襯砌設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)理論大致經(jīng)歷了起步階段（主要是借鑒國(guó)外的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行剛性襯砌設(shè)計(jì)）、柔性襯砌階段和目前正在進(jìn)行的以地層移動(dòng)理論研究為主的階段，其集中在對(duì)隧道的縱向變形及隧道縱橫向內(nèi)力、變形的影響問題、襯砌厚度偏大問題、管片寬度偏小問題、縱向拼裝錯(cuò)縫問題等方面的研究和開發(fā)。
2）從礦山法到新奧法
我國(guó)在硬巖中開發(fā)地下空間取得舉世矚目的成就，擁有世界上最多的山嶺隧道。在近幾年的成昆鐵路、京九鐵路及秦嶺隧道建設(shè)與開發(fā)中，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外各種設(shè)計(jì)施工的招投標(biāo)及研發(fā)，使得我國(guó)的硬巖地下空間開發(fā)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，形成設(shè)計(jì)理論先進(jìn)、施工技術(shù)完備的硬巖中地下空間開發(fā)技術(shù)。從設(shè)計(jì)方法上，從巖體松散壓力控制設(shè)計(jì)的礦山法發(fā)展到巖體變形壓力控制設(shè)計(jì)的新奧法 ，并且利用各種計(jì)算機(jī)數(shù)值法，對(duì)巖體中的變形受力機(jī)理能夠進(jìn)行比較準(zhǔn)確的計(jì)算與預(yù)測(cè)。在施工技術(shù)上，由鉆孔爆破法發(fā)展到TBM機(jī)法，施工機(jī)械化程度越來越高，噴錨與混凝土支護(hù)技術(shù)得到極大進(jìn)步，開挖斷面靈活多樣，同時(shí)其他輔助技術(shù)，如巖爆預(yù)測(cè)技術(shù)、開挖面前方巖性與地下水探測(cè)技術(shù)等都有巨大進(jìn)步。
3、托換技術(shù)
我國(guó)城市的密集與空間的緊張，在地下空間開發(fā)利用中，遇到大量的設(shè)施沖突、空間交叉及文物和環(huán)境等需要保護(hù)的情況，由此促進(jìn)了托換技術(shù)的發(fā)展。托換技術(shù)是解決對(duì)原有建筑的地基需要處理和基礎(chǔ)要加固的問題，和解決在原有建筑基礎(chǔ)下需要修建地下工程以及鄰近需要建造新工程而影響到原有建筑物的安全等問題的技術(shù)總稱。
在我國(guó)大量的地下工程實(shí)踐中，發(fā)展了基礎(chǔ)擴(kuò)大托換、坑式托換、預(yù)試樁托換、壓入樁托換、打入樁或灌注樁托換、樹根樁托換、錨桿靜壓樁托換、基礎(chǔ)加壓糾偏法托換、基礎(chǔ)減壓和加強(qiáng)剛度法托換、化學(xué)加固法托換、地下鐵道穿越托換和結(jié)構(gòu)物的遷移等門類齊全的多種托換技術(shù)，在城市建設(shè)和地下空間開發(fā)中發(fā)揮著不可替代的重大作用。
五、立法與管理
進(jìn)入九十年代以后，我國(guó)注意到地下空間的科學(xué)合理開發(fā)利用與管理，對(duì)于城市可持續(xù)發(fā)展的重要性，逐步著手法規(guī)的制訂工作。
1991年4月建設(shè)部在武漢召開了第一次全國(guó)城建人防工作會(huì)議，提出：我國(guó)城市地下空間的開發(fā)建設(shè)要加強(qiáng)管理，要走上法制軌道。1991年12月在云南召開的第一次全國(guó)城市地下空間開發(fā)利用研討會(huì)上，專家呼吁加快地下空間建設(shè)的立法工作。1992年12月在廣西召開的第二次全國(guó)城市地下空間開發(fā)利用研討會(huì)上，對(duì)城市地下空間管理的立法問題進(jìn)行了專題研究。1993年列入建設(shè)部立法計(jì)劃，并組織了由山東省建委、大連市規(guī)劃局、西安市規(guī)劃局、武漢市建委、同濟(jì)大學(xué)等單位參加的起草小組，1995年8月份完成草稿。建設(shè)部先后在1995年10月、1996年5月、12月召開了三次有城建、規(guī)劃、人防等管理部門以及科研機(jī)關(guān)、大專院校專家參加的論證和審定會(huì)，并征求了各地各部門的意見，進(jìn)行了多次協(xié)調(diào)和修改，完成了《城市地下空間開發(fā)利用管理規(guī)定》，并于1997年10月24日經(jīng)建設(shè)部常務(wù)會(huì)議通過，1997年12月1日起施行。
《城市地下空開發(fā)利用管理規(guī)定》的頒布，為我國(guó)城市地下空間的規(guī)劃、建設(shè)和管理提供了法律依據(jù)。但是，從具體實(shí)施看，我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用與其他城市建設(shè)活動(dòng)相比，政策法規(guī)還是比較欠缺。為此，建設(shè)部主管部門和各省市地下空間主管部門正在建立與完善地下空間管理法規(guī)體系，包括：
