王衛東，全國工程勘察設計大師，現任華東建築集團股份有限公司總工程師、華建集團上海地下空間與工程設計研究院院長，兼任中國土木工程學會土力學及巖土工程分會副理事長、中國建築學會地基基礎分會副理事長、上海市力學學會巖土力學專業委員會主任。
國際地質學界認為「19世紀是橋的世紀，20世紀是高層建築的世紀，21世紀則是開發利用地下空間的世紀」。
本文將從以下8個部分介紹地下空間建設策略：
一、地下空間發展現狀
二、地下空間建設難點
三、地下空間建設手段與方法
四、地下空間建設技術經濟性
五、大型地下空間的建設
六、逆作法
七、既有建築地下空間開發
八、地下空間建設風險防範
一、地下空間發展現狀
城市發展空間由地面及上部空間向地下延伸，是世界城市發展的必然趨勢。地下空間是解決「城市綜合症」的有效途徑，對城市的發展具有不可替代的作用。
地下空間是指地表以下，比如地下商城、地下停車場、地鐵、礦井、軍事、穿海隧道等建築空間。
發展地下空間可以，
提高土地利用效率，節約土地資源擴充基礎設施容量有效緩解城區交通壓力，減少地面噪音保護歷史建築增加地面綠地面積，改善城市環境提高城市總體防災抗毀能力
下圖是一張比較典型的從淺層到中部到深部的一個地下空間應用的例子。
淺層地下空間基本就是人行通道、地下商場、地下停車庫以及綜合管廊；再往下是城市基礎設施、地鐵隧道、越江隧道、城市隧道等；更深層的是目前很多城市正在開發建設的海綿城市，深隧排水系統；此外，還有一些化學廢料儲存、地下武器庫等。跟民用相關的基本上是在50米-60米的深度。
地下空間的發展，從城市建設角度來講，
1.規模越來越大
1）天津于家堡金融起步區一期項目基坑面積：20萬㎡
2）天津高新區軟體和服務外包基地綜合配套區中央商務區基坑面積：30萬㎡
3）上海徐匯濱江西岸、夢中心「九宮格」項目基坑面積：15.7萬㎡
2.深度越來越深
1）上海世博500KV地下變電站開挖深度：34米
2）上海蘇州河段深層排水調蓄管道系統工程隧道深度：55-60米
3.功能日趨複雜
1）南京江北新區中心區地下一期項目地下空間面積為100萬㎡，功能包括地下商業、地下停車場、地下行車系統、地鐵四線四站四區間及地下綜合管廊。
2）鄭州龍湖金融中心外環建築群項目地下空間面積為121萬㎡，功能包括地鐵、地下環路、隧道、地下停車庫及地下綜合管廊。
二、地下空間建設難點
地下空間位於地層裡面，與地表條件關係密切。我國幅員遼闊，各地區地質條件複雜，差異巨大。
我國沿江沿海，開發規模較大的幾個城市，地層差異比較大。但基本上淺層都是軟土，比如南京、武漢，下面進入了基巖。
也就是說，地下空間的建設必須伴隨著不同的地質條件。而不同的地質條件，我們所採取的技術措施，差異是非常大的。
以上海為例，上海土質比較軟，跟寧波、天津比較接近，那麼在上海地區建設地下工程難度就比硬土地區難得多。因為地下水位高，土質非常軟弱，建設過程中發生災害的影響程度及可能性較大。
不同的地質條件導致了地下施工的難點。
難點1：造價、工期不確定性
地下空間工程建設規模大、周期長、與降水等氣候條件密切相關，影響因素眾多，使工程造價及工期具有較大的不確定性。
各地工程地質、水文地質條件複雜多變且地下結構施工難度較大。
工程往往地處城市中心，周邊環境複雜，環境保護要求高。
難點2：安全風險大
保證基坑安全，防止出現基坑失穩、坍塌等事故發生。
控制基坑各階段變形及周邊土體變形，保證基坑周邊環境安全。
難點3：不同方案的造價、工期差異大
這裡舉三個例子。
1）上海虹橋交通樞紐，當時對比了很多方案，最終用了一個非常優化的方案，從工期到造價都非常節省。
2）南京德基廣場二期項目，採取裙樓逆作、塔樓順作的方法，對於裙樓的造價和工期控制的非常好。
3）這是一個比較大的項目，5萬㎡的投影面積，採用中心島順作、周邊環板逆作的方法，造價與工期都得到優化。
三、地下空間建設的手段和方法
1.基礎工程
天然地基——適用於地基承載力滿足上部結構荷載要求
樁基礎——適用於地基承載力或水浮力無法滿足計算要求
基礎工程中，大量使用泥漿護壁鑽孔灌注樁和預製樁。
鑽孔灌注樁的特點：
工藝簡單，就地灌注成孔、無噪音大量泥漿排放成孔過程容易發生坍孔現象，導致樁身形態較差（擴徑或縮徑）成孔過程容易在樁底沉積虛土(沉渣)， 清理不徹底影響樁基承載力水下澆築混凝土，樁身質量不易控制(夾泥)
