基础设施过去、现在和未来案例集/芬兰地下

这个案例集是弗朗西斯科·奥蒂兹、本·吉尔和马希德·谢赫关于芬兰地下案例研究，作为乔治·梅森大学沙尔政策与政府学院和沃尔格诺工程学院西德和雷瓦·杜伯里土木、环境和基础设施工程系的基础设施过去、现在和未来：GOVT 490-003（政策与政府综合研讨会）/CEIE 499-002（土木工程特殊主题）2023年春季课程的一部分。模仿了新干线高速铁路案例研究。在乔纳森·吉福德教授的指导下。

摘要

芬兰地下指的是芬兰从20世纪60年代末开始关注的众多地下基础设施项目。这些项目最初是为了保护公民免受芬兰邻国俄罗斯的威胁而建造的民防掩体，但后来扩展到公共设施、公共交通以及许多文化热点。本案例研究主要关注赫尔辛基的地下，因为它是芬兰最发达、最互联的地下项目系统。庞大的地下网络建设始于20世纪80年代，至今仍在继续。赫尔辛基现在拥有近1000万平方米（3300万平方英尺）的地下空间和隧道，其中包括一个地下艺术博物馆、教堂、游泳馆、商店，甚至一个位于民防掩体内的卡丁车赛道 [myhelsinki.fi]。为了连接这些地方，有地铁线路、公共汽车路线和行人通道，所有这些都配备了在需要时充当防空洞的功能。

大多数（约85%）的民防掩体为私人所有。 这是由于1958年的民防法和2011年后来的救援法，该法规定建筑物所有者负责创建民防掩体。芬兰的民防掩体建设根据风险评估分配给最大的建筑物。根据救援法，当建筑物的楼层面积超过1200平方米，并且建筑用作永久住宅或工作场所或以其他方式永久占用时，必须建造民防掩体。在工业建筑和用于制造、储存和会议的建筑中，楼层面积限制为1500平方米。 建筑物所有者还必须定期对掩体进行维护，每10年至少对设备和掩体进行一次检查，并且能够将其从任何二次用途完全转换为民防掩体。芬兰政府允许民防掩体用于储存和其他用途，只要它们能够在72小时内完全投入使用作为掩体。

事件时间表

• 苏芬战争结束并签署莫斯科条约 1939-1940
• 内政部根据1958年的民防法负责民防掩体的建设和维护 1958
• 坦佩利奥“岩石”教堂建成，是芬兰最早的地标性地下项目之一 1969
• 赫尔辛基市议会批准了一套地下总体规划的规划原则 4
• 救援法出台，进一步规定了开发私人民防掩体的责任，以及许多其他规定 2011
• 赫尔辛基第一个地下总体规划（UMP）实施 2011
• UMP 最近一次修订实施 2021

叙述

第二次世界大战后，特别是从1939年到1940年的苏芬战争（也称为冬季战争），芬兰在国家安全方面处于令人担忧的境地。苏联在莫斯科条约中夺取了约6%的芬兰领土，进入冷战后，继续威胁芬兰。为了维护其安全，芬兰宣布不会加入北约（北大西洋公约组织）。这使得他们在苏联和北约之间成为边界，直到苏联解体和冷战结束。在这段时间里，芬兰开始了其民防掩体计划。这些地下掩体在全国各地建造。民防掩体特别是在人们通常活动、居住和工作的区域为人口提供保护，以防范军事威胁。民防掩体可以防范爆炸和碎片、建筑物倒塌、爆炸、辐射和有害健康的物质。 芬兰政府在大型公共区域附近建造了许多掩体，在那里人们可能无法找到其他住所，并将其地铁站改造成民防掩体。。2022年，芬兰有50500个民防掩体，总共可容纳480万人。大多数掩体（约85%）是私人建造的，是单个建筑物中的钢筋混凝土掩体。

随着战争威胁越来越小，芬兰政府仍然希望利用其为防御而建造的巨大地下空间。私人掩体主要用于储存，而公共掩体则用作运动场、地铁站和停车场。 芬兰首都赫尔辛基顺应了这一地下发展趋势。据信是世界上唯一拥有地下总体规划的城市之一，赫尔辛基已经开发了其他城市罕见的地下基础设施。其中包括地下发电站、冷水库、公用设施隧道、热泵等，所有这些都通过贯穿整个城市的隧道网络相互连接 [赫尔辛基市地下空间发展]。除了基础设施外，还有许多娱乐、文化场所和公共设施，包括但不限于