1、建立健全城市地下空間開發(fā)利用建設(shè)過程中的各項(xiàng)管理法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情對(duì)城市地下空間資源的綜合開發(fā)利用制定規(guī)劃、設(shè)計(jì)規(guī)范、管理規(guī)程、法規(guī)；
2、許多地方正在加快地方立法，結(jié)合實(shí)際抓緊制定具體實(shí)施辦法；
3、研究制定優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)社會(huì)各方面力量來開發(fā)利用地下空間，在這點(diǎn)上，許多城市做了有益的探索；
4、制定適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的開發(fā)利用地下空間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，目前我國(guó)已基本具備了制定這類工程建設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的條件；
5、制訂城市地下空間規(guī)劃。我國(guó)西安、青島等城市已編制了城市地下空間規(guī)劃；
6、完善管理體制，密切協(xié)同配合。開發(fā)利用城市地下空間是一項(xiàng)新的綜合事業(yè)，在建設(shè)管理上存在許多職能交叉的問題，需要加強(qiáng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，因此要從立項(xiàng)、規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理質(zhì)量驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)探索建立“一條龍”管理體制及操作方式；
7、進(jìn)行地下空間開發(fā)利用技術(shù)研究與交流，這是保證地下空間開發(fā)利用事業(yè)健康發(fā)展的必不可少的技術(shù)支撐。我國(guó)在近年通過召開多次地下空間學(xué)術(shù)交流會(huì)、動(dòng)態(tài)報(bào)告會(huì)、國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)等形式，有力地推動(dòng)了地下空間開發(fā)利用的技術(shù)交流與發(fā)展。
六、科學(xué)研究
地下空間開發(fā)利用的研究，涉及到土力學(xué)、基礎(chǔ)工程學(xué)、機(jī)械、材料、心理、生理、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)管理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、環(huán)境、市政等十幾個(gè)學(xué)科，具有很強(qiáng)的綜合性與實(shí)踐性，需要研究者、開發(fā)者、政府共同參與。在過去的20年間，我國(guó)研究單位、生產(chǎn)單位、大專院校等對(duì)我國(guó)地下空間的開發(fā)利用進(jìn)行了較為廣泛的研究，取得了一定的成果，這些研究與當(dāng)時(shí)地下空間開發(fā)利用的水平及國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平是相適應(yīng)的。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，一些大城市不同程度地產(chǎn)生了因城市空間緊張、土地緊缺而導(dǎo)致的各種“城市病”，因此對(duì)城市地下空間開發(fā)利用提出越來越高的期望與要求。鑒此，為了適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及城市可持續(xù)發(fā)展的需要，還須重點(diǎn)研究下面的課題與內(nèi)容：
1、城市地下空間規(guī)劃理論
隨著地下空間開發(fā)利用規(guī)模的日益擴(kuò)大，地下空間開發(fā)利用在技術(shù)上的復(fù)雜性將會(huì)越來越大，為此必須通過地下空間規(guī)劃來保證城市上下部以及各種地下空間設(shè)施之間的協(xié)同發(fā)展，研究制定地下空間開發(fā)利用規(guī)劃已顯得十分必要和緊迫。城市地下空間規(guī)劃應(yīng)是城市總體規(guī)劃的有機(jī)組成部分，在宏觀上應(yīng)能與城市的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)保持一致；在技術(shù)上應(yīng)能夠使地下空間與地面空間協(xié)調(diào)發(fā)展，并協(xié)調(diào)各類地下空間設(shè)施的各種相互空間關(guān)系、建設(shè)時(shí)序關(guān)系等。
