专访中国工程院院士

深圳大学未来地下城市研究院院长 

陈湘生

全球最大的无柱地下换乘枢纽

——深圳岗厦北地下枢纽

    深圳岗厦北地下枢纽总面积22万平方米，是全球最大的无柱地下换乘枢纽，可实现地铁“四线换乘”，未来将实现“五线换乘”。

    岗厦北枢纽配备23个出入口，内部设计8个下沉广场，形成集交通、购物、休闲于一体的城市综合体。岗厦北地下枢纽的天花板是一扇直径9米的巨大圆形天窗——被称为“深圳之眼”。

    吴小莉：岗厦北枢纽是70亿人民币建造，本来预算是30亿，后来为什么需要这么多的资金？

    陈湘生：用于建造地铁本身大概35个亿就可以了，但是这35亿只是把地铁换乘建成了、功能实现了，但是地下空间没有扩展起来，我们希望这个枢纽和周边所有的建筑互联互通、无缝接驳，同时又有商业开发。如果只有原来35亿建成的部分，这个车站就没有造血能力，靠运营的成本是无法覆盖这个空间的运维，我们增加了6万平方米的商业区，那么基本上只要一半的商业收益，就可以把整个岗厦北枢纽的全寿命周期成本全覆盖。

    吴小莉：2022年岗厦北枢纽开始通车使用，目前看起来运营的情况怎么样？

    陈湘生：非常好。商业现在刚刚起步，东边已经全满了，还有4万多平方米正在招商过程中，上个月最大客流已经达到了一天34万人次。

    吴小莉：这种规模的交通枢纽在世界上算是什么规模的？

    陈湘生：从城市轨道交通来说，已经是世界上最大的枢纽之一了，基本上是前三位。

    吴小莉： 另外两个枢纽是哪里？

    陈湘生：比如日本新宿，但它是和高铁在一起的枢纽，不好算；还有法国巴黎的拉德芳斯，它也是每天20多万客流，比岗厦北枢纽还稍微小一点；还有纽约广场大概也是每天20多万不到30万的客流。

深圳岗厦北地下枢纽

    深圳如何成为地下空间全球标杆？

    吴小莉：深圳提出到2035年深圳地下城市空间利用水平成为全球的标杆，怎么理解？

    陈湘生：整个深圳的面积不到2000平方公里，承载着超过2000万人，去年深圳的GDP超过3.2万亿，这么大的面积上承载着这么多人口和这么多的GDP，在内地来说，深圳已经是最高的了，没有之一。上个礼拜深圳宣布人均拥有的地下空间面积，为人均6.5平方米，你可以想象一下，如果没有地下空间，2000多万人人均6.5平方米，全部放到地面上，深圳得拥堵成什么程度？

    1980年，从空中看深圳是一片绿洲，到2005年，几乎深圳所有的河流都污染了。当年的深圳市委书记提出了4个难以为继——土地资源、水资源、城市空间和交通。如果继续按照粗放式发展，那么深圳就无法承载去年的2000多万管理人口和3.2万亿的GDP产值，我们就会落后。因此深圳要进一步发展，提升人均GDP，无外乎要产业的升级，产业升级没有土地了，就要发展地下空间，腾出更多的地面空间做绿化、做公园。

    所以建地铁就是建城市，建地铁不仅仅是建一个交通工具，是整个城市空间的重塑，是生态向好、环境向好、水土保持向好、交通向好的转化。

陈湘生：如果这个做不好，

可能就会道路坍塌、人命关天……

    上海：淤泥质沙地层建地铁，不可能？

    陈湘生曾在中国煤炭科学院工作，钻研地层冻结法，正是这个研究方向让他在1994年与地铁结缘。当时正在剑桥大学深造的陈湘生，收到了刘建航院士的来信，说上海地铁1号线在建设过程中，由于属于饱和含水的软土地层，常遇塌方。
 

    有外国专家曾经说，“想要在上海造地铁，就像在宇宙找一个支点撬动地球，是不可能的事情”。陈湘生回国后加入了上海地铁的建设队伍。
 

    陈湘生：当年刘建航院士去德国、去英国找适合上海地层的技术，当时国外的人推荐刘建航院士到煤炭科学研究院找搞冻结技术的人。当时我还在剑桥，那时候不像现在有电话，有邮件，他就是写信寄到英国Cementation公司找我，这样我回国的时候就直接去了上海，和刘建航院士一起把冻结法实践在上海地铁中。但是把冻结技术用到城市里来，不单单是强度的控制，城市里要求的是变形的控制，高层建筑物有不同的地基形式，稍有不慎就会坍塌。

