日本地下空間的開發(fā)和利用

任 彧 劉 榮

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

日本地下空間的開發(fā)和利用

任 彧 劉 榮

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

介紹了2016年在日本進行地下空間開發(fā)考察成果。文章重點介紹了日本在地下綜合管廊、地下步行街和首都圈外圍排水道等方面的發(fā)展情況。解決城市交通矛盾是日本地下空間規(guī)劃建設的主要原因和出發(fā)點。日本的地下空間采用分層開發(fā)模式，商業(yè)街設置于淺層，結合交通樞紐綜合高效利用，具有舒適、安全、人性化等特點。排水系統(tǒng)的改造，對洪水調節(jié)取得實績。

綜合管廊 ；地下步行街；首都圈外圍排水道

0 引言

推進海綿城市建設、綜合利用地下空間資源，提高城市綜合承載能力，建設地下綜合管廊已經(jīng)成為我國的國家戰(zhàn)略，列入了《中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》。為了順應建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，提高地下空間設計水平，開闊設計人員視野，福建省建筑設計研究院于2016年1月組織專業(yè)人員重點考察了日本地下空間開發(fā)的情況，本文重點介紹了日本地下綜合管廊、地下步行街和首都圈外圍排水道等發(fā)展情況，旨在他山之石，可以攻玉。

1 日本的地下綜合管廊

近年來，隨著人民生活品質的提高，使得地下管線擴充需求日益迫切，傳統(tǒng)的直埋敷設方式使得超量的地下管線未進行規(guī)劃，布設情況錯綜復雜，容易造成施工期間的斷水斷電，對市民生活產(chǎn)生相當大的干擾。市政管線對道路依存程度極高，因此有必要考慮在重要路段設置綜合管溝，供各管線單位使用，將原本各自單獨埋設市政、電力、通訊、燃氣、給排水等各種管線集中在一起，方便實施統(tǒng)一建設和管理，避免反復挖掘影響地面交通的麻煩和高昂費用。

綜合管廊是現(xiàn)代市政管線建設的發(fā)展必然方向，對提升我國城市的基礎建設水平起著至關重要的作用，是城市建設的重大決策行為，具有不可逆性。綜合管廊在日本被稱為“共同溝”，根據(jù)其所收容的管線不同，可分為干線綜合管廊、支線綜合管廊、纜線綜合管廊(電纜溝)3種，如圖1所示。

圖1 綜合管廊示意

法國巴黎在1833年首次系統(tǒng)規(guī)劃城市排水網(wǎng)絡時，就開始建造“共同溝”。隨后這種先進的建造模式逐漸在世界主要城市中被應用：英國倫敦于1861年修造了寬3.66m、高2.32m的共同溝；德國漢堡于1890年開始建造共同溝。日本因人口密集度高、城市用地緊張，從1958年開始建造共同溝。隨著應用經(jīng)驗的積累,日本國會于1963年制定了《關于建設共同溝的特別措施法》,從法律層面規(guī)定了日本城市管理部門需在交通量大及未來可能擁堵的主要干道地下建設共同溝。

日本共同溝初期進展緩慢，主要原因是設置共同溝牽涉到眾多管線單位，難以達成共識。1991年開始，日本在國土交通省設立了管理共同溝的專門部門，負責推動共同溝的建設，并在數(shù)十年間對相關管理法規(guī)進行了多次修訂。

圖2和圖3為1968年建成的東京銀座共同溝的實景照片。該共同溝的主要特點在于：不僅將電力電纜、電信電纜、給排水管道以及燃氣管道收容在內，而且收容了交通信號系統(tǒng)和路燈系統(tǒng)的電纜。東京最重要的地下管廊系統(tǒng)由日比谷、麻布和青山地下綜合管廊構成。由于日比谷地區(qū)是日本中央政府各部門集中地,須確保電力、通信、供排水等公共服務不能中斷,因此日比谷地下綜合管廊的現(xiàn)代化程度非常高。采用盾構法施工的日比谷地下管廊設置于地面以下30m處,全長約1 550m,直徑約7.5m,其截面尺寸接近雙車道地下公路，可以承擔該地區(qū)所有的市政公共服務功能。在東京的核心城區(qū)內，日本橋、銀座、上北澤、三田等地也建有地下綜合管廊。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前在東京市區(qū)1 100km干線道路下修建的地下綜合管廊總長約為126km。

