地勘行業(yè)轉(zhuǎn)型升級實踐探索-地下空間設(shè)計研究院的成立與發(fā)展思考

摘? 要：隨著社會經(jīng)濟與科技的快速發(fā)展，智慧城市建設(shè)日益加快，城市地下空間的開發(fā)利用勢在必行，開展地下空間研究具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛢r值。本文以當前地下空間發(fā)展趨勢、技術(shù)特點及企業(yè)市場競爭為導向，介紹地勘行業(yè)在地下空間開發(fā)利用方面的優(yōu)勢?；诖?，提出在維持原有競爭優(yōu)勢的前提下，以科技創(chuàng)新為核心，實施“引進來”和“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，積極探索地勘行業(yè)發(fā)展模式，以此實現(xiàn)地下空間的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地勘行業(yè)轉(zhuǎn)型;地下空間;開發(fā)利用;探索

中圖分類號：TU984? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

1 地下空間設(shè)計研究院的成立

1.1 成立背景

當前，世界各國對環(huán)境保護日益加強逐漸提高，中國作為最大的發(fā)展中國家在強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展的同時，需將更多的精力投入到生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護中。海綿城市的建設(shè)與發(fā)展，標志著中國城市化建設(shè)由偏重數(shù)量規(guī)模向注重提升城市質(zhì)量內(nèi)涵轉(zhuǎn)變。隨著我國城鎮(zhèn)化推進的不斷推進，城市高密度區(qū)地下空間需求與日俱增，地鐵建設(shè)及地下建筑的快速發(fā)展使得地下空間建設(shè)在城市空間體系中所占比重逐漸增大。。對于國內(nèi)軌道交通線路而言，自1969年北京地鐵一號線建成通車后，城市軌道建設(shè)呈逐年遞增趨勢，截至2016年底，中國大陸地區(qū)共30個城市開通運營城市軌道交通，其中開通地鐵3168.7公里，預計到2050年地鐵總里程將高達11700公里[1]。因此地下空間的開發(fā)利用具有廣闊的發(fā)展前景。

本公司作為國家綜合性地質(zhì)勘查企業(yè)，在地質(zhì)勘查技術(shù)、鉆探設(shè)備應(yīng)用、地下開挖綜合技術(shù)研發(fā)等方面均具有先天優(yōu)勢，且存在較強的市場競爭力。因此地下空間設(shè)計研究院的成立將是國內(nèi)地勘行業(yè)躋身地下建筑市場、地勘行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要探索。

1.2 地下空間工程技術(shù)特點

《2020年中國工程科學和技術(shù)發(fā)展研究》報告中將地下空間開發(fā)利用列為極其重要的課題。綠色城市已成為當今社會發(fā)展的主流，地下空間是城市化發(fā)展的產(chǎn)物，是人類向地下拓展生存空間的智慧體現(xiàn)（見圖1）。

國內(nèi)外對地下空間開發(fā)利用研究：從1863年倫敦第一條地鐵通車，到上世紀五六十年代的大深度（日本已開發(fā)到地下50-100米）開發(fā)，再到現(xiàn)在的深水海底隧道與地下城市建設(shè)[2]，地下空間的開發(fā)利用正逐步邁入快速發(fā)展階段。然而，地下工程施工具有施工難度大、技術(shù)要求高、受圍巖地質(zhì)條件影響大等特點，是一項具有較高風險性的系統(tǒng)工程。

地下空間安全很大程度上取決于受擾動地層的力學性態(tài)。工程施工、車輛振動等外載荷作用于圍巖介質(zhì)，引起的圍巖位移及應(yīng)力又反作用于地下結(jié)構(gòu)，從而形成地層與結(jié)構(gòu)相互耦合作用。此外，當為富水地層時還需考慮水壓力對地下結(jié)構(gòu)的影響，做好接口防水措施。因此對于地下工程安全問題，應(yīng)考慮提高對地質(zhì)環(huán)境、配套施工設(shè)備與施工技術(shù)的認識，優(yōu)化地層處理措施，降低安全風險。

相比地上（面）建筑物，地下工程的建設(shè)起步較晚，在法律、規(guī)范、工程管理及相關(guān)理論等方面尚不完善。國內(nèi)外學者雖進行了大量研究工作，但仍處于探索階段，研究成果在推廣上受場地條件制約大，難以推廣。隨著國家經(jīng)濟發(fā)展和高密度區(qū)城市化建設(shè)的不斷推進，大型城市地下工程施工及配套技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)成為衡量企業(yè)核心競爭力的重要指標。然而就目前技術(shù)發(fā)展水平而言，仍有待進一步完善與提高。

