地勘行业转型升级实践探索-地下空间设计研究院的成立与发展思考

摘  要：随着社会经济与科技的快速发展，智慧城市建设日益加快，城市地下空间的开发利用势在必行，开展地下空间研究具有巨大的发展潜力和价值。本文以当前地下空间发展趋势、技术特点及企业市场竞争为导向，介绍地勘行业在地下空间开发利用方面的优势。基于此，提出在维持原有竞争优势的前提下，以科技创新为核心，实施“引进来”和“走出去”发展战略，积极探索地勘行业发展模式，以此实现地下空间的可持续发展。

关键词：地勘行业转型;地下空间;开发利用;探索

中图分类号：TU984  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）02-0000-00

1 地下空间设计研究院的成立

1.1 成立背景

当前，世界各国对环境保护日益加强逐渐提高，中国作为最大的发展中国家在强调经济发展的同时，需将更多的精力投入到生态建设和环境保护中。海绵城市的建设与发展，标志着中国城市化建设由偏重数量规模向注重提升城市质量内涵转变。随着我国城镇化推进的不断推进，城市高密度区地下空间需求与日俱增，地铁建设及地下建筑的快速发展使得地下空间建设在城市空间体系中所占比重逐渐增大。。对于国内轨道交通线路而言，自1969年北京地铁一号线建成通车后，城市轨道建设呈逐年递增趋势，截至2016年底，中国大陆地区共30个城市开通运营城市轨道交通，其中开通地铁3168.7公里，预计到2050年地铁总里程将高达11700公里[1]。因此地下空间的开发利用具有广阔的发展前景。

本公司作为國家综合性地质勘查企业，在地质勘查技术、钻探设备应用、地下开挖综合技术研发等方面均具有先天优势，且存在较强的市场竞争力。因此地下空间设计研究院的成立将是国内地勘行业跻身地下建筑市场、地勘行业转型升级的重要探索。

1.2 地下空间工程技术特点

《2020年中国工程科学和技术发展研究》报告中将地下空间开发利用列为极其重要的课题。绿色城市已成为当今社会发展的主流，地下空间是城市化发展的产物，是人类向地下拓展生存空间的智慧体现（见图1）。

国内外对地下空间开发利用研究：从1863年伦敦第一条地铁通车，到上世纪五六十年代的大深度（日本已开发到地下50-100米）开发，再到现在的深水海底隧道与地下城市建设[2]，地下空间的开发利用正逐步迈入快速发展阶段。然而，地下工程施工具有施工难度大、技术要求高、受围岩地质条件影响大等特点，是一项具有较高风险性的系统工程。

地下空间安全很大程度上取决于受扰动地层的力学性态。工程施工、车辆振动等外载荷作用于围岩介质，引起的围岩位移及应力又反作用于地下结构，从而形成地层与结构相互耦合作用。此外，当为富水地层时还需考虑水压力对地下结构的影响，做好接口防水措施。因此对于地下工程安全问题，应考虑提高对地质环境、配套施工设备与施工技术的认识，优化地层处理措施，降低安全风险。

相比地上（面）建筑物，地下工程的建设起步较晚，在法律、规范、工程管理及相关理论等方面尚不完善。国内外学者虽进行了大量研究工作，但仍处于探索阶段，研究成果在推广上受场地条件制约大，难以推广。随着国家经济发展和高密度区城市化建设的不断推进，大型城市地下工程施工及配套技术的应用和研发成为衡量企业核心竞争力的重要指标。然而就目前技术发展水平而言，仍有待进一步完善与提高。

1.3优势分析

我国在上世纪中期开始设立针对地下工程领域的研究机构，其中，上海城建集团于1979年成立自己的地下空间设计研究院，是国内最早有地下空间研究院的建设单位，主导经营业务是人防工程。之后，中交、中冶、中国铁建等企业先后成立地下空间研究院，呈现出“百家争鸣、百花齐放”的发展趋势。然而，近几年发生的地下工程事故却为人们敲响了警钟，究其原因多源于地基承载力不足，引起地上建筑物倒塌与地面塌陷[3-5]。地下工程事故再次证明了对地基地质条件认识的重要性（见图2）。

提高对地层水文与地质参数复杂性和空间变异性规律的认识是降低误判的基础，也是降低地下工程安全事故风险的关键所在。本公司长期从事地下工程建设及相关科研工作，在对地质条件认识与勘探技术掌握，对深层地下资源开发利用以及对地下空间环境安全的重视度等方面，本地勘企业均具有明显的技术和经验优势。

2 地下空间设计研究院的发展思考

地下空间的设计研究涉及地质分析与结构设计两项内容，缺少任何一方都会使地下结构的工程设计存在缺陷，增加其质量与安全风险。如何实现地下空间的可持续发展，成为地勘行业在转型升级过程中面临的一项重要课题。为此，中煤建工集团根据行业发展规律、结合自身资源和能力，归纳如下措施可：