圖2 銀座共同溝

圖3 銀座共同溝內景

在日本，共同溝被認為是城市公共設施的重要組成部分，其規(guī)劃、建設和運營由各地市建設局統(tǒng)一負責，管廊的建設成本主要由地方政府承擔。管線單位只承擔管線直接布設費用。共同溝建成后，管理維護費用由政府和各加入共同溝管線單位分攤，通常政府承擔比例大于50%。

日本都市化發(fā)展的經(jīng)驗證明，共同溝的建設可以適應城市高密度化發(fā)展的趨勢。共同溝在安全性、經(jīng)濟性、改善城市交通、方便城市生命線工程公共管理以及環(huán)境保護等方面可以發(fā)揮顯著的優(yōu)勢。

(1)充分發(fā)揮道路的交通功能

通過建設共同溝可以避免管線建設導致的道路多次挖填，減少道路的維護保養(yǎng)費用，延長路面的壽命，確保城市道路交通的效率。

(2)可以提高道路空間的利用率

由于在共同溝中集中敷設道路的附屬設施, 可以優(yōu)化管線的空間布局，提高空間利用率。

(3)保證生命線工程的安全

維護管理人員利用共同溝內設置的巡視、檢修空間,可方便定期進行管線的巡視、檢查和維修管理， 因此可以確保各種重要管線的正常工作。同時，為提高城市管理的信息化水平，在共同溝內可以設置進行管線監(jiān)控的智能化信息系統(tǒng)。

(4)改善城市環(huán)境

隨著電線、有線電話線路的地下化, 可以美化城市環(huán)境。

(5)增強城市的防災能力

在遭受臺風、地震等災害時, 由于各種生命線設施設置在共同溝內,避免由于線桿折斷、傾倒等原因而造成的二次災害。由于不存在架空線路,在進行火災救援時, 可以提高救援效率, 將火災損失控制在最小范圍內。

2 日本的地下空間設計

日建設計集團創(chuàng)業(yè)于1900年，業(yè)務涉及建筑、城市及環(huán)境領域等，擁有2 000多人來自不同領域的專家和技術人員，除了建筑設計、結構、設備等基本業(yè)務外，還積極從事項目管理和資產(chǎn)管理(Property Management)業(yè)務。提供國際水準的項目運營和專業(yè)技術，迄今為止已經(jīng)在40多個國家擁有20 000多件的作品。

日建設計集團是福建省建筑設計研究院的技術合作單位，與其在福建建設銀行總部大樓、福建興業(yè)銀行總部大樓等項目上有深度的交流和合作。雙方具有良好的溝通渠道和合作氛圍。調研組與日建設計方面的田中舍人工學博士、清田文雄主任等專家就城市地下空間設計等方面進行了深入的學習交流。

日本都市地下空間開發(fā)利用項目大致可以分為三類。第一類是在私人土地下與地面建筑物同步設計并建設的地下空間；第二類是在道路、公園或綠地等公共土地下，具有交通、商業(yè)等功能的地下街；第三類是特定功能的地下市政基礎設施，如綜合管溝、市政管道和蓄水池等建(構)筑物。

1927年在東京神田誕生了日本最早的地下街，至2010年日本全國的地下街已發(fā)展到65處(如包括建在私有土地下的，以商店為主的準地下街，則有83處)。這些地下街大都建造在城際交通的交通樞紐附近。為實現(xiàn)交通的立體交叉提高機動車與行人的通行效率，地下街均采用了人行通道與地下商店和交通換乘相結合的一體化綜合開發(fā)模式。

地下街主要分布在東京都、大阪市、名古屋市、橫濱市、神戶市、京都市及福岡市等大城市。這些地下街的平均建筑面積約30 000m2左右，規(guī)模較大的地下街有：東京都的八重洲地下街總建筑面積為73 000m2，大阪市的水晶長堀地下街總建筑面積為82 000m2。

根據(jù)地下街的主要設施構成不同，可分為設停車場和不設停車場兩類[1]。對于設置停車場的地下街，商店、公共通道、停車場、設備間的建筑面積構成平均比例為19%、23%、40%、18%；作為對比，不設停車場的地下街比例為45%、35%、0%、20%。地下街的商業(yè)以投資效果明顯、集客能力強的業(yè)態(tài)為主，主要是服裝雜貨、餐飲、食品、便利店等4種，這4種業(yè)態(tài)所占比例分別為50%、35%、10%、5%。

