基礎設施過去、現在和未來案例集/芬蘭地下

這個案例集是弗朗西斯科·奧蒂茲、本·吉爾和馬希德·謝赫關於芬蘭地下案例研究，作為喬治·梅森大學沙爾政策與政府學院和沃爾格諾工程學院西德和雷瓦·杜伯裡土木、環境和基礎設施工程系的基礎設施過去、現在和未來：GOVT 490-003（政策與政府綜合研討會）/CEIE 499-002（土木工程特殊主題）2023年春季課程的一部分。模仿了新幹線高速鐵路案例研究。在喬納森·吉福德教授的指導下。

摘要

芬蘭地下指的是芬蘭從20世紀60年代末開始關注的眾多地下基礎設施專案。這些專案最初是為了保護公民免受芬蘭鄰國俄羅斯的威脅而建造的民防掩體，但後來擴充套件到公共設施、公共交通以及許多文化熱點。本案例研究主要關注赫爾辛基的地下，因為它是芬蘭最發達、最互聯的地下專案系統。龐大的地下網路建設始於20世紀80年代，至今仍在繼續。赫爾辛基現在擁有近1000萬平方米（3300萬平方英尺）的地下空間和隧道，其中包括一個地下藝術博物館、教堂、游泳館、商店，甚至一個位於民防掩體內的卡丁車賽道 [myhelsinki.fi]。為了連線這些地方，有地鐵線路、公共汽車路線和行人通道，所有這些都配備了在需要時充當防空洞的功能。

大多數（約85%）的民防掩體為私人所有。 這是由於1958年的民防法和2011年後來的救援法，該法規定建築物所有者負責建立民防掩體。芬蘭的民防掩體建設根據風險評估分配給最大的建築物。根據救援法，當建築物的樓層面積超過1200平方米，並且建築用作永久住宅或工作場所或以其他方式永久佔用時，必須建造民防掩體。在工業建築和用於製造、儲存和會議的建築中，樓層面積限制為1500平方米。 建築物所有者還必須定期對掩體進行維護，每10年至少對裝置和掩體進行一次檢查，並且能夠將其從任何二次用途完全轉換為民防掩體。芬蘭政府允許民防掩體用於儲存和其他用途，只要它們能夠在72小時內完全投入使用作為掩體。

事件時間表

• 蘇芬戰爭結束並簽署莫斯科條約 1939-1940
• 內政部根據1958年的民防法負責民防掩體的建設和維護 1958
• 坦佩利奧“岩石”教堂建成，是芬蘭最早的地標性地下專案之一 1969
• 赫爾辛基市議會批准了一套地下總體規劃的規劃原則 4
• 救援法出臺，進一步規定了開發私人民防掩體的責任，以及許多其他規定 2011
• 赫爾辛基第一個地下總體規劃（UMP）實施 2011
• UMP 最近一次修訂實施 2021

敘述

第二次世界大戰後，特別是從1939年到1940年的蘇芬戰爭（也稱為冬季戰爭），芬蘭在國家安全方面處於令人擔憂的境地。蘇聯在莫斯科條約中奪取了約6%的芬蘭領土，進入冷戰後，繼續威脅芬蘭。為了維護其安全，芬蘭宣佈不會加入北約（北大西洋公約組織）。這使得他們在蘇聯和北約之間成為邊界，直到蘇聯解體和冷戰結束。在這段時間裡，芬蘭開始了其民防掩體計劃。這些地下掩體在全國各地建造。民防掩體特別是在人們通常活動、居住和工作的區域為人口提供保護，以防範軍事威脅。民防掩體可以防範爆炸和碎片、建築物倒塌、爆炸、輻射和有害健康的物質。 芬蘭政府在大型公共區域附近建造了許多掩體，在那裡人們可能無法找到其他住所，並將其地鐵站改造成民防掩體。。2022年，芬蘭有50500個民防掩體，總共可容納480萬人。大多數掩體（約85%）是私人建造的，是單個建築物中的鋼筋混凝土掩體。

隨著戰爭威脅越來越小，芬蘭政府仍然希望利用其為防禦而建造的巨大地下空間。私人掩體主要用於儲存，而公共掩體則用作運動場、地鐵站和停車場。 芬蘭首都赫爾辛基順應了這一地下發展趨勢。據信是世界上唯一擁有地下總體規劃的城市之一，赫爾辛基已經開發了其他城市罕見的地下基礎設施。其中包括地下發電站、冷水庫、公用設施隧道、熱泵等，所有這些都透過貫穿整個城市的隧道網路相互連線 [赫爾辛基市地下空間發展]。除了基礎設施外，還有許多娛樂、文化場所和公共設施，包括但不限於

