0前言
人类自远古时代起就自发地开始了对地下空间的利用。《易·系辞》载“上古穴居而野处”、《礼记·礼运》谓“昔者先王未有宫室，冬则居营窟，夏则居曾巢”就记录了这一史实。随着人类社会的发展和进步，地下空间已经越来越多的应用于各个方面，世界历史上出现了众多规模庞大的地下建筑群和建筑单体。21世纪，人类对地下空间的开发利用再起高潮，19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪,21世纪是人类开发利用地下空间的世纪。发展利用地下空间是解决士地资源短缺和节省能源的最简单可行的办法之一。
到目前为止，人类已成功地开发了数量众多、分布广泛的地下商业、交通、办公、居住、文化娱乐、体育和贮库等设施。国家历来重视城市地下空间资源的开发和利用，当前重点是大城市中心城区,要把城市地下空间资源的开发利用纳人城市规划，统一规划，综合开发，切忌各自为政，各行其是。
在近现代地下空间利用的发展过程中,有一个非常明显的空间形式贯穿始终-一线性地下空间。自从1863年英国伦敦建成世界上第-条地铁开始，地下空间的开发利用从大型建筑物向地下的自然延伸发展到复杂的地下综合体（地下街）再到地下城（与地下快速轨道交通系统相结合的地下街系统），地下隧洞在城际之间、在旧城的改造再开发中发挥了重要的作用。同时，地下市政设施也从地下供、排水管网发展到地下大型供水系统，地下大型能源供应系统，地下大型排水及污水处理系统，地下生活垃圾的清除、处理和回收系统，以及地下综合管线廊道（共同沟）。
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1城市线性地下空间的功能演变
1.1早期发展
在奴隶制社会，大量的奴隶劳动力使建造大型工程成为可能，人们逐渐开始利用隧洞来满足居住以外的多种需求，如储存物资、交通等。还有公元前22世纪巴比伦城中的幼发拉底河底人行通道，是世界上第一座交通隧道；公元前5世纪波斯的地下水路；公元前312年至226年期间修建的罗马地下输水道等。五千年前诞生于伊朗中心小亚细亚的坎儿井设施,是干旱地区的一种引导地下水的地下隧洞，经它引出的水灌溉了小亚细亚、中亚细亚、阿姆河流域、帕米尔高原北部、费尔干纳盆地以及中国新疆等地区，地下空间利用最为积极、最有成效，这种水利设施浇灌出了著名的美索布达米亚文明11]。
从15世纪开始，欧洲出现文艺复兴运动和产业革命,科学技术开始走在了世界的前列。特别是17世纪黄色炸药的使用和18世纪蒸汽机的应用，促进了隧道与地下工程的迅速发展。1613 年英国建成伦敦地下水道；1681年修建了地中海比斯开湾的连接隧道；1830年英国利物浦建成最早的铁路隧道；1843年伦敦建成越河隧道；1863年在伦敦建成世界上第一条地铁;1871年穿越阿尔卑斯山连接法国和意大利长达12.8km的第一条公路隧道开通；1930年日本开始建设第一条地下商业街。由此，以线性空间主轴的现代地下空间开发利用拉开了雌幕。
1.2现代发展
柯布西耶(LE CORBUSIER)在20世纪20年代曾主张大城市的交通体系应该走立体化的道路，建立高架、地下等多层交通体系[2]。在21 世纪,地下交通作为城市交通的重要组成部分，正体现着地面交通无法比拟的重要作用。地下交通的出现缓解了地面交通的压力，使城市中原本拥挤的道路变得通畅，城市空气质量明显得到改善，由于不再拥挤，城市的许多地方会建起公园、绿地，人们可自由自在地享受大自然，城市的可持续发展得到有利的保证。
不仅如此，世界上很多国家和地区，为了解决城市之间的交通联系与供水需要，建设了大量的交通隧道与输水隧道。