地下街的通行利用率非常高，人流量巨大，具有極高的商業(yè)價值。在設有地下街的街區(qū)，地下、地上的步行交通量比例可達2∶3。日本地下街以除停車場面積外的單位建筑面積統(tǒng)計，日平均利用率為10.6人次/ m2。名古屋市的特如米娜地下街竟高達81.63人次/ m2。

日本人口密度大、都市化水平高，兼具交通與商業(yè)功能的地下街建設得到了政府的大力支持，發(fā)展水平高，已成為全球地下空間綜合利用最發(fā)達的國家，可以為其他國家城市的發(fā)展提供有益的借鑒。

3 日本的城市空間開發(fā)的管理制度

調研組拜訪了位于札幌的北海道廳建設部都市計劃科，與日本方面的有關政府官員進行了座談，重點了解了日本政府對于城市地下空間開發(fā)的管理制度。

隨著20世紀20～30年代日本第一條地下街的誕生和實際運營，針對地下設施內發(fā)生的事故，日本政府開始采取對應的措施，其標志是修改《道路法》，準許在道路的地下空間建設地下街。20世紀50年代后期，日本逐步增加地下街建設規(guī)模，然而在防災、衛(wèi)生、交通等方面開始出現(xiàn)諸多問題，迫使政府采取更多的應對措施及完善相應的法律體系，并加強道路地下空間開發(fā)利用的研究。1984年建設省設立了“道路地下空間活用研究會”，重點開展道路地下空間的規(guī)劃與管理、改革與立法、新技術開發(fā)等課題研究。

日本已在《憲法》《民法》《建筑基準法》《城市規(guī)劃法》《城市公園法》《道路法》《軌道法》《地方鐵道法》《共同溝特別措施法》《駐車場法》《河川法》以及《下水道法》等法律、法規(guī)中分別對地下空間的規(guī)劃、建設作出了詳細的規(guī)定。2000年頒布實施的《大深度地下公共使用特別措施法》進一步規(guī)范了深層地下空間開發(fā)的規(guī)劃、建設與管理。道路地下空間(地下街)作為城市中可供公益事業(yè)設施優(yōu)先建設，重要空間資源正在被有序地開發(fā)利用。此外，在道路地下空間占用的管理主體申請許可、占用費和補償費的核計與收取等方面進行了相關的詳細規(guī)定。

目前，由日本建設省、消防廳、警察廳、運輸省于1973年和1980年共同修訂的《地下街的使用》和《關于地下街的基本方針》以及由國土交通省制定的《大深度地下公共使用特別措施法》成為規(guī)范地下街建設的基本法律文件。

《地下街的使用》的主要內容包括：關于控制地下街的新建、擴建；關于既有地下街的防災改進措施；關于地下街的基本方針的制定；關于地下街聯(lián)絡協(xié)會的建立；各都、道、府、縣、大城市的地下街安全措施的調整及監(jiān)督機構的設置等。

《關于地下街的基本方針》的主要內容包括：關于地下街的新建、擴建；關于既有地下街的修繕(涉及調研現(xiàn)場、修繕指導以及資金籌措等)；要求地下街的店鋪規(guī)模盡可能控制在最小規(guī)模；要求地下街的地下道路單純化(減少商業(yè)活動的影響)；要求盡量取消飲食店等使用煙火的用途；關于防范火災的結構、設備及管理等。

《大深度地下公共使用特別措施法》是為了合理開發(fā)大深度地下空間，調整相關機構職能，以順利實施公共事業(yè)而制定的。主要內容包括：關于“大深度地下”的定義——從地面向下40m(非地下室建設利用的通常深度)在承載地基最淺部分加上10m的深度；關于適用的地區(qū)；關于適用的建設事業(yè)；關于基本方針；關于審批的行政機構與事項；關于必要條件與手續(xù)等。

日本是當前城市地下空間開發(fā)利用立法最為完善的國家。其在地下空間開發(fā)的整體性、系統(tǒng)性、設計、施工和綜合協(xié)調等方面均處于世界領先水平。日本對城市地下空間的開發(fā)正在由淺入深，構成由較為單一的道路市政設施逐步轉向包括道路兩側和城市商務交通樞紐等綜合化和集約化設施。

