地下空间大联通设计关键技术研究与应用

引言

临港新片区作为国家战略的关键实施区域，其地下空间开发有一定的示范价值，本研究借助剖析上海自贸区临港新片区 PDC1 - 0401 单元K14 - 01 地块与相邻地块地下空间全方位的立体联通设计，从地下空间利用效率、经济效益以及社会效益这三个维度验证了“统筹规划、综合开发、合理利用”理念的实践成效。

一、项目概况与设计背景

该地块处在临港核心区，占地面积为 9912.7 平方米，总建筑面积达到 5.28 万平方米，其地下两层空间主要承担停车、配套服务以及设备安置功能。根据《临港新片区地下城市空间风貌控制导则》的指引，本项目及西侧的 K10 - 01 地块和K07-05 地块的地下空间应做完全大联通。因此在地下功能划分、层数、层高、防火疏散等关键问题的前期规划方案设计中，提前为大联通做了必要的法规和技术协调准备，为三个独立产权地块（图 1）的地下联通创造了有利条件。

二、地下大联通的价值内涵与发展趋势

根据本案实际案例及相关研究显示，在0.2 - 2 平方公里的重点开发区域内，地下空间整体联通策略可实现三维立体集约开发、多功能协同、降低成本、提升神态宜居这四大核心价值：

·在空间高效利用方面，采用分层分区开发模式优先开发浅层及次浅层空间，借助功能垂直整合实现交通、商业等设施的立体叠加，K14 - 01 项目虽依照规划要求独立开发商业功能，但凭借前瞻性的联通设计有效解决了独立开发可能造成的空间割裂问题，同时避免了因同质化商业设施重复建设而引发的资源浪费，提升了区域协同效应；

·在功能协同方面，借助兼容性设计促进多元功能互联，梳理了相邻K10 - 01 地块和 K07-05 地块两个地块地下空间的商业配套功能、停车功能、基础设施共同利用等关键点，重点建设共享设施如区域能源中心和集约化停车系统，大幅降低了单体项目的开发运营成本。

·在降低开发以及运维成本这一方面，本研究项目借助实施“统一规划”“统一施工”“统一运营”的“三统一”策略，切实提升了资源利用的效率，以城市地下空间复合利用理念为基础，项目创新性地探寻了综合管廊、地下物流通道和轨道交通设施预留的一体化建设方案，从源头上避免了因道路重复开挖所引发的资源浪费问题，项目西侧地块与市政道路的协同建设实践值得关注，依靠主管部门统筹规划形成的《K14-01 和 K10-01 地下空间平面联通方案》，在实施过程中减少了施工干扰和资源损耗，充分验证了统一管理模式在成本控制方面的优势。

·在提升生态宜居性方面，项目创新性地把自然要素与人性化设计理念相结合，展开来说，依靠下沉式广场（图 2）设计改善了地下空间的自然采光和通风条件，采用地下空间与地面绿化的一体化设计策略，并且科学配置耐阴植物，成功打造出有生态活力的地下公共空间，借助优化标识系统和色彩规划，提升了空间导向性和使用舒适度。区域集中能源中心的建设优化了能源结构，实现了节能减排效果。

三、地下空间大联通设计关键技术

在关键技术层面，本研究在参考伦敦金丝雀码头等国际案例经验的基础上和 K14 - 01 地块实际案例，并针对中国特有的产权划分等问题进行分析。

1.设计原则

·严格依照《临港新片区地下城市空间风貌控制导则》的“空间一体”原则，在开发模式上，采用“产权竖向划分、局部联通道连接”策略（图 3），将相邻地块地下空间当作整体进行规划设计。在竖向衔接方面，依靠统一地下结构层高，保证了空间转换的顺畅。

·竖向衔接方面：需严格维持与相邻地块相同的地下结构层高，地下一层为 6.5 米，地下二层是3.7 米，市政道路区域地下一层净高为 2.5 米，以此保证关键连接节点在垂直方向上的标高保持一致，达成空间转换的平稳过渡，消除因结构错台产生的通行障碍;

·水平连接方面：连通口位置紧挨着用地红线边界设置，最大程度利用可连接界面。水平连接通道采用扩大断面设计，其有效通行宽度不少于 8 米，此设计能契合常规车辆通行的空间需求，又为紧急状态下的快速疏散提供了充足保障，还预留了未来功能拓展的灵活性，凭借上述精细化设计，有效推动了地下空间资源的共享利用以及功能网络的整体协同效能。

2.设计规范

·针对大型复合地下车库的消防疏散挑战，本项目在严格遵循《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》核心要求的前提下，进行优化。规范规定，设置两个及以上防火分区的汽车库，其汽车疏散出口应分散布置于不同防火分区内，本项目突破常规单体地块限制，创新性地将其中一个汽车疏散出口设置于本地块，另一个出口与相邻西侧K10 - 01 地块相互借用，这一策略的核心是依靠前瞻性的“整体化连通设计”，把两个地块的地下车库在功能与疏散层面当作一个统一的车库系统来统筹考量。

·在防火分区划分上，充分结合两地库的功能布局以及人员和车辆疏散路径，将每个防火分区面积严格控制在 4000 平方米以内，保证分区合理，为保障连通区域的安全性，在关键水平联通部位配置了特级防火卷帘并辅以自动喷淋系统，形成双系统冗余保障，保证火灾时能有效实现物理隔离与灭火抑制。所有区域至最近安全出口的疏散距离均严格控制在 60 米以内，全面契合规范要求，该优化策略有效解决了分散出口的用地限制问题，提升了整体疏散效率与安全性。

3.结构协调技术

·结构体系标准化：统一采用相同的结构体系以及柱网模数，保证荷载传递路径与空间形态的几何兼容性；

·节点柔性化设计：在关键连接节点设置可调节支座以及复合止水带系统，辅以长期变形监测机制，有效适应差异沉降并保障接缝防水可靠性；

·差异沉降主动控制：针对多主体开发、工期异步带来的协调难题，采用桩基础方案并借助精细化计算严格控制工后沉降，从源头上降低结构内力重分布风险；

·多主体施工协同：制定分级施工时序计划，明确由后建地块实施联通主题结构，建立成本分摊机制，保障界面实施精度。

四、结论与展望

地下大联通技术体系借助多产权地块地下结构的协同建设，成功克服了工程实践里的关键难题，提高了建筑结构的整体稳定性，实现了长期安全性能的优化提升，以上海自贸区临港新片区 PDC1 -0401 单元 K14 - 01 地块项目作为实证案例（图4），研究证明跨产权地块地下空间一体化开发在技术实施方面有可行性，且能带来综合效益。研究还说明，运用系统化的空间互联互通设计策略，可提高土地资源利用效率，促进城市功能网络的协同发展，在临港新片区向高密度立体化城市形态转变的背景下，地下空间的互联互通技术会成为提高城市韧性、实现可持续发展的关键支撑。

后续研究应关注三个核心领域：一是深化网络化规划理论研究，构建多尺度地下空间网络拓扑模型，建立连通阈值与功能适配规则的量化体系；二是创新研发智慧运维体系，重点开发基于 BIM-IoT融合技术的实时监测平台，实现安全预警机制与能耗动态调控功能；三是持续优化环境性能，探索低碳环保材料的应用及自然要素导入技术，制定科学的地下空间健康环境评价标准。

本项目的技术创新与实践经验，为城市高密度区域地下空间综合开发提供了可推广的方法论体系，对推进国土空间立体化利用有关键的示范价值。