1988年3月13日，日本连接北海道和本州的青函海底隧道（Seikan Tunnel）通车，成为当时世界上最长的海底隧道。青函隧道由三条隧道组成，主隧道全长53.9km，其中海底部分23.3km，陆上部分本州一侧为 13.6 km,北海道一侧为 17 km。主坑道宽11.9m，高9m,断面80m。除主隧道外,还有两条辅助坑道：一是调查海底地质用的先导坑道；二是搬运器材和运出砂石的作业坑道。这两条坑道高4m、宽5m,均处在海底。现在,先导坑道用于换气和排水，漏到隧道的海水会被引到先导坑道的水槽，然后再用高压泵排出地面。作业坑道则用作列车修理和轨道维修的场所。
英吉利海峡隧道（The Channel Tunnel），又称英法海底隧道或欧洲隧道（Eurotunnel），是一条把英国英伦三岛连接往欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底段的隧洞长度为3×38 km，成为当时世界上最长的海底隧道。两条铁路洞衬砌后的直径为 7. 6 m,开挖洞径为 8. 36 ~ 8. 78 m;中间一条后勤服务洞衬砌后的直径为4.8m,开挖洞径为 5. 38 ~ 5. 77 m。
在辽宁，一项名为“大伙房输水工程”一期工程的输水隧道于2009年4月15日全线贯通。该隧道全长85.32km。隧道的建设旨在引用优质充沛的辽东山区水源，供给辽宁省老工业基地的中部城市群，解决该地区百年内用水问题，受益人口近1000万。
2现代城市线性地下空间的应用
现代城市中，以隧洞为主要形式的线性地下空间设施主要包括地铁、地下道路、市政基础设施管线、地下管线综合廊道（共同沟）以及地下排水（洪）暗沟等。线性地下空间是城市地下空间形态构成的基本要素和关键，也是与城市地上空间形态相协调的基础，连接点状地下空间的纽带，提高城市功能运行效率的保证（图1），是城市重要的生命线。没有线性地下空间的连接，仅有一些散布的点状设施，不能形成整体轮廓，无法提高地下空间的总体效益。
2.1地下铁路
地下铁路是在城市地面以下修筑的以轻轨电动高速机车运送乘客的公共交通系统，简称地铁。地下铁路可以同地面或高架桥铁道相连通，形成完整的交通网。
世界第一条地下铁路的诞生，为人口密集的大都市如何发展公共交通取得了宝贵的经验，特别是
（资料来源：青岛市城市规划设计研究院）
图1线性地下空间
到1879年电力驱动机车的研究成功，使地下客运环境和服务条件得到了空前的改善，地铁建设显示出强大的生命力。1863~1995年期间，世界上一些著名的大都市，如伦敦、格拉斯哥、纽约、波士顿、柏林、汉堡、费城、马德里、东京、大阪、莫斯科、蒙特利尔、北京华盛顿等，都相继建造了地下铁路。目前，世界上已有40多个国家和地区的127座城市都建造了地下铁路，线路总长度超过了7000km。
发达国家的经验表明，只有发展高效率的地下交通，形成四通八达的地下交通网，才能有效解决城市交通拥挤的问题，改善地面环境。地下铁路和公路能够在上下班高峰时有效疏散人流和车流，缩短了人们的出行距离和时间，地铁的高效性和安全性使人们在地下通行变得轻松愉快。
我国城市轨道交通建设速度迅猛。1995年至2008年12年间，我国建有轨道交通的城市，从2个增加到10个，投资以每年100多亿元的速度在推进。截止到2009年底，已有10个城市开通了31条城市轨道交通线，运营里程达到835.5km。2009年末，国务院又批复了22个城市的地铁建设规划，总投资达8820.03亿元。至2016年，我国将新建轨道交通线路89条,总建设里程为2500km。
2.2地下街
地下街是指修建在大城市繁华的商业街下或客流集散量较大的车站广场下，由许多商店、人行通道和广场等组成的综合性地下建筑(3)]。地下街的一个重要组成内容是步行道或车行道，同时要具有四通八达或改变交通流向的功能。开发地下街的主要目的是把地面街设在地下，解决繁华地带的交通拥挤和建筑空间不足的问题（图2)。