隨后，調研組對札幌市站前大道地下步行街進行了實地訪問。北海道冬季室外天寒地凍，于是便有了這種在溫暖地下行走購物的地下街。札幌的地下街四通八達，吃喝玩樂購物一應俱全。地下步行街位于札幌市主干道札幌站前大道正下方、連接地鐵南北線札幌站和大通站之間約520m距離的地下空間，如圖4所示。步行通過時間約10min。2011年開通后，在地下即可由JR札幌站直通至地鐵南北線薄野站以及舉辦眾多文娛活動的大通公園。通道兩側的“休憩空間”設置有桌椅和無線Wifi服務。在“休憩空間”和“路口廣場”有北海道各地的觀光宣傳資料，除了可以買到特產(chǎn)品和雜貨，還會舉行藝術品展覽等眾多文娛活動，通道已經(jīng)成為觀光、文化、藝術、體育等魅力信息的發(fā)布源。

圖4 札幌站前地下街實景

4 日本的“首都圈外圍排水道”

受臺風的影響，日本多數(shù)地區(qū)經(jīng)常遭遇強降雨。因此，以東京為代表的首都圈和以大阪為代表的近畿地區(qū)等核心都市對防澇問題十分重視。在城市規(guī)劃方面，首先重點發(fā)揮城市水系的防洪功能，同時通過城市綠地和透水地面的設置來吸收雨水；除此之外，通過長期、大量的財政投入，日本建設完成了比較完備的城市排水設施。其中位于琦玉縣春日部市的“首都圈外圍排水道”是當前世界上規(guī)模最大的地下排水設施。

春日部市從地形上看被多條河流所包圍，形成了容易積水的下凹地形。此外，由于河流坡度平緩，水流緩慢，因此該區(qū)域自古以來就頻發(fā)內澇災害。城市排水系統(tǒng)經(jīng)過多次修繕之后依然效果有限，于是東京都政府下決心修建大型地下排水系統(tǒng)，以徹底治理水患。

“首都圈外圍排水道”是將該區(qū)域的中川、倉松川、大落古利根川等中小河流的洪水導入地下[2]，通過貫穿于地底50m、全長6.3km的隧道，匯入江戶川的地下排水工程，如圖5所示。通過在各條河流設置的5個直徑30m、深60m的立坑，將城市洪水導入內徑約10m的人工地下河流；再將水流匯集到長177m、寬78m的巨型調壓水槽中。最后根據(jù)水量匯集情況，由控制臺將水排入到最低的江戶川里，從而避免了城市的內澇。

圖5 首都圈外圍排水道系統(tǒng)圖

當暴雨襲來，從小河里溢出來的水通過下水道流向地下的立坑中，如圖6所示。

當立坑中存儲的雨水達到一定高度后，通過地下人工河，流入調壓水槽中，如圖7所示。

當調壓水槽內儲存達到預設水量后，排水系統(tǒng)啟動將積水排入江戶川，如圖8所示。調壓水槽內部實景如圖9所示。

圖6 排水系統(tǒng)工作圖a

圖7 排水系統(tǒng)工作圖b

圖8 排水系統(tǒng)工作圖c

排水系統(tǒng)的動力裝置為14 000馬力的燃氣輪機，排水泵的排水量達到驚人的200m3/s。作為對比，著名的二灘水電站的排水量是4500m3/h，不到80m3/s。“首都圈外圍排水道”的實際排水能力可以比得上一個中型的水電站。

圖9 調壓水槽內部實景

圖10 排水系統(tǒng)橫剖示意圖

排水系統(tǒng)橫剖示意圖如圖10所示。這套排水系統(tǒng)從1993年3月開始施工，2006年6月實現(xiàn)了大落古利根川至江戶川的通水。首都圈外圍排水道自2002年進行部分通水以來，到2014年2月共有85次洪水調節(jié)實績。試通水帶來的治水效果顯著，大幅度減輕了中川、綾瀨川流域的浸水災害。

從迄今為止的治水效果來看，中川、綾瀨川流域洪澇災害時被淹戶數(shù)由約7 000戶(1975～1984年的平均數(shù))減少到約500戶(2005～2014年的平均數(shù))。由于浸水災害的減少，約28家企業(yè)得以重新進駐到春日部市。而且，新企業(yè)選址于此，增加了約3 000個員工就業(yè)崗位。春日部市內公寓樓的施工數(shù)量與1994年相比，增至1994年時的2.8倍左右。

