新加坡的城市地下空间开发利用

2022-04-02 缘分 31119

近年来，城市地下空间的开发和利用引起了国内外一些学者和城市管理者的高度关注和热烈讨论。一些具有经济实力的国家和城市都在大力发展地下空间并进行相关研究，以寻求更多人类可以使用的空间。有“花园城市”之称的新加坡，也在地下空间开发和利用方面进行了系统的规划和研究，虽然开发时间不长，但发展迅速，现已成为城市地下空间开发和应用领域的佼佼者。而且，它所开展的地下空间工程建设克服了诸多科学和技术难题，为地下空间的发展提供了重要的理论基础和工程实践经验。本文在介绍新加坡主要工程地质条件的基础上，列举一些比较典型的新加坡城市地下空间开发利用实例，根据实践和理论相结合的工程建设和开发思路，给出一些对中国城市地下空间开发利用具有启发性的建议。

01 新加坡工程地质概况

新加坡共和国是位于东南亚马来半岛南端的一个岛国，其北面隔着柔佛海峡与马来西亚紧邻，并以长堤相连于新马两岸之间，南面有新加坡海峡与印尼相望。新加坡的国土除了本岛之外，还包括周围数岛。新加坡位于赤道附近，是典型的热带海洋性气候，降水丰富。新加坡是一个人口稠密的高收入城市，它拥有近540万人口（2013年），但国土面积却只有697 km2。新加坡地势起伏和缓，其西部和中部地区是丘陵地，东部以及沿海地带都是平原，地理最高点为武吉知马，高163 m。图 1为新加坡的主要岩土体地质分布。

图 1 新加坡主要地质分布

从地质构造学看，新加坡的地质大体上可分为4类[4]：

1）由火成岩组成的甘柏苏长岩（Gombak Norite）以及武吉知马花岗岩（Bukit Timah granite），分布在北部和中心北部。

2）由沉积岩组成的裕廊组（Jurong Formation）地层，分布在西部和西南部。

3）由第四纪沉积土组成的老冲积层（Old Alluvium），分布在东部。

4）由加冷组（Kallang Formation）沉积组成的冲击层、过渡土层和海洋黏土，遍及整个岛国。

按新加坡政府在2002年时提出的“在地下再建立一个新加坡”的模式计算，考虑必要的地下原岩支撑面积，则新加坡的地下空间总面积可约等同于其国土面积的1/3~1/2，即约为200~300 km2，人均地下空间面积可达30~50 m2。新加坡在对城市地下空间进行开发利用时，特别注重与工程地质的结合，其地下空间的开发充分考虑了工程岩土体本身的力学特性。以下对新加坡的一些典型地下空间开发利用实例进行介绍。

02 新加坡地下空间利用典型案例

２.1地铁

新加坡作为举世闻名的国际航空和航运中心，其陆路公共运输也极其发达。以地铁为例，新加坡地铁，又叫大众捷运系统（mass rapid transport，MRT），始建于1987年，现已成为当今世界上最为便捷、高效、明亮、整洁的公共运输系统之一。图 2是新加坡当前的捷运系统路线图。新加坡地铁系统分为4条主干线路：东西线（绿线）：从巴西立（或从樟宜国际机场）前往西部群岛；南北线（红线）：从滨海湾通往裕廊东；东北线（紫线）：连接港湾至东北部的榜鹅；环线（橘黄线）：从港湾通往多美哥和滨湾；其中南北线和东西线，总长83 km，纵横穿越新加坡岛全境，是地铁网络中最主要的干线。

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图 2 新加坡捷运系统路线

新加坡地铁隧道大多是采用隧道掘进机（TBM）或新奥法（NATM）进行施工，有些地区的隧道则采用明挖法技术施工。由于新加坡很多地铁车站都位于城市中心商务区，因此对隧道施工引起的沉降变形有严格的控制，根据新加坡MRT公司实践和轨道保护规程规定，由隧道施工引起的隧道周边建筑物变形不允许超过15 mm。如此严格的规定，使得新加坡在修建地铁隧道工程时，对隧道施工、变形监测和管理以及数值模拟分析方面都提出了更高的要求。根据新奥法的原理，隧道施工应特别强调变形观测的重要性，以新加坡地铁南北线建设的C710合同段为例，他们对隧道建设过程中的一些关键截面进行了大量的变形监测，主要包括3部分：地表变形监测、开挖引起的衬砌变形监测和初次衬砌中的钢拱架等主要部件的应力、应变监测。新加坡因其特殊的地质构造情况和广泛分布的高层建筑及建筑群，其地铁工程的建设为解决一些同类型的复杂施工条件下的地铁车站及隧道建设提供了良好的案例。此外，新加坡地铁车站的综合集成开发模式也值得国内外城市借鉴。

2.2地下管网系统

中国城市地下管网系统建设由于涉及到多个不同单位不同部门之间的协调，致使其规划和建设都相对滞后，如近年来中国一些大中型城市都先后因地下排水系统能力不足而导致城市内涝现象，就是一个典型的例证。而新加坡在城市地下排水系统方面的规划做得相当好，虽然该地区经常遭受暴雨的袭击，但却很少出现城市内涝现象。以下为新加坡城市地下管网系统建设的3个典型例子。

1）综合管路隧道（common services tunnel）。新加坡市区重建局在滨海湾区修建了1条综合管路隧道，把该区的主要供水管道、通信电缆、电力电缆等全部集中到这个隧道中，该隧道的截面尺寸为12 m×12 m，其中，管道通道为12 m×8m，电缆通道为4 m×8 m[11]。整个工程历时十几年，综合管路隧道的第一阶段长度约1.4 km，已于2004年完工；隧道第二阶段长度约1.6 km，已于2010年完工。