• 阿莫斯雷克斯 - 這是阿莫斯·安德森藝術博物館的地下附屬建築，以其將地上廣場和地下藝術博物館交織在一起而聞名。它於2018年開業，是赫爾辛基最受歡迎的景點之一。
• 坦佩利奧“岩石”教堂 - 這座地下教堂建於1969年，是赫爾辛基最早的地下建築之一。它定期舉行禮拜，並因其基岩牆壁的獨特音效而成為音樂會場所。
• 環形鐵路 - 這條地鐵線路連線赫爾辛基機場和附近的阿維亞波利斯商業區，以及赫爾辛基通勤鐵路網路。環形鐵路於2015年開通，全長18公里。
• 坎皮購物中心 - 位於赫爾辛基市中心的這個購物中心也是一條地下巴士路線的樞紐，該路線是另一種形式的公共交通。還有連線其他購物中心的地下行人通道。
• 伊塔克斯庫斯游泳館 - 這個民防掩體同時用作健身房和游泳館，每次可容納約1000名遊客，每年約40萬名遊客。它還可以改造成一個可容納多達3800人的掩體。

主要參與者和機構

內政部

• 自1958年以來，芬蘭內政部一直負責民防掩體的建設、檢查和監管。他們提供有關掩體要求的詳細資料，包括必要的規定，以及最近掩體的地圖，以確保儘可能多的人能夠獲得這些掩體。
• 根據2011年的救援法，內政部還規定，如果建築物足夠大，建築物所有者負責建立私人民防掩體。這些私人掩體在和平時期可以用於儲存、娛樂和其他用途。根據72小時規定，這些私人掩體以及大型公共掩體必須能夠在警報發出後的72小時內完全轉換為民防掩體（例如自然災害或武裝衝突）。

赫爾辛基市議會

• 赫爾辛基市議會負責地下總體規劃 (UMP)，以及規劃整個城市的未來發展。新的地下總體規劃推動了地下設施的多樣化利用，更系統地利用岩基設施，並更好地協調不同型別的運營。

赫爾辛基房地產部門

• 房地產部門的地質技術部門確定了赫爾辛基適合建造大型大廳式空間的區域和海拔高度。他們一直是巖體結構的公用設施隧道、地下汙水處理廠和處理後汙水排放隧道的初步規劃和建設階段規劃的主要設計者。地質技術部門設計的設施包括隧道線、大廳、垂直豎井和必要的進出隧道。

資金和融資

雖然芬蘭地下網路的大部分融資資訊都不可用，但有一些公開可用的成本指標。芬蘭隧道和地下空間的平均每立方米價格為 100 歐元/立方米（包括開挖、岩石加固、灌漿和排水）。芬蘭隧道建設成本低廉的原因是，在硬巖條件下不使用澆築混凝土襯砌，有效的 D&B 技術以及在城市地區工作的大量經驗。 由於多個使用者使用相同的空間和公共設施，因此節省了額外費用。地下溫度比地面更容易調節。

赫爾辛基地區的原水來自佩亞訥湖（位於赫爾辛基北部），透過一條超過 100 公里的岩石隧道輸送。其主要投資者和設計者是首都地區水務公司 PSV。隧道建設始於 1972 年，於 1982 年完工，耗資約 2 億歐元（按 2011 年的通貨膨脹率調整）。

維金麥基汙水處理廠是處理來自六個城鎮和城市的汙水的中心工廠。它距離赫爾辛基市中心不到 10 公里。該廠每天處理來自約 75 萬居民的 28 萬立方米汙水。該廠於 1994 年建成，耗資約 1.8 億歐元，並開始運營。該汙水處理廠取代了 10 個較小的地上汙水處理廠，為其他用途騰出了土地。 為了降低成本並便於維護，在地下掩體建設中實施了廣泛的規劃。管道和線路不再埋在地下/設施下方，而是建在預製隧道中。這些隧道也用作通道，縮短了平民和機組人員的通勤時間。隧道也建成至少能持續 10 年，需要最少的維護。

芬蘭其他城市也開始建設地下掩體或設施。雖然它們的成本尚不清楚，但在坦佩雷市，一個容納近 1000 輛車的停車洞於 2009 年開始建設，於 2012 年完工。建造該停車洞的成本為 7500 萬歐元。 芬蘭北部的首都奧盧也開始了地下建設，但成本並未公開。