1.3優(yōu)勢分析

我國在上世紀中期開始設(shè)立針對地下工程領(lǐng)域的研究機構(gòu)，其中，上海城建集團于1979年成立自己的地下空間設(shè)計研究院，是國內(nèi)最早有地下空間研究院的建設(shè)單位，主導經(jīng)營業(yè)務(wù)是人防工程。之后，中交、中冶、中國鐵建等企業(yè)先后成立地下空間研究院，呈現(xiàn)出“百家爭鳴、百花齊放”的發(fā)展趨勢。然而，近幾年發(fā)生的地下工程事故卻為人們敲響了警鐘，究其原因多源于地基承載力不足，引起地上建筑物倒塌與地面塌陷[3-5]。地下工程事故再次證明了對地基地質(zhì)條件認識的重要性（見圖2）。

提高對地層水文與地質(zhì)參數(shù)復雜性和空間變異性規(guī)律的認識是降低誤判的基礎(chǔ)，也是降低地下工程安全事故風險的關(guān)鍵所在。本公司長期從事地下工程建設(shè)及相關(guān)科研工作，在對地質(zhì)條件認識與勘探技術(shù)掌握，對深層地下資源開發(fā)利用以及對地下空間環(huán)境安全的重視度等方面，本地勘企業(yè)均具有明顯的技術(shù)和經(jīng)驗優(yōu)勢。

2 地下空間設(shè)計研究院的發(fā)展思考

地下空間的設(shè)計研究涉及地質(zhì)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩項內(nèi)容，缺少任何一方都會使地下結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計存在缺陷，增加其質(zhì)量與安全風險。如何實現(xiàn)地下空間的可持續(xù)發(fā)展，成為地勘行業(yè)在轉(zhuǎn)型升級過程中面臨的一項重要課題。為此，中煤建工集團根據(jù)行業(yè)發(fā)展規(guī)律、結(jié)合自身資源和能力，歸納如下措施可：

2.1 推動科技創(chuàng)新，提高核心競爭力

技術(shù)創(chuàng)新是衡量一個公司核心競爭力的重要指標，而地下空間的設(shè)計研究又是一項綜合性工作。為推動科技創(chuàng)新，提高企業(yè)核心競爭力，一方面應(yīng)立足自身，加大對內(nèi)部職員的技術(shù)和科研能力培養(yǎng);另一方面加強總體規(guī)劃和各專業(yè)人才梯隊建設(shè)，加大對骨干技術(shù)人才的引進力度，健全激勵機制，營造良性發(fā)展氛圍。通過整合優(yōu)勢資源，力爭多出科研成果，并及時推廣應(yīng)用，推動公司向著更強、更快方向發(fā)展。

2.2 立足自身，建立協(xié)同發(fā)展機制

中煤建工集團下屬廣州中煤江南基礎(chǔ)工程公司和市政分公司，作為主要從事地下空間施工的建設(shè)承包公司，其在地下空間的施工技術(shù)方面存在較強優(yōu)勢，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計資質(zhì)、設(shè)計人員上卻存在不足，設(shè)計能力欠缺。為降低與設(shè)計院、高校等優(yōu)質(zhì)單位在設(shè)計或科研能力上的差距，中煤建工集團實施 “引進來”戰(zhàn)略，積極與科研院校和設(shè)計單元開展合作，先后與中國礦業(yè)大學力建學院、河北建筑設(shè)計研究院等達成長期有效合作關(guān)系。此外，集團著手成立自己的專家團隊，擬聘國際知名專家作為公司技術(shù)顧問。

2.3 創(chuàng)新經(jīng)營模式，加大市場開拓

與中鐵、中交等公司相比，本公司在地勘行業(yè)起步較晚，在承攬工程方面存在一定劣勢，因此必須改變以往經(jīng)營發(fā)展模式，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，充分利用國家“一帶一路”政策、京津冀一體化戰(zhàn)略布局，積極實施“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，整合最優(yōu)資源積極對接國家扶持項目。以各專業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢和人力資源，提升承攬工程的示范和輻射作用;以一站式的服務(wù)和額外價值，贏得更大市場份額;以優(yōu)質(zhì)工程建設(shè)，提升企業(yè)形象;同時利用各駐地分支機構(gòu)的人材物等資源，保障業(yè)務(wù)拓展市場的穩(wěn)步推進。