    上海是一个淤泥质沙的地层，冻结就要膨胀8%-9%，工程建设后，还要化，融化时体积要缩小10%，在这时候地面就会沉降，或者周边建筑物就会水平变形。我们当时没有太多的经验，也吃了很多的苦头。

    吴小莉：我们知道您当时和刘院士一起在地铁建设工程里面待了9天9夜，这里面牵涉到未来安全的时候，您曾经想过我可能解决不了吗？

    陈湘生：我们在地底下陪着刘院士值班，因为那个地方是涉及到地面的道路和周边的小学，如果这个做不好，可能就会道路坍塌、小学要坍塌、人命关天、影响巨大……因此刘院士说我们来值班，给大家信心、给他们鼓劲，后来我们把这个工程快速抢险通过了，由此我们就在上海建立了新的中国地铁建设联络通道冻结的标准。

    前海湾：豆腐里面插筷子，怎么办？

    深圳地铁一期线路经过前海湾，由于技术限制，地铁线路两侧各50米内为安全保护区，这意味着地铁建成后，前海三分之一的土地上，不能再有任何地下建筑，进而影响地面建筑。
 

    陈湘生：前海是一个填海区，要挖40多米的基坑，挖一个坑挖下去，两边就向里面位移变形，一下子包起来了，像包饺子一样。

    吴小莉：那好危险。

    陈湘生：是的。所以在填海里面建造地铁，就是豆腐里面插筷子，是很麻烦的事情。因为地铁的下面是在水里面，挖的时候地铁要上浮，水力要把它浮起来，所以开挖过程控制变形是非常重要的，稍有闪失的话就容易出天大的问题。

    吴小莉：后来你们怎么控制这个变形问题？

    陈湘生：我们做了12年的实验研究，终于突破了这个技术，形成了一套近地铁地下空间开发利用成套技术，一边开挖一边支撑，这个支撑就是用伺服系统，它位移有一点点，我就加大力量给顶回去，让它不要向里面位移，让它的位移几乎变成零，这样周边建筑物就不会变形了。

    这套技术的核心就是原来地铁线路两边各80米，深圳是各50米，这部分空间不能用，我们把这个问题解决，只要保证地铁结构是安全的，就可以开挖。
 

    在前海实现了离地铁两三米远的地下空间就可以挖，在这种情况下把前海的规划全部落地了，这在国际上也是首次，这个技术也获得了詹天佑奖。

    我们在前海算了一下，如果两层地下空间，每平方米大概增加2000到3000元，如果三层的话大概3200元左右，但是这是划得来的，增加这个钱买来了土地，是值得的。

郑州地铁淹水事件反思：极端环境下的地铁设计

    吴小莉：2021年郑州地铁的淹水事件，您有没有到现场勘察，了解问题出在哪里？

    陈湘生：我想这是一个比较敏感的问题，但是我也可以适当回答一下。黄河在郑州市区是个“悬河”，就是河流的高度高过地面。原来郑州的市区在西边地势比较高，东边是新发展的市区，对暴雨洪水的防范可能没有按照极端环境下的暴雨设防、规划。另外暴雨不是全市统一下的，它是一片一片走的，而且就是像水缸泼下来一样，那块地方偏低，所以它就从那里进去了。因此这也是我们今后在极端环境下，地铁设计应该注意的地方。

    吴小莉：另外，地下空间的防震是不是也很重要？

    陈湘生：这是一个非常关键的问题。地震分剪切波和垂直波，地震破坏主要是剪切波——水平方向振动，所以它对地下的破坏就相对好一些。但是我们地下空间要考虑，当地震这种水平动的时候，结构和土之间能不能协同受得起这个震动，这是我们这些年来内地在地下设防方面，根据新的要求、新的地下结构和周边土的相互作用的关系，建立了成套的设计标准、规范指南。