2、地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與實(shí)用技術(shù)
隨著地下空間開發(fā)利用規(guī)模的日益擴(kuò)大，傳統(tǒng)的地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論遇到了許多新的技術(shù)難題，在軟土地層地區(qū)，地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的探索和研究，重點(diǎn)應(yīng)為基坑與軟土隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。
（1）基坑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論
城市地下空間的開發(fā)利用，在很大程度上是以基坑工程的充分發(fā)展為前提條件的。同時(shí)，隨著地下工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模迅速增大，產(chǎn)生了大量深基坑工程。今后基坑工程施工時(shí)對(duì)保護(hù)城市周圍環(huán)境的要求將會(huì)更高，在設(shè)計(jì)方法上應(yīng)從傳統(tǒng)的強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂圃O(shè)計(jì)。為此在設(shè)計(jì)理論上應(yīng)探索設(shè)計(jì)與施工密切結(jié)合的設(shè)計(jì)理論，同時(shí)應(yīng)注意到基坑工程施工過程中，土壓力不是固定不變的。另一方面，為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算基坑的變形，必須重視工程實(shí)踐，提倡利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的資料來反分析基坑設(shè)計(jì)所需要的計(jì)算參數(shù)，而其中要突出土體參數(shù)的研究。
（2）軟土隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論
在城區(qū)軟土地層中采用盾構(gòu)法施工時(shí)，由于對(duì)環(huán)境影響較小，其施工費(fèi)用一般不受深度因素和覆土深淺的影響；在同等深度條件下，盾構(gòu)法與明挖法施工相比，較為經(jīng)濟(jì)合理。而目前，軟土隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，與進(jìn)展較大的盾構(gòu)機(jī)械技術(shù)相比，襯砌等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論還有必要進(jìn)一步研究發(fā)展。
（3）地下空間的環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)及生理心理
我國(guó)以往的地下空間開發(fā)利用，對(duì)于地下空間的室內(nèi)環(huán)境重視不夠。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們對(duì)地下空間的環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求，為此在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究層次，應(yīng)對(duì)平時(shí)人在地下空間中的心理、生理及行為特征進(jìn)行探索和研究（生理方面包括空氣濕度、通風(fēng)、電氣照明及采光、聲音及空氣成分等，心理方面包括地下感、心理活動(dòng)、情緒、偏見、文化感、健康感等），并以此為基礎(chǔ)建立以人為本的地下空間室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)理論；在應(yīng)用技術(shù)層次，應(yīng)逐步研究開發(fā)一些適合我國(guó)國(guó)情的新技術(shù)、新材料以及高新技術(shù)設(shè)備，如陽光引入技術(shù)及設(shè)備等。
3、地下空間工程安全與防災(zāi)救災(zāi)技術(shù)