• 阿莫斯雷克斯 - 这是阿莫斯·安德森艺术博物馆的地下附属建筑，以其将地上广场和地下艺术博物馆交织在一起而闻名。它于2018年开业，是赫尔辛基最受欢迎的景点之一。
• 坦佩利奥“岩石”教堂 - 这座地下教堂建于1969年，是赫尔辛基最早的地下建筑之一。它定期举行礼拜，并因其基岩墙壁的独特音效而成为音乐会场所。
• 环形铁路 - 这条地铁线路连接赫尔辛基机场和附近的阿维亚波利斯商业区，以及赫尔辛基通勤铁路网络。环形铁路于2015年开通，全长18公里。
• 坎皮购物中心 - 位于赫尔辛基市中心的这个购物中心也是一条地下巴士路线的枢纽，该路线是另一种形式的公共交通。还有连接其他购物中心的地下行人通道。
• 伊塔克斯库斯游泳馆 - 这个民防掩体同时用作健身房和游泳馆，每次可容纳约1000名游客，每年约40万名游客。它还可以改造成一个可容纳多达3800人的掩体。

主要参与者和机构

内政部

• 自1958年以来，芬兰内政部一直负责民防掩体的建设、检查和监管。他们提供有关掩体要求的详细资料，包括必要的规定，以及最近掩体的地图，以确保尽可能多的人能够获得这些掩体。
• 根据2011年的救援法，内政部还规定，如果建筑物足够大，建筑物所有者负责创建私人民防掩体。这些私人掩体在和平时期可以用于储存、娱乐和其他用途。根据72小时规定，这些私人掩体以及大型公共掩体必须能够在警报发出后的72小时内完全转换为民防掩体（例如自然灾害或武装冲突）。

赫尔辛基市议会

• 赫尔辛基市议会负责地下总体规划 (UMP)，以及规划整个城市的未来发展。新的地下总体规划推动了地下设施的多样化利用，更系统地利用岩基设施，并更好地协调不同类型的运营。

赫尔辛基房地产部门

• 房地产部门的地质技术部门确定了赫尔辛基适合建造大型大厅式空间的区域和海拔高度。他们一直是岩体结构的公用设施隧道、地下污水处理厂和处理后污水排放隧道的初步规划和建设阶段规划的主要设计者。地质技术部门设计的设施包括隧道线、大厅、垂直竖井和必要的进出隧道。

资金和融资

虽然芬兰地下网络的大部分融资信息都不可用，但有一些公开可用的成本指标。芬兰隧道和地下空间的平均每立方米价格为 100 欧元/立方米（包括开挖、岩石加固、灌浆和排水）。芬兰隧道建设成本低廉的原因是，在硬岩条件下不使用浇筑混凝土衬砌，有效的 D&B 技术以及在城市地区工作的大量经验。 由于多个用户使用相同的空间和公共设施，因此节省了额外费用。地下温度比地面更容易调节。

赫尔辛基地区的原水来自佩亚讷湖（位于赫尔辛基北部），通过一条超过 100 公里的岩石隧道输送。其主要投资者和设计者是首都地区水务公司 PSV。隧道建设始于 1972 年，于 1982 年完工，耗资约 2 亿欧元（按 2011 年的通货膨胀率调整）。

维金麦基污水处理厂是处理来自六个城镇和城市的污水的中心工厂。它距离赫尔辛基市中心不到 10 公里。该厂每天处理来自约 75 万居民的 28 万立方米污水。该厂于 1994 年建成，耗资约 1.8 亿欧元，并开始运营。该污水处理厂取代了 10 个较小的地上污水处理厂，为其他用途腾出了土地。 为了降低成本并便于维护，在地下掩体建设中实施了广泛的规划。管道和线路不再埋在地下/设施下方，而是建在预制隧道中。这些隧道也用作通道，缩短了平民和机组人员的通勤时间。隧道也建成至少能持续 10 年，需要最少的维护。

芬兰其他城市也开始建设地下掩体或设施。虽然它们的成本尚不清楚，但在坦佩雷市，一个容纳近 1000 辆车的停车洞于 2009 年开始建设，于 2012 年完工。建造该停车洞的成本为 7500 万欧元。 芬兰北部的首都奥卢也开始了地下建设，但成本并未公开。