3 地勘行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的實踐與體會

3.1 BIM技術(shù)

針對地下工程所具有的隱蔽性及高風險性等特點，如何建立相應(yīng)的工程安全預警體系成為安全管理的重要課題。BIM技術(shù)作為一種先進的技術(shù)手段和管理理念，涵蓋從規(guī)劃、設(shè)計、施工到運營維護全過程，可實現(xiàn)對工程項目全生命周期的有效控制與管理。通過BIM系統(tǒng)可視化功能，構(gòu)建地下工程風險預警模型，利用光纖光柵傳感技術(shù)，對地質(zhì)環(huán)境條件與地下結(jié)構(gòu)某節(jié)點的安全狀態(tài)進行實時檢測，從而實現(xiàn)施工前風險識別、施工中實時預警、運營階段監(jiān)測反饋的安全風險動態(tài)管理控制機制。

配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)信息交換，及時、有效的將地下動態(tài)信息反映到地面控制中心，通過在BIM信息模型中實時顯示，方便工程人員做出及時合理的應(yīng)對策略，實現(xiàn)將安全事故防范由被動管理轉(zhuǎn)為主動管理的轉(zhuǎn)變。中煤建工集團在BIM技術(shù)應(yīng)用上作了大量調(diào)研工作，擬在青島中央廣場項目和涇河新城管廊項目中進行試點應(yīng)用。參見圖3示意圖。

3.2 城市地下綜合管廊

國家于2015年印發(fā)了《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導意見》，通過政策引導、鼓勵、支持城市地下空間的綜合開發(fā)與利用。陜西省西咸新區(qū)涇河新城地下綜合管廊工程作為中煤地質(zhì)總局主導的首個PPP項目（圖4），自2017年2月試驗段覆土回填完成至今，樂華二街、樂華三街工程段管廊施工工作面已接近完成。整個施工過程中遇到的主要問題有地下水滲透、邊坡失穩(wěn)和外部環(huán)境影響。其工程特點主要表現(xiàn)為：在設(shè)計上，與廣州地鐵設(shè)計院合作開展;在技術(shù)上，通過掌握的遙感、雷達探測技術(shù)對場區(qū)水文地質(zhì)條件進行調(diào)查，并立足自身力量開展工法研究和BIM技術(shù)應(yīng)用;在管理上，采用五位一體管控模式。

施工問題及解決措施：施工進度受外部環(huán)境影響大，遇到高溫天氣無法采用噴淋降溫措施、地下水對現(xiàn)澆施工影響較大、邊坡放坡占地受限，考慮采用預置裝配式結(jié)構(gòu)，進行配套施工設(shè)備研發(fā)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)截面和施工工藝技術(shù)，以此解決以上問題。

3.3 城市地下空間

中煤建工集團應(yīng)用所掌握的各項技術(shù)建立了青島中央廣場項目、王家墩地鐵站和長沙朝陽地鐵站項目、廣州小蠻腰和財富中心項目，以及擬采用蓋挖擬作法施工的中國礦業(yè)大學操場地下綜合空間改擴建項目等。

經(jīng)驗總結(jié)：工程項目建設(shè)以滿足客戶需求為主，缺少對成果的總結(jié)和深入研究，可考慮繼續(xù)擴大專業(yè)人才引進和科研資金投入力度，以此提高公司核心競爭力。

4展望

作為地質(zhì)勘查行業(yè)的主力軍，在組織架構(gòu)上，中煤建工集團具有從事地下綜合管廊、地下交通、海綿城市、市政道路、城鎮(zhèn)綠化等專業(yè)化技術(shù)團隊，人員配備上具有年輕化、專業(yè)化、學歷高等優(yōu)勢。目前，中煤建工集團現(xiàn)有從事地下空間及相關(guān)專業(yè)研究工作的博士后1人，博士5人，碩士20人，持有專業(yè)證書的專業(yè)人才70人，專業(yè)技術(shù)實力雄厚。

展望未來，地下空間設(shè)計研究院的開發(fā)利用正面臨大好發(fā)展機遇，立足自身優(yōu)勢，專注于地下空間的勘測、規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)與建造，凝練形成包括地下綜合管廊、地下立體交通、城市地下車站、運動休閑廣場、智能地下車庫、地下城市防災(zāi)建設(shè)、地下倉儲設(shè)施等在內(nèi)的相關(guān)服務(wù)。以轉(zhuǎn)型發(fā)展為重點，以改革創(chuàng)新為動力，地勘行業(yè)在地下空間領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展必將成為最具競爭力的地下空間建設(shè)研究機構(gòu)。

參考文獻

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收稿日期：2020-01-02

作者簡介：臧建軍（1974—），男，河北涿州人，本科，高級工程師，研究方向：巖土及地下工程。