城市地下空间易损性与防灾策略

1．城市地下空间内部受灾的主要类型

收集地下空间的灾害案例，国内外发生于地下空间内部的灾害，且造成较大影响的灾害事件主要集中于地下空间火灾、爆炸、内涝、空气污染及恐怖袭击等6大类灾种。

1）地下空间火灾

收集国内外20世纪90年代以来各地地铁火灾典型案例，如表3-5所列。可见，由于机械故障、操作事故或人为纵火等原因，一旦在地下空间内部发生火情，由于地下空间固有的特性，会导致含氧量急剧下降、发烟量大、排烟排热差、火情探测和救援困难、人员疏散困难等致灾特性，极易酿成大灾。

表3-5　20世纪90年代以来世界各地地铁火灾典型案例

2）地下空间爆炸

地下空间内部操作事故以及恐怖袭击等，曾在地下空间内部出现爆炸事件，表3-6所列为20世纪80年代以来世界各地地下空间内部重特大爆炸事件汇总。由于地下空间的特性，发生爆炸将对地下空间内部甚至地上建（构）筑物造成较大影响。

表3-6　20世纪80年代以来全世界地下空间结构内爆炸事件

（续表）

3）地下空间内涝

由于水往低处流的特性，地下空间容易受到洪水内涝的影响。表3-7总结了国内外城市地下空间重特大水灾事件，可见，与地面空间相比，地下空间极易受到水灾内涝的影响。

表3-7　国内外城市地下空间水灾事件汇总分析

来源：刘曙光等，2015。(www.xing528.com)

4）地下空间空气污染

地下空间内空气污染的产生主要来自自然因素和人为因素两方面。

（1）自然因素。随着地下空间的开发利用向地下深层发展，地下空间及周围环境渐趋多样性和复杂性，地下空间开发中产生的有害气体增多，同时地下空间结构周围的岩土、地下水中的放射性物质（如镭、铀等）含量也较高，衰变过程中产生各种有害放射线，对于长期处于地下空间中生活、工作的人群会造成无形的伤害。目前对这类地下空间灾害及其防治的研究还刚起步。

（2）人为因素。一方面是因意外而引发的空气污染事故，如地下空间中化工用品在运输、储存或使用过程中出现泄漏而造成地下空间内的空气污染，甚至由此引起的火灾、爆炸事故等；另外一方面便是恐怖袭击，如1995年3月20日，日本首都东京市3条地铁电车内发生施放神经性毒气“沙林”事件，造成12人死亡，5 000多人因中毒进医院治疗；2001年9月2日，加拿大蒙特利尔市中心地铁车站发生毒气袭击事件，40多名乘客受伤。

5）地下空间恐怖袭击

由于地下空间的特性和地下公共空间使用的特性，地下空间环境复杂、外部缺失安全保障、内部人员密集、密闭封闭、承担着城市重要的职能等，使城市地下公共空间容易遭受恐怖威胁。其灾情主要以爆炸、火灾、空气污染等方式呈现。

2．城市地下空间内部受灾的特征

有相当大比例的研究认为，地下空间使用不安全是从地下空间的灾害事件而来的。发生在地下空间内部的灾害多是人为灾害，具有较强的突发性及复合性。地下环境的一些特点使地下空间内部防灾问题更复杂、更困难，因防灾不当所造成的危害也就更严重。地下空间内部环境的最大特点是封闭性。除有窗的半地下室，一般只能通过少量出入口与外部空间取得联系，给防灾救灾带来许多困难。

总结地下空间的易损性，主要存在以下特点：

（1）地下空间内部方向感差，灾害时易造成恐慌。在封闭的室内空间中，容易使人失去方向感，特别是那些大量进入地下空间但对内部布置情况不太熟悉的人，容易迷路。在这种情况下发生灾害时，心理上的惊恐程度和行动上的混乱程度要比在地面建筑中严重得多。内部空间越大，布置越复杂，这种危险就越大。

（2）地下空间内部通风困难。在封闭空间中保持正常的空气质量要比有窗空间困难。进、排风只能通过少量风口，在机械通风系统发生故障时很难依靠自然通风补救。此外，封闭的环境使物质不容易充分燃烧。在发生火灾后可燃物的发烟量很大，对烟的控制和排除都比较复杂，对内部人员的疏散和外部人员的进入救灾都是不利的。

（3）地下空间内部人员疏散避难困难。地下环境的另一个特点是处于城市地面高程以下，人从室内向室外的行走方向与在地面多层建筑正好相反，从地下空间到地面开敞空间的疏散和避难都要有一个垂直上行的过程，比下行要消耗体力，从而影响疏散速度。同时，自下而上的疏散路线，与内部的烟和热气流自然流动的方向一致，因而人员的疏散必须在烟和热气流的扩散速度超过步行速度的条件下进行完毕。由于这一时间差很短暂，又难以控制，故给人员疏散造成很大困难。

（4）地下空间易受地面滞水倒灌。这个特点使地面上的积水容易灌入地下空间，难以依靠重力自流排水，容易造成水害，其中的机电设备大部分布置在底层，更容易因水浸而损坏，如果地下建筑处在地下水的包围之中，还存在工程渗漏水和地下建筑物上浮的可能。

（5）地下空间阻碍无线电通信。地下结构中的钢筋网及周围的土或岩石对电磁波有一定的屏蔽作用，妨碍使用无线电通信，如果有线通信系统和无线通信用的天线在灾害初期即遭破坏，将影响内部防灾中心的指挥和通信工作。

（6）易酿成大灾。附建于地面建筑的地下室，即与地面建筑上下相连，在空间上相通，这与单建式地下建筑有很大区别，因为单建式地下建筑在覆土后，内部灾害向地面上扩展和蔓延的可能性较小，而地下室则不然。一旦地下发生灾害，对上部建筑物会构成很大威胁。在日本对内部灾害事例的调查中，就有相当一部分灾害起源于地下室，最后酿成整个建筑物受灾。