地下空間既有能夠抵御空襲、地震等各種人為與自然災(zāi)害的一面，又有自身發(fā)生災(zāi)害時(shí)難以救援的特點(diǎn)，隨著地下空間開發(fā)利用規(guī)模與開發(fā)利用層次的提高，地下空間的工程安全防災(zāi)救災(zāi)技術(shù)變得越來越重要。在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究層次，應(yīng)重點(diǎn)研究掌握在災(zāi)害發(fā)生時(shí)人在地下空間的心理與行為規(guī)律，以此為基礎(chǔ)建立相應(yīng)的防災(zāi)及誘導(dǎo)設(shè)計(jì)理論；在應(yīng)用技術(shù)層次，逐步研究開發(fā)相應(yīng)的高新技術(shù)設(shè)備，如地下空間中火災(zāi)的自動(dòng)探測(cè)、報(bào)警與滅火系統(tǒng)，地下空間的澇災(zāi)防御技術(shù)與設(shè)備、地下結(jié)構(gòu)襯砌的修復(fù)技術(shù)與設(shè)備等。
4、地下空間開發(fā)利用的法規(guī)與管理維護(hù)
為了實(shí)施城市地下空間資源的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理，必須加強(qiáng)相關(guān)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，逐步建立和完善城市地下空間資源保護(hù)與管理的法規(guī)體系以及地下建筑設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，如城市地下空間資源的開發(fā)、保護(hù)與管理法規(guī)體系，地下空間資源的使用政策，地下工程使用維護(hù)管理等。
5、城市地下空間開發(fā)利用的環(huán)境保護(hù)技術(shù)
地下空間的開發(fā)利用是城市可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，在地下空間開發(fā)利用過程中，同樣要堅(jiān)持可持續(xù)的發(fā)展觀，為此必須加強(qiáng)地下空間開發(fā)利用過程中環(huán)境保護(hù)技術(shù)的研究，如工程廢棄土與泥漿的處理、利用技術(shù)，軟土地下工程施工對(duì)鄰近設(shè)施及周圍環(huán)境的影響預(yù)測(cè)和保護(hù)控制技術(shù)，地下空間開發(fā)利用對(duì)地下水及地層中其他資源的影響與保護(hù)控制技術(shù)等。
6、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益研究
無論從制定開發(fā)法規(guī)政策等政府行為來說，還是從開發(fā)商直接投資來說，地下空間開發(fā)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益狀況都是一個(gè)必須考慮的前提。因此，必須針對(duì)不同地下空間開發(fā)項(xiàng)目，加強(qiáng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益研究。
7、平戰(zhàn)結(jié)合與轉(zhuǎn)換技術(shù)
我國(guó)大量的地下空間是由人防工程轉(zhuǎn)換而來，即使是非防護(hù)的地下空間，研究分析表明，主體也有一定的防護(hù)能力，因此不僅要進(jìn)行人防工程的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換研究，還要進(jìn)行非人防工程的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換研究。通過對(duì)各類地下工程的防護(hù)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究與其主體防護(hù)能力相當(dāng)?shù)母鞣N口部及薄弱部分的封賭轉(zhuǎn)換措施，對(duì)我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與整體防護(hù)無疑具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和防災(zāi)效益。
七、地下空間開發(fā)利用展望
發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)地下空間的歷史表明，當(dāng)各國(guó)人均國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）達(dá)到500美元以后，就進(jìn)入開發(fā)利用地下空間階段；人均國(guó)民生產(chǎn)總值超過3000美元，開發(fā)利用地下空間達(dá)到高潮。我國(guó)現(xiàn)階段人均國(guó)民生產(chǎn)總值已超過600美元，沿海地區(qū)人均國(guó)民生產(chǎn)總值超過1000美元，上海、廣州等地區(qū)人均國(guó)民生產(chǎn)總值已超過3000美元。同時(shí)，我國(guó)人口眾多，土地資源十分緊缺，僅為世界平均水平的1/3。