高強預應力混凝土管樁的特點：
工業化生產施工機械化程度高樁身混凝士強度高達到C80以上，單位承載力造價低符合設計標準化、構件部品化、施工機械化為特徵的建築工業化的發展當前主要採用錘擊或靜壓工法施工，存在擠土效應，且錘擊噪音大，限制了其在中心城區、鄰近地鐵等敏感環境區域的應用
上述是兩種國內應用較多的樁基，下面介紹一個新技術——植樁工法。
植樁工法：
先採用專用攪拌鑽機對土體進行鑽進、 攪拌、注漿然後靠振動、錘擊或僅靠樁身自重將預製樁植入鑽孔內，水泥土固化後形成水泥土包裹剛性樁體的植入樁解決傳統預製樁環境影響大且砂層等硬地層中施工困難問題解決傳統鑽泥漿護壁孔灌注樁塌孔、沉渣控制難等問題承載力可靠、 環境影響小、節能降耗
植樁工法是目前樁基技術發展的一個方向，優點包括可以使用高強度混凝土、混凝土用量只有20%-40%、對環境影響最少等。
2.常規項目基坑設計
1）周邊圍護牆+錨杆支護：
常見的周邊圍護體形式有：鑽孔灌注樁、地下連續牆、型鋼水泥土攪拌牆等
可形成施工大空間，但應用錨杆應注重紅線問題，促成了錨杆可回收，這就解決了出紅線問題。
在目前的工程建設裡面，經常會遇到之前施工殘留的錨杆成為現在施工的障礙物。當然可回收錨杆還在發展，相應的一些標準已經形成。
例如濟南普利門項目採用錨杆支護，基坑較開敞。
2）周邊圍護牆+內支撐（多用於軟土）
常見的內支撐技術：鋼筋混凝土支撐、鋼支撐
這裡介紹一個內支撐新技術：裝配式大跨度預應力鋼支撐技術。
裝配式大跨度預應力鋼支撐技術
1）技術特點：
魚腹式鋼支撐、組合式鋼支撐由標準鋼構件組成，使用螺栓裝配通過對撐、角撐或魚腹式梁等杆件施加預應力，實現基坑圍護結構的變形控制是一種裝配式、易拆卸、可重複使用的支撐體系
2）相比傳統鋼支撐優勢：
現場裝配螺栓連接，無需焊接大大增加了挖土空間，顯著縮短基坑施工工期材料全部回收重複使用，降低造價預應力魚腹梁、組合對撐可調節預應力，控制基坑變形
3）體系組成：
水平支撐：對撐、角撐、魚腹梁、腰梁、連接件等豎向支承：立柱、立柱樁、託梁
4）標準化構件：
成都綠地蜀峰大廈項目，整個基坑採用了鋼筋混凝土支撐、錨杆，靠近地鐵區域採用了三道支撐，因為成都土質是膨脹土，在膨脹土裡做錨杆存在很多需要注意的問題。
從基坑設計上看，常見的圍護方式：SMW工法樁、灌注樁、地下連續牆
目前，也有很多新工藝。
圍護新技術：超深等厚度水泥土攪拌牆技術
根據不同成牆工藝，等厚度水泥土攪拌牆技術包括TRD工法、SMC工法相比水泥土攪拌樁，水泥土攪拌更均勻，芯材布置靈活，深度提高一倍(達80m),強度提高一倍以上(達1~5MPa)，工效提高逾50%相比鋼筋混凝土地下連續牆，牆體連續，工效提高逾50%，能耗顯著降低，造價降低逾50%
超深等厚度水泥土攪拌牆技術先進，深度達到80米，為深大地下空間開發深層承壓水控制及型鋼水泥土攪拌牆技術的發展提供了新對策。
四、地下空間建設的技術經濟性
1.地下空間深度的確定因素
統一規劃問題(區域統一、上下統一)內外交通組織問題人員活動空間的環境問題安全問題土建工程問題土建工程問題：不同深度條件下地下結構、基礎工程的技術經濟性不同深度條件下基坑工程的技術經濟
要討論技術經濟性，必須考慮地下工程埋深之後所受的水土浮力、環境條件所帶來的改變、對構件產生的影響、對結構體系產生的影響以及隨之而來產生的變化，進行技術經濟分析。
隨著地下空間深度增加，使用面積變大，建設周期增長，側向水土壓力增大，豎向荷載改變。
技術經濟分析也需考慮地質條件。要根據不同的條件採用不同的技術。
1）水平支錨體系
隨著基坑開挖深度的增加（土層，周邊環境相同情況下）
水平支錨體系增強，支撐（錨杆）道數增多、截面增大
五、大型地下空間的建設
現在更多是多地塊相連的建設，涉及到整體、分區帶來的利弊分析。
多地塊相連的綜合性大型地下空間的建設解決方案包括多地塊合併整體實施、地塊分區獨立實施。
多地塊相連的綜合性大型地下空間的建設有兩種開發模式：
先道路地下空間開發，後地塊開發。為後世博地塊開發和運營創造了良好的條件；各地塊由不同開發商分別建設，地塊出讓和開發進度各異。
先地塊開發，後道路地下空間開發。
