物探技术在城市地下空间开发中的应用

张玉博 周书宪

摘要：随着城市化进程的加快，城市人口、交通、资源、环境等各方面的压力越来越大，不少城市已经陷入地面空间不足的突出问题。地下空间开发已成为建设集约型城市，实现可持续发展的必经之路。地下空间是人类潜在的和丰富的自然资源，具有不可再生的特点。因此，地下空间开发应该遵循有序开发和合理利用的原则，必须坚持综合、协调、防护、环保的原则，通过对地下空间现状综合分析，对地下各项设施进行系统整合、统筹考虑，坚持地上、地下一体化发展，使城市的地上、地下空间统一规划、同步建设、互为补充。本文主要就物探技术在城市地下空间开发中的应用做一个简单的分析和探讨。

关键词：物探技术；城市地下空间；开发应用

引言

城市规划建设是龙头，地下空间的合理开发离不开科学的规划指导，而实现科学规划的第一步就是要获取地下空间现状信息。通过调查分析现有的地下空间状况，对地下空间资源做出评价和预测，可以作为地下空间布局和选址的依据。相对于地面地理信息的获取方法，地下空间信息的获取较为困难，物探技术凭借高效、经济、施工灵活、信息丰富，探测效果好等优点在工程地质勘查中应用广泛。

一、城市地下空间开发利用的必要性

在城市发展过程中，土地资源严重短缺，致使建筑密度较大，破坏了生态，导致出现绿化率较低与环境日趋恶劣的问题。只有对城市地下空间进行开发利用才能满足人们的需求，从而在一定程度上对城市环境进行改善。

公共交通堵塞的情况日趋严重，对于过大的人流量与交通工具流量，仅仅是在城市空间增加行使面积已然无法解决问题。面对这种状况，即使修建地下道路需要大量资金消费，也是毋庸置疑的。只有开发并利用地下空间，才能使人与交通工具在城市空间的交通矛盾中得以缓解。

一直以来地下空间被人们赋予热切希望，一旦地下交通被建设，那么相应的地段商业也会快速崛起。交通与商业的相互倚持在经济上面，可以创造出巨大的效益。不仅能够带动地下空间的合理开发利用，促进城市的繁荣建设，还能弥补城市空间的不足之处。地下空间相较于城市空间，对自然灾害或是人为危险都有着良好的防患作用。

二、城市地下空间开发利用面临的问题

对城市地下空间开发利用进行管理的凭据是我国颁布的管理法规。在城市地下空间开发利用方面，不仅是国家统一颁布了一些用于立法的相关规定，一系列相关的地方性的法规文件，在不同的城市根据自身发展的实际情况下也被制定了。即使关于城市地下空间开发利用的相关法规被制定了不少，却不能解决立法问题。

对城市地下空间开发利用进行管理的基本要求是建立统一的管理体制。现如今，我国都是由行政管理部门根据自身职责，对城市地下空间开发利用进行相关的管理。这种情况导致了多种管理体制并存，其中包括协调管理、规划管理、建设管理、人防管理以及安全管理为主的管理体制。只有建立统一的城市地下空间开发利用管理体制，才能对地下空间的开发与利用具有综合性。

只有实施了与实际情况相适合的管理措施，才能给予城市地下空间开发利用在管理方面的保障。规划管理上，则以人防工程与交通和商业规划为主，并没有对地下空间进行编制总体计划；信息管理上存在着没有明确管理主体、没有统一的标准体系、没有共享信息资源的现象；而在建设管理上建设项目自善其身、建设存有风险、缺乏建设资金等一系列问题。

三、利用物探技术获取地下空间信息

物探技术是利用先进的物探仪器摄取被探测地质目标物理场的分布并与均质条件下的物理场比较，找出异常部分來研究与探测目标之间的对应关系，达到解决地质问题或工程问题的目的。由于物探技术实际应用时是测量地质目标与周围介质的某一物理特征参数（如密度、电性、磁性、弹性、放射性、热物理性等），故物探技术根据测试参数的不同大致可以分为：重力勘探；磁法勘探；电法勘探；地震勘探物探；放射性勘探；地热勘探等。

物探技术在地下空间开发中的应用涉及面很多，如浅层地震法探测地下地质构造，电磁感应法、探地雷达法探测地下管线，探地雷达探测人防工程、桩基，高密度电阻率法探测地面沉降和溶洞等。

1、地下空间地质调查

开展城市地下空间地质调查是进行地下空间开发的前提。城市地铁隧道、公路隧道、铁路隧道、地下街道、人防工程等的选线以及地下车库、地下商场、地下仓库等的选址必须充分了解待开发区内的地质状况。由于在进行城市地质调查时需要采取非开挖的勘查方式，而物探技术正是凭借其无损性被广泛用于城市地质调查的初期。

浅层地震法是一种用于浅部地质调查的应用地球物理方法，具有勘探精度高、效果好的特点，可以提供地基基底的几何形状、地层结构（包括厚度和分界面位置）、断层位置与产状等有关信息，为大型工程的选线和选址提供依据。

浅层地震法是运用了弹性波的反射和透射基本定律，即在连续介质内反射波的反射角与入射角相等和入射角正弦值之比等于介质中的波速之比：

浅层反射法的分辨力、探测精度相对更好，在各种地面探测中取得了较好效果，但是成本相对较高；浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势，但该方法受到施工场地影响明显。图1为吴曲波等在华北地区某地的地震反射深度剖面。从图1中可以看出，浅层地震反射波法准确的定位了研究区内的断裂位置，划分了工作区内的第四系地层厚度及下伏基岩岩性分布规律，为城市工程选址打下了良好的地质基础。

2、地下管线调查

地下管线是城市赖以生存和发展的物质基础，涵盖电力电缆、通讯电缆、给水管线、工业管道、燃气管线、供热管线、排水管线（雨水、污水）以及其他特殊管线，被称为城市的“生命线”、地下管线的材质各不相同，即使是同一种管线，材质也有多种，如：铸铁、钢、混凝土、塑料、铜、光纤等。目前每条高架桥、地铁、隧道、高速公路以及各类非开挖施工的第一步就是开展地下管线探测。

电磁感应法是目前探测地下管线最成熟&操作最方便的方法，其原理是利用地下管线与周围介质的导电性和导磁性差异，采用人工激发的方式使管线载有电流，在地面上接收电流产生的交变磁场，通过研究该磁场空间与时间分布规律对地下管线进行追踪、定位和定深。目前国内外的管线探测仪的直接法&夹钳法及感应法等多种手段都毫不例外地采用了这种方法，它是目前我国探测地下管线应用最为广泛的物探技术。

结论

开发地下空间，逐步形成地面空间、上部空间和地下空间协调发展的立体化新模式，是现代化城市的发展方向，是城市可持续发展的客观要求和社会发展的必然趋势。而要想实现对地下空间的合理开发，首要前提是查明地下空间现状信息。物探技术在城市地下空间开发中的地位已越来越重要，许多探测成果可以直接为城市工程设计提供依据。

参考文献

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