5 結語

通過調研交流，日本地下空間開發(fā)利用規(guī)劃的思路方法有以下5個特點：

(1)解決城市交通矛盾是地下空間規(guī)劃建設的主要動因和出發(fā)點。

日本在都市核心區(qū)大規(guī)模進行地下街開發(fā)，主要考慮改善城市交通。在交通負荷大的地區(qū)或交通瓶頸區(qū)，通過在地下街設置換乘、通行、購物等功能，可將大量人流吸引到地下活動，使得地面交通中人車混流、通行緩慢的情況得以緩解。根據(jù)實地調研統(tǒng)計，設置在地下街中的人行通道的分流效率可以達到40%～50%。

(2)主干地下商業(yè)街規(guī)模不大、結構簡單，但引導形成區(qū)域地下網(wǎng)絡。

基于地下街的防災要求以及法律法規(guī)的嚴格限制，日本地下街規(guī)模不大，目前日本最大的地下街面積為8.2萬m2。(作為對比，歐洲最大的Les Halles地下綜合體的總面積卻達到了40萬m2。)同時，日本地下街的功能分區(qū)強調布局簡單、動線直接，提高了災害發(fā)生時人流疏散的效率。

(3)地下空間分層開發(fā)，商業(yè)街設置于淺層地下空間

2001年日本國會通過《大深度地下公共使用特別措施法》，這項法律把私人產(chǎn)權限制在地表以下30m～40m內，從而將深度地下空間控制為公共用途，預留設置城市市政基礎設施和共同溝。地下商業(yè)開發(fā)和交通設施，則以淺層和次淺層，即地表以下10m～30m的地下空間為宜，因為這部分地下空間的使用價值最高，開發(fā)最容易，人員上下交通相對便捷，運營時也較容易進行安全管控；同時，在這樣的深度實現(xiàn)部分自然采光還不太困難。

(4)地下空間結合交通樞紐綜合高效利用

日本城市十分強化軌道站及公交中心等交通樞紐功能。交通樞紐是地下空間開發(fā)的主要對象，大多兼具交通轉換、公共中心、商業(yè)、停車等綜合功能，開發(fā)形態(tài)多為地下商業(yè)街與商店、軌道站大廳相結合的一體化綜合開發(fā)項目，福岡博多站、東京澀谷站均采取了交通商業(yè)綜合體跨軌道線、邊施工邊運營的建設方案，容積率均達10以上，交通樞紐復雜精密、運轉高效。

(5)舒適、安全、人性化的內部環(huán)境是地下空間取得成效的保證

日本法律和技術規(guī)范對地下街的防災具有嚴格要求。地下街設有專門的地下街防災辦公室，內設監(jiān)視系統(tǒng)和災害指揮系統(tǒng)。新舊兩段地下街交匯處設有透明玻璃天棚，除了引進日光，還設置于城市道路中央，為消防車進入地下空間滅火進行了專門設計。

日本地下街設計非常舒適，強調自然光線的引入。地下街除了公共通道交叉口設置華麗的鐵藝玻璃天窗，還特別在地下街和輔助地下街和一些大樓地下空間的交匯處，設置一些尺度適宜、地上地下通透的小廣場，引進自然光線，并通過電梯、自動扶梯和公共臺階，與地面層進行無障礙銜接，使地上地下街道和公共空間相互延伸融合，在有限的空間內容納更靈活的功能，創(chuàng)造更舒適開放的環(huán)境。

[1] Life Cycle Design 日建設計[Z].2015.

[2] 日本國土交通省關東地方整備局.江戶川河川事務所.首都圈外圍排水道[Z].2014.

A Brief Review on Development and Utilization of the Underground Space in Japan

RENYuLIURong

(Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research,Fuzhou 350300)

The paper introduces the results of the underground space exploration survey conducted in Japan in 2016. The development of Japan in the underground pipe gallery, the underground pedestrian street and the mole channel around the Capital Circle Area are highlighted. The main motivation of the planning and construction of underground space in Japan is to solve the urban traffic contradiction. By the investigation, comfort, safety and humanization have become the main characteristics of the underground space in Japan through layering exploitation, upper-layer-pedestrian-street and efficient utilization of comprehensive transportation terminal. And the drainage system transformation achieves success on flood regulation.

Underground comprehensive pipe gallery; Underground pedestrian street; Peripheral sewer of the metropolitan area

任彧(1974.10- ),男，教授級高工。

E-mail:fzrenyu@qq.com

2017-02-22

TU28

A

1004-6135(2017)05-0031-06