地勘行業轉型升級實踐探索-地下空間設計研究院的成立與發展思考

摘? 要：隨著社會經濟與科技的快速發展，智慧城市建設日益加快，城市地下空間的開發利用勢在必行，開展地下空間研究具有巨大的發展潛力和價值。本文以當前地下空間發展趨勢、技術特點及企業市場競爭為導向，介紹地勘行業在地下空間開發利用方面的優勢。基于此，提出在維持原有競爭優勢的前提下，以科技創新為核心，實施“引進來”和“走出去”發展戰略，積極探索地勘行業發展模式，以此實現地下空間的可持續發展。

關鍵詞：地勘行業轉型;地下空間;開發利用;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 地下空間設計研究院的成立

1.1 成立背景

當前，世界各國對環境保護日益加強逐漸提高，中國作為最大的發展中國家在強調經濟發展的同時，需將更多的精力投入到生態建設和環境保護中。海綿城市的建設與發展，標志著中國城市化建設由偏重數量規模向注重提升城市質量內涵轉變。隨著我國城鎮化推進的不斷推進，城市高密度區地下空間需求與日俱增，地鐵建設及地下建筑的快速發展使得地下空間建設在城市空間體系中所占比重逐漸增大。。對于國內軌道交通線路而言，自1969年北京地鐵一號線建成通車后，城市軌道建設呈逐年遞增趨勢，截至2016年底，中國大陸地區共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利用具有廣闊的發展前景。

本公司作為國家綜合性地質勘查企業，在地質勘查技術、鉆探設備應用、地下開挖綜合技術研發等方面均具有先天優勢，且存在較強的市場競爭力。因此地下空間設計研究院的成立將是國內地勘行業躋身地下建筑市場、地勘行業轉型升級的重要探索。

1.2 地下空間工程技術特點

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

國內外對地下空間開發利用研究：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（日本已開發到地下50-100米）開發，再到現在的深水海底隧道與地下城市建設[2]，地下空間的開發利用正逐步邁入快速發展階段。然而，地下工程施工具有施工難度大、技術要求高、受圍巖地質條件影響大等特點，是一項具有較高風險性的系統工程。

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

相比地上（面）建筑物，地下工程的建設起步較晚，在法律、規范、工程管理及相關理論等方面尚不完善。國內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。隨著國家經濟發展和高密度區城市化建設的不斷推進，大型城市地下工程施工及配套技術的應用和研發成為衡量企業核心競爭力的重要指標。然而就目前技術發展水平而言，仍有待進一步完善與提高。

1.3優勢分析

我國在上世紀中期開始設立針對地下工程領域的研究機構，其中，上海城建集團于1979年成立自己的地下空間設計研究院，是國內最早有地下空間研究院的建設單位，主導經營業務是人防工程。之后，中交、中冶、中國鐵建等企業先后成立地下空間研究院，呈現出“百家爭鳴、百花齊放”的發展趨勢。然而，近幾年發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條件認識的重要性（見圖2）。

提高對地層水文與地質參數復雜性和空間變異性規律的認識是降低誤判的基礎，也是降低地下工程安全事故風險的關鍵所在。本公司長期從事地下工程建設及相關科研工作，在對地質條件認識與勘探技術掌握，對深層地下資源開發利用以及對地下空間環境安全的重視度等方面，本地勘企業均具有明顯的技術和經驗優勢。

2 地下空間設計研究院的發展思考

地下空間的設計研究涉及地質分析與結構設計兩項內容，缺少任何一方都會使地下結構的工程設計存在缺陷，增加其質量與安全風險。如何實現地下空間的可持續發展，成為地勘行業在轉型升級過程中面臨的一項重要課題。為此，中煤建工集團根據行業發展規律、結合自身資源和能力，歸納如下措施可：

2.1 推動科技創新，提高核心競爭力

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

2.2 立足自身，建立協同發展機制

中煤建工集團下屬廣州中煤江南基礎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承包公司，其在地下空間的施工技術方面存在較強優勢，但在結構設計資質、設計人員上卻存在不足，設計能力欠缺。為降低與設計院、高校等優質單位在設計或科研能力上的差距，中煤建工集團實施 “引進來”戰略，積極與科研院校和設計單元開展合作，先后與中國礦業大學力建學院、河北建筑設計研究院等達成長期有效合作關系。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顧問。

2.3 創新經營模式，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營發展模式，延伸產業鏈，充分利用國家“一帶一路”政策、京津冀一體化戰略布局，積極實施“走出去”發展戰略，整合最優資源積極對接國家扶持項目。以各專業的技術優勢和人力資源，提升承攬工程的示范和輻射作用;以一站式的服務和額外價值，贏得更大市場份額;以優質工程建設，提升企業形象;同時利用各駐地分支機構的人材物等資源，保障業務拓展市場的穩步推進。

3 地勘行業轉型升級的實踐與體會

3.1 BIM技術

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

配合物聯網技術實現信息交換，及時、有效的將地下動態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對策略，實現將安全事故防范由被動管理轉為主動管理的轉變。中煤建工集團在BIM技術應用上作了大量調研工作，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年印發了《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》，通過政策引導、鼓勵、支持城市地下空間的綜合開發與利用。陜西省西咸新區涇河新城地下綜合管廊工程作為中煤地質總局主導的首個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、邊坡失穩和外部環境影響。其工程特點主要表現為：在設計上，與廣州地鐵設計院合作開展;在技術上，通過掌握的遙感、雷達探測技術對場區水文地質條件進行調查，并立足自身力量開展工法研究和BIM技術應用;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構，進行配套施工設備研發、優化結構截面和施工工藝技術，以此解決以上問題。

3.3 城市地下空間

中煤建工集團應用所掌握的各項技術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大學操場地下綜合空間改擴建項目等。

經驗總結：工程項目建設以滿足客戶需求為主，缺少對成果的總結和深入研究，可考慮繼續擴大專業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

作為地質勘查行業的主力軍，在組織架構上，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、城鎮綠化等專業化技術團隊，人員配備上具有年輕化、專業化、學歷高等優勢。目前，中煤建工集團現有從事地下空間及相關專業研究工作的博士后1人，博士5人，碩士20人，持有專業證書的專業人才70人，專業技術實力雄厚。

展望未來，地下空間設計研究院的開發利用正面臨大好發展機遇，立足自身優勢，專注于地下空間的勘測、規劃、設計、開發與建造，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、地下城市防災建設、地下倉儲設施等在內的相關服務。以轉型發展為重點，以改革創新為動力，地勘行業在地下空間領域的轉型發展必將成為最具競爭力的地下空間建設研究機構。

參考文獻

[1]中國城市軌道交通協會信息.城市軌道交通2016年度統計和分析報告[R].2017（1）：1-43.

[2]王夢恕.水下交通隧道發展現狀與技術難題——兼論“臺灣海峽海底鐵路隧道建設方案”[J].巖石力學與工程學報，2008，27（11）：2161-2172.

[3]王夢恕，張成平.城市地下工程建設的事故分析及控制對策[J].建筑科學與工程學報，2008，25（2）： 1-6.

[4]錢七虎.地下工程建設安全面臨的挑戰與對策[J].巖石力學與工程學報，2012，31（10）：1945-1956.

[5]張頂立.城市地下工程施工誘發的安全事故及其控制[J].科技導報，2017，35（5）：31-37.

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。