地下街具有交通、购物或文化娱乐、人流集散等功能，可以起到使人流进入地下，解决交通拥挤的局面，同时又能满足人们购物或文化娱乐的要求，地下
图2人类利用地下空间的构想——地下商业与交通空间
街的开发与地面功能的关系应以协调、对应、互补为原则，促进城市经济的发展。从历史演变过程看，随着功能变化，其涵义也在改变，地下街功能的增加，即演变为城市地下综合体。
地下街通常规划于城市的繁华交通中心，特殊情况下也有不在城市繁华区的情况。城市地下街具体可划分为地下商业街、地下娱乐文化街、地下步行街、地下展览街及地下工厂街等。目前建设较多的为地下商业街和文化娱乐街，其他各种类型地下街不久也会出现。在日本，地下街的功能主要是解决交通问题，即解决人、车流划分和车辆存放问题。
加拿大的蒙特利尔为创造舒适的生活环境，建造了30km的地下街，将众多的地下车库、地下广场、地铁车站、地下大型购物中心，地下人行道以及地面建筑150余个临街出口等统一规划连接成了网络,形成了著名的“地下城”。
2.3地下快速公路
中国工程院钱七虎院士在北京市政集团举办的关于城市地下空间开发的有关论坛上提出了“北京应该发展以快速轨道交通为首位，建设地下快速路”这一城市地下空间利用的新思路。地下快速公路是指在位于地面以下至十多米深处修建地下交通隧道，隧道中为机动车提供足够的车道，隧道之间相互连接、四通八达，并通过匝道与地面道路和高架路形成立体交叉的空间交通系统（图3）。
图3人类利用地下空间的构想—一地下线性交通空间
地下快速公路具有较高的机动车通行能力，能充当穿越中心区的放射线或纵横干道的快速路，不受恶劣气候影响，全天候昼夜通行，机动车流尾气排污和噪声对城市中心区地面环境影响降到最低，不占用土地和空间，不破坏市中心历史人文景观和建筑，不影响地面行人步行和自行车交通。
波士顿中央大道建成于1959年，为高架6车道，它直接穿越城市中心区，每天交通拥堵时间超过10h，交通事故发生率是其他城市的4倍，通向机场的隧道境况也相同。如果不进行改造，预计交通拥堵时间会发展到2010年的16h。据估算，由于堵塞、事故、油料浪费、尾气污染、时间延误等因素，每年损失5亿美元。波士顿已没有更多的用于开发的城市用地，唯一可行的方案就是在现有的中央大街下面建设一条地下快速干道，在波士顿海湾建设一条海底隧道用来联系机场和城市中心，建立一个新的交通系统，完善城市交通，并以此为契机改善城市环境（图4）。
图4美国波士顿的经验：道路的地下化
2.4城市公用设施
城市公用设施（UrbanPublic Utilities），在我国也称市政公用设施，是城市基础设施的重要组成部分，是城市物流、能源流、信息流的输送载体，是维持城市正常生活和促进城市发展所必需的条件。为进一步改善城市环境，提高城市生活质量而研究、试验和兴建一些设施，如兴建地下综合廊道，对城市废弃物进行处理并加以综合利用等。系统大型化、布置综合化、设施地下化和废弃物资源化，是从根本上摆脱困境，使城市公用设施现代化的主要途径。
地下综合管线廊道的主要优点是容易维修和便于更换，因而能延长公用设施系统的使用寿命，同时保护道路免遭经常性的破坏。另外，综合廊道的干线部分埋深可以降低到建筑物基础以下，改变了公用设施管、线只能沿城市道路布置的传统，可以选择最经济的走向，从而缩短了廊道和管、线的长度。
在城市再开发过程中，如能结合地下铁道或地下商业街的建设统一兴建综合管线廊道，功能上独立布置，结构上则组织在一起，可以利用主体工程的边、底、角等不好利用的空间敷设管、线，节省投资和缩短工期。