经验教训/收获

芬兰地下是一个关于地下开发益处的案例研究。利用其自然资源及其平坦的地形，芬兰将其大部分基础设施转移到了地下。这使得能够在原本用于水处理和发电厂的土地上进行开发。公共交通，包括地铁、公交和人行道，也都位于地下，这为绿地和更小的道路腾出了空间。UMP 允许进一步开发地下停车场和其他基础设施，从而进一步释放空间。将公用设施推向地下不仅可以释放空间，还可以通过与一般交通分开的维护隧道，更好地实现公用设施的互联互通。

这些地下项目以及 UMP 的采用，将使世界各地的城市受益。这种地下推动力可以通过将公用设施从城市范围转移到城市下方来减少城市蔓延。许多城市都有一些形式的地下基础设施，但这是一个尚未开发的领域，可以进一步发展。随着自然灾害和一般天气事件的严重程度不断加剧，将公用设施转移到地下也可能保护它们免受损害，并保护网络免受中断。

然而，这些地下项目也忽视了部分不住在城市或城市附近的人口。农村人口，在某种程度上，郊区人口无法充分获得这些庇护所。大约 14% 的芬兰人口（约 80 万人）无法充分使用地下掩体。

未来影响

芬兰地下未来的影响似乎很光明。赫尔辛基 UMP 拥有岩体资源，可以进一步开发地下项目，并计划在赫尔辛基和爱沙尼亚塔林之间实施一个雄心勃勃的隧道项目。根据塔林发布的一份报告，连接赫尔辛基和塔林的计划中的隧道建设成本约为 160 亿欧元。该隧道在其最深处将位于海平面以下 215 米处。报告预测，赫尔辛基-塔林连接线每天将有大约 40 列客运列车、11 列汽车列车、17 列卡车运输车和 3 列货运列车的运力。拟议中的隧道轨道、隧道和车站的建设成本将在 138 亿欧元至 200 亿欧元之间，预计于 2025 年开始建设。

在边境安全和民防掩体需求方面，芬兰处于不太有利的位置。截至 2023 年 4 月 4 日，芬兰已正式加入北约。这打破了芬兰为了安抚其邻国俄罗斯而长期保持的中立政策。在俄罗斯入侵乌克兰后，芬兰公民对加入北约的支持率大幅上升。 如果俄罗斯继续对邻国采取侵略行动，芬兰的民防掩体网络可能需要经受考验。

芬兰地下可持续发展

赫尔辛基的地下掩体在紧急情况下可以容纳全市 63 万人口。估计掩体最多可以容纳 85 万至 90 万人。每个掩体都拥有足够的食物和水，可以供 2 周之用。在发生袭击的情况下，掩体可以抵御核弹（高达 6 巴的压力）。第二道门还可以防止化学武器袭击。即使上面投下炸弹，孩子们仍然可以在地下开心地玩耍。

芬兰地下部分正在建设的区域被称为大赫尔辛基地区。赫尔辛基的人口为 130 万。该地区地形平坦，赫尔辛基的基岩非常适合地下建筑，而且赫尔辛基的陆地面积只有 6.4% 是没有用途的未命名的岩石储备。这意味着地下网络有很大的发展空间。根据图片，芬兰地下系统还有很大的扩展计划。

芬兰地下

为了打造可持续的地下区域，我们需要获得“利益相关者、社区、地球科学家、工程师、城市规划师”（Loretta von der Tann 等人，2021 年）的意见。所有这些群体的观点对于地下项目的成功至关重要。在建设地下空间时，我们首先需要对其进行清理，使其可用。

地质技术工程师和地球科学家需要更坦率地谈论该地区地质带来的挑战，以便更好地为参与项目的人员提供信息。由于这个问题，一些建筑的成本效益不高，需要更多的维护，而且不像它们本来可以那样可持续。此外，我们还需要记住，地下空间是一种不可再生资源，必须明智地使用。

讨论问题

• 这会影响其他国家或城市建造他们自己的地下城市吗？
• 未来你能看到哪些公用设施搬到地下？
• 你认为投资大型地下项目是否值得？
• 大型地下掩体真的可以抵御传统入侵吗？