我國(guó)一些大城市人口壓力、交通擁擠和環(huán)境污染的程度不亞于六十年代發(fā)達(dá)國(guó)家的城市。進(jìn)入九十年代以后，我國(guó)大城市地價(jià)將繼續(xù)上揚(yáng)；不久的將來將進(jìn)入人口密集、老齡化、生活快節(jié)奏的時(shí)期。鑒此，城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是努力建造方便、安全、舒適、富有發(fā)展動(dòng)力的高品位的城市，以適應(yīng)21世紀(jì)的生活方式。開發(fā)利用城市地下空間資源是完善城市功能設(shè)施、高效使用土地、方便生產(chǎn)生活、滿足未來城市要求的唯一途徑。
實(shí)踐表明，我國(guó)許多城市已進(jìn)入開發(fā)利用地下空間的階段，部分大城市已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)高潮。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展、城市化水平的提高及城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹，開發(fā)利用城市地下空間越來越表現(xiàn)出巨大效益和潛力，我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用必將向現(xiàn)代化、國(guó)際化、科學(xué)化的方向發(fā)展。具體說來，我國(guó)城市地下空間開發(fā)利用事業(yè)將出現(xiàn)下述幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：
1、綜合開發(fā)利用的趨勢(shì)。城市地下空間開發(fā)利用將不再是滿足某一單項(xiàng)功能，將立足于城市的整體建設(shè)與功能要求，是多項(xiàng)城市功能的整合共容，如滿足交通、商業(yè)、供給與環(huán)境等的大型綜合體。同時(shí)，也不再是一種空間形態(tài)的孤立，而是由點(diǎn)、線、面、體等多種形態(tài)的空間靈活組合貫通的有機(jī)的、豐富的空間整體。
2、規(guī)劃與設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。建立在城市可持續(xù)發(fā)展與城市三維立體發(fā)展的戰(zhàn)略思路上，將地下空間作為城市三維發(fā)展的一個(gè)維度，地下空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)理論將會(huì)逐步充實(shí)完善，其將指導(dǎo)城市科學(xué)地向地下延伸。
3、開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)目前的地下空間開發(fā)的土木技術(shù)已接近或處于世界先進(jìn)水平，但涉及到一些關(guān)鍵輔助設(shè)備等技術(shù)，如機(jī)具技術(shù)、計(jì)算機(jī)與電氣控制技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等等，與世界先進(jìn)水平還有大的差距，會(huì)影響到地下空間開發(fā)的規(guī)模與成本，將來隨著對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和加大研制開發(fā)的投入，將會(huì)逐步縮小這些差距。
4、法規(guī)與管理維護(hù)越來越完善。不僅有完備的法規(guī)、政策及管理措施和先進(jìn)的維護(hù)技術(shù)水平，還將形成一整套推動(dòng)地下空間綜合開發(fā)利用的實(shí)體和管理部門。
5、環(huán)境要求與環(huán)境控制將被更加重視，相應(yīng)技術(shù)工藝日益成熟。無人的城市地下空間設(shè)施會(huì)更加安全、高效，有人的城市地下空間設(shè)施會(huì)更加舒適、美觀，地下空間內(nèi)環(huán)境中的造景、幻境及地面環(huán)境模擬等技術(shù)會(huì)大大發(fā)展。同時(shí)，將更多地從環(huán)境保護(hù)、城市景觀保護(hù)和歷史文物保護(hù)的角度開發(fā)利用城市地下空間。
6、新工藝與新材料不斷涌現(xiàn)。為了降低城市地下空間開發(fā)的成本與難度，并適應(yīng)多種形態(tài)的地下空間的組合，滿足多種設(shè)施功能的交叉與共容，高效、經(jīng)濟(jì)的施工工藝將會(huì)不斷產(chǎn)生，尤其是機(jī)械挖掘技術(shù)與施工自動(dòng)化技術(shù)會(huì)有較大進(jìn)步。同時(shí)，新的建筑裝飾材料尤其是地下防水與環(huán)境改善的材料也會(huì)不斷涌現(xiàn)。