陈湘生：建轨道交通并不是

为了让大家多坐轨道交通

    吴小莉：您说过您希望让坐地铁的人有幸福感，您觉得他们的幸福感是从哪里来？

    陈湘生：我想我们国家经济现在发展到这个程度，居民到底在想什么？所以我就坐地铁听乘客说什么，有表扬的、也有抱怨的。那我们能不能在地铁规划时向香港学习，在换乘枢纽的周边，把建筑物建起来，建城市综合体。

    城市综合体就是托儿所、幼儿园、小学、医院、养老院、图书馆、购物场所、休闲场所全都有，大家除了出去玩以外，不用再坐地铁了，送孩子上学也不着急了。

    建轨道交通并不是为了让大家多坐轨道交通，而是通过城市空间的重塑，让它集中在一个地方，在那个地方把地铁建得四通八达，减少人们的碳足迹，缩短时空观。人们有时候在家里烦了，想到哪里休闲一下，他一下去地下综合体，就可以能休闲、能躺平、能看书、能买东西，还能看到各种各样的艺术展品……

《流浪地球》的地下城将照进现实？

    吴小莉：一些科幻电影，像《流浪地球》、《三体》等，描绘着人类移居到地下的城市或城堡；有一些科技界的大佬，比如马斯克、扎克伯格，都开始建地下城堡。您怎么看这些科幻的想象？您觉得未来的地下城市空间应该是什么样子的？

    陈湘生：对于地下空间，大家当然有各种各样的设想。我们人类对已有世界的认知不到5%，还有95%的世界，我们没认知到。太阳系再有50亿年也没了，地球能生存多少年？人类怎么能够留下人类的种子，一种就是去外太空，所以我们要跑到火星、要登月，留下生命的种子；另一方面我们向地下走，可能遇到极端环境、极端天气，我们向地下要空间，确保能够生存。但我个人认为，在当今我们可看到的时候，人类在地下生活的可能性极小。第一在地下生存成本太高。要创造地下和地面一样的环境成本太高，我们为什么想去公园、想去游泳、想去登山？因为我们习惯自然、空旷的环境。

    吴小莉：人类需要阳光雨露。

    陈湘生：阳光雨露是我们人类一直以来的生存环境，在地下创造这种条件太难了，所以我不太赞同我们生存在地下。地下可以作为逃难的场所，如果没有太大的需求，移居地下是划不来的，也要和经济发展、社会发展相匹配。

    吴小莉：2018年4月，您创立了未来地下城市研究院，您这个研究院主要研究什么？

    陈湘生：地球进入到了一个天气极端变化的周期，以及地震即将多发的阶段，如果地下空间还是只按常态去做的话，我担心未来在极端环境、极端天气情况下，会有一些安全隐患，这是我创立的初衷。实际上整个地下空间应用，中国是后发达国家，内地各个高校地下空间专业都不一样，有的可能是以地下空间的质量为主，有的是地下空间的环境为主，或者地下空间的商业等，都是不同的。

    我创办的未来地下城市研究院，除了机电装备以外，所有专业方向都有，就希望用国家的力量，大家来共同研究地下空间。

影视作品中的地下城

土木工程专业招生难，何解？

    吴小莉：您是学土木工程的，对于未来土木工程专业的学生，您想给他们什么样的建议？

    陈湘生：现在内地大学的土木工程专业招生很困难，第一是因为太苦，孩子们不愿意去；第二是中国过去是“基建狂魔”，慢慢基建任务减少了，需要的人才也相应减少了，但是中国至少未来30年到40年，还有极端环境、极端条件下的土木工程基础设施要建设，特别是西南、西北、中部的一些地区，比如机场、隧道、引水工程等。

    吴小莉：所以要和学生们说，土木工程是未来非常重要的一个科系。

    陈湘生：这一代土木工程人和原来土木工程人的要求完全不一样。信息爆炸一代的学生，如果仍然按传统的方式灌输知识，教育就出问题了。

    我们进入了数智化土木工程阶段，学生的视角不能仅限于自己的土木工程专业，而是要有系统性的思维去解决人类面临的极端环境、极端天气。

    在这种情况下，我想培养学生具有一种新型的哲学思辨能力，系统性地看问题，然后找出自己的切入点，思考能为人类做什么事，这是我要培养的学生。卑微之心做人、敬畏之心做事、仁爱待所有人，特别在现在这个时代，我希望孩子们心怀慈悲、有爱，那么走上社会，他们就能行稳致远。

    制作人：韩烟

    编导：马家佳

    编辑：金芃