經驗教訓/收穫

芬蘭地下是一個關於地下開發益處的案例研究。利用其自然資源及其平坦的地形，芬蘭將其大部分基礎設施轉移到了地下。這使得能夠在原本用於水處理和發電廠的土地上進行開發。公共交通，包括地鐵、公交和人行道，也都位於地下，這為綠地和更小的道路騰出了空間。UMP 允許進一步開發地下停車場和其他基礎設施，從而進一步釋放空間。將公用設施推向地下不僅可以釋放空間，還可以透過與一般交通分開的維護隧道，更好地實現公用設施的互聯互通。

這些地下專案以及 UMP 的採用，將使世界各地的城市受益。這種地下推動力可以透過將公用設施從城市範圍轉移到城市下方來減少城市蔓延。許多城市都有一些形式的地下基礎設施，但這是一個尚未開發的領域，可以進一步發展。隨著自然災害和一般天氣事件的嚴重程度不斷加劇，將公用設施轉移到地下也可能保護它們免受損害，並保護網路免受中斷。

然而，這些地下專案也忽視了部分不住在城市或城市附近的人口。農村人口，在某種程度上，郊區人口無法充分獲得這些庇護所。大約 14% 的芬蘭人口（約 80 萬人）無法充分使用地下掩體。

未來影響

芬蘭地下未來的影響似乎很光明。赫爾辛基 UMP 擁有巖體資源，可以進一步開發地下專案，並計劃在赫爾辛基和愛沙尼亞塔林之間實施一個雄心勃勃的隧道專案。根據塔林釋出的一份報告，連線赫爾辛基和塔林的計劃中的隧道建設成本約為 160 億歐元。該隧道在其最深處將位於海平面以下 215 米處。報告預測，赫爾辛基-塔林連線線每天將有大約 40 列客運列車、11 列汽車列車、17 列卡車運輸車和 3 列貨運列車的運力。擬議中的隧道軌道、隧道和車站的建設成本將在 138 億歐元至 200 億歐元之間，預計於 2025 年開始建設。

在邊境安全和民防掩體需求方面，芬蘭處於不太有利的位置。截至 2023 年 4 月 4 日，芬蘭已正式加入北約。這打破了芬蘭為了安撫其鄰國俄羅斯而長期保持的中立政策。在俄羅斯入侵烏克蘭後，芬蘭公民對加入北約的支援率大幅上升。 如果俄羅斯繼續對鄰國採取侵略行動，芬蘭的民防掩體網路可能需要經受考驗。

芬蘭地下可持續發展

赫爾辛基的地下掩體在緊急情況下可以容納全市 63 萬人口。估計掩體最多可以容納 85 萬至 90 萬人。每個掩體都擁有足夠的食物和水，可以供 2 周之用。在發生襲擊的情況下，掩體可以抵禦核彈（高達 6 巴的壓力）。第二道門還可以防止化學武器襲擊。即使上面投下炸彈，孩子們仍然可以在地下開心地玩耍。

芬蘭地下部分正在建設的區域被稱為大赫爾辛基地區。赫爾辛基的人口為 130 萬。該地區地形平坦，赫爾辛基的基岩非常適合地下建築，而且赫爾辛基的陸地面積只有 6.4% 是沒有用途的未命名的岩石儲備。這意味著地下網路有很大的發展空間。根據圖片，芬蘭地下系統還有很大的擴充套件計劃。

芬蘭地下

為了打造可持續的地下區域，我們需要獲得“利益相關者、社群、地球科學家、工程師、城市規劃師”（Loretta von der Tann 等人，2021 年）的意見。所有這些群體的觀點對於地下專案的成功至關重要。在建設地下空間時，我們首先需要對其進行清理，使其可用。

地質技術工程師和地球科學家需要更坦率地談論該地區地質帶來的挑戰，以便更好地為參與專案的人員提供資訊。由於這個問題，一些建築的成本效益不高，需要更多的維護，而且不像它們本來可以那樣可持續。此外，我們還需要記住，地下空間是一種不可再生資源，必須明智地使用。

討論問題

• 這會影響其他國家或城市建造他們自己的地下城市嗎？
• 未來你能看到哪些公用設施搬到地下？
• 你認為投資大型地下專案是否值得？
• 大型地下掩體真的可以抵禦傳統入侵嗎？