由政府組建的建設公司對地塊和道路地下空間統一規劃、設計和建設地塊建設先行，可儘早出建築形象，有利於招商引資地塊基坑施工無需考慮對道路地下空間的保護，造價相對較經濟
臨地鐵地下空間建設：地下室退界、減層
六、逆作法
逆作法：利用主體工程地下結構作為基坑支護結構，並採取地下結構由上而下的設計施工方法。
逆作法可設計為不同的圍護結構支撐方式，分為僅逆作地下結構、上下同步逆作、部分逆作法等多種形式。
僅逆作地下結構
上下同步逆作法
部分逆作法：
按平面分：
主樓順作一裙樓逆作周邊逆作一中心島順作按立面分:
蓋挖逆作躍層逆作
優點：
節省臨時支撐體系費用水平剛度大， 有利於控制基坑變形首層結構梁板可作施工平臺上下同步施工，可節省總工期
適用情況：
大面積的深基坑工程基坑周邊環境條件複雜，對變形敏感施工場地緊張工期進度要求高
上海世博500KV地下變電站項目位於上海，深度較深，又處於中心城區，希望把變形控制好，所以採取逆作法。
南京青奧中心雙塔樓項目採取了上下同步逆作法，基坑開挖到基底時，兩座雙子塔已經施工到17層，有效縮短工期。
上海國際金融中心項目採用了塔樓和地下結構交叉逆作法，達到地下工程完成，三座塔樓的地面結構工程同步完成。
目前，我國逆作法行業標準2019年已經開始實施。逆作法是一個很好的技術，在城市環境下，可以降低工程造價，節約城市資源，減少對環境影響。
七、既有建築的地下空間開發
既有建築地下空間開發的目的：
既有建築尤其是歷史建築區域是城市最為活躍的重要區域既有建築地下空間的缺位成為影響城市發展的短板隨著經濟與城市發展和人們需求的提高，中心城區既有建築物的使用功能逐步面臨新的需求解決既有建築停車困難和配套商業面積受限問題，通過地下空間的配置讓老建築發揮新生命
既有建築地下空間開發的方法：
既有建築基礎脫換+新建地下室既有建築平移+新建地下室既有建築頂升+新建地下室
既有建築平移+新建地下室案例：正廣和大樓項目
八、地下空間建設風險防範
地下空間建設的不確定性：
地質條件複雜，各地區地質條件差異大對巖土物理力學性狀的認知相對有限巖土工程建設具有一定的經驗性;基坑工程破壞帶來的後果基坑工程過大變形帶來對周邊環境的影響地下水控制失效帶來對周邊環境的影響
安全風險：
保護基坑安全，防止出現基坑失穩、坍塌等事故發生控制基坑各階段變形及周邊土體變形，保護基坑周邊環境安全
基坑工程破壞案例：
基坑工程過大變形產出環境影響案例：
如何進行風險控制：
1）完整的設計依據性文件，控制設計成果質量
2）現場技術問題的及時處理。各方設計施工、檢測監理、勘察及業主方，現場發現的一些隱患及時處理。
3）關鍵節點的現場控制
4）信息化施工。利用現代技術，實時反饋現場情況，使設計師在及時了解現場情況，發現風險點，從而控制風險。
以上內容來自2020中國項目管理高峰論壇王衛東先生的主題分享《地下空間建設策略》。
王衛東先生的分享聚焦了城市地下空間開發中涉及的相關工程問題，結合工程實踐，從地下空間的發展現狀、建設難點、建設手段和方法、技術經濟性、大型地下空間開發的策略、地下空間建設新方法以及建設過程中的風險管控等各個角度對城市地下空間開發的工程問題及解決方案進行了系統的闡述，受到了熱烈反響。
▲ 主持人對話王衛東：工程建設面臨的難點和風險控制
主持人：隨著地下空間開發越來越深，工程建設面臨的問題也越來越多，希望您能總結一下工程建設面臨的難點和風險控制。
王衛東：地下工程現在確實，包括建設規模、建設體量、建設深度都在增加，參建方也比較多，水平參差不齊。
地下工程實際上很多是掩蔽工程，所以地下工程總體上施工質量、過程的控制非常關鍵，掩蔽工程需要按照圖紙做到位。這是目前比較重要的問題。
主持人：針對這些難點需要如何進行風險控制呢？
王衛東：前端是設計，設計要結合很多不同的地質條件、不同的保護要求、結合相應的規範標準，同時要了解熟悉新技術、新工藝，這些都配合起來，才能解決相應的安全問題。
此外，對於大型地下空間建設，一定要分區域，每個區域有不同的經驗方法，帶來的結果可能差異比較大，因為我們全國各地都在做項目，經常有建設單位的問我「這個地方為什麼不能採用那個方法來做」，實際上不同地區有水文地質的差異，變化較大，需要結合地區條件。
主持人：感謝王衛東先生的分享。
-END-