2.1 推动科技创新，提高核心竞争力

技术创新是衡量一个公司核心竞争力的重要指标，而地下空间的设计研究又是一项综合性工作。为推动科技创新，提高企业核心竞争力，一方面应立足自身，加大对内部职员的技术和科研能力培养;另一方面加强总体规划和各专业人才梯队建设，加大对骨干技术人才的引进力度，健全激励机制，营造良性发展氛围。通过整合优势资源，力争多出科研成果，并及时推广应用，推动公司向着更强、更快方向发展。

2.2 立足自身，建立协同发展机制

中煤建工集团下属广州中煤江南基础工程公司和市政分公司，作为主要从事地下空间施工的建设承包公司，其在地下空间的施工技术方面存在较强优势，但在结构设计资质、设计人员上却存在不足，设计能力欠缺。为降低与设计院、高校等优质单位在设计或科研能力上的差距，中煤建工集团实施 “引进来”战略，积极与科研院校和设计单元开展合作，先后与中国矿业大学力建学院、河北建筑设计研究院等达成长期有效合作关系。此外，集团着手成立自己的专家团队，拟聘国际知名专家作为公司技术顾问。

2.3 创新经营模式，加大市场开拓

与中铁、中交等公司相比，本公司在地勘行业起步较晚，在承揽工程方面存在一定劣势，因此必须改变以往经营发展模式，延伸产业链，充分利用国家“一带一路”政策、京津冀一体化战略布局，积极实施“走出去”发展战略，整合最优资源积极对接国家扶持项目。以各专业的技术优势和人力资源，提升承揽工程的示范和辐射作用;以一站式的服务和额外价值，赢得更大市场份额;以优质工程建设，提升企业形象;同时利用各驻地分支机构的人材物等资源，保障业务拓展市场的稳步推进。

3 地勘行业转型升级的实践与体会

3.1 BIM技术

针对地下工程所具有的隐蔽性及高风险性等特点，如何建立相应的工程安全预警体系成为安全管理的重要课题。BIM技术作为一种先进的技术手段和管理理念，涵盖从规划、设计、施工到运营维护全过程，可实现对工程项目全生命周期的有效控制与管理。通过BIM系统可视化功能，构建地下工程风险预警模型，利用光纤光栅传感技术，对地质环境条件与地下结构某节点的安全状态进行实时检测，从而实现施工前风险识别、施工中实时预警、运营阶段监测反馈的安全风险动态管理控制机制。

配合物联网技术实现信息交换，及时、有效的将地下动态信息反映到地面控制中心，通过在BIM信息模型中实时显示，方便工程人員做出及时合理的应对策略，实现将安全事故防范由被动管理转为主动管理的转变。中煤建工集团在BIM技术应用上作了大量调研工作，拟在青岛中央广场项目和泾河新城管廊项目中进行试点应用。参见图3示意图。

3.2 城市地下综合管廊

国家于2015年印发了《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》，通过政策引导、鼓励、支持城市地下空间的综合开发与利用。陕西省西咸新区泾河新城地下综合管廊工程作为中煤地质总局主导的首个PPP项目（图4），自2017年2月试验段覆土回填完成至今，乐华二街、乐华三街工程段管廊施工工作面已接近完成。整个施工过程中遇到的主要问题有地下水渗透、边坡失稳和外部环境影响。其工程特点主要表现为：在设计上，与广州地铁设计院合作开展;在技术上，通过掌握的遥感、雷达探测技术对场区水文地质条件进行调查，并立足自身力量开展工法研究和BIM技术应用;在管理上，采用五位一体管控模式。

施工问题及解决措施：施工进度受外部环境影响大，遇到高温天气无法采用喷淋降温措施、地下水对现浇施工影响较大、边坡放坡占地受限，考虑采用预置装配式结构，进行配套施工设备研发、优化结构截面和施工工艺技术，以此解决以上问题。

3.3 城市地下空间

中煤建工集团应用所掌握的各项技术建立了青岛中央广场项目、王家墩地铁站和长沙朝阳地铁站项目、广州小蛮腰和财富中心项目，以及拟采用盖挖拟作法施工的中国矿业大学操场地下综合空间改扩建项目等。

经验总结：工程项目建设以满足客户需求为主，缺少对成果的总结和深入研究，可考虑继续扩大专业人才引进和科研资金投入力度，以此提高公司核心竞争力。

4展望

作为地质勘查行业的主力军，在组织架构上，中煤建工集团具有从事地下综合管廊、地下交通、海绵城市、市政道路、城镇绿化等专业化技术团队，人员配备上具有年轻化、专业化、学历高等优势。目前，中煤建工集团现有从事地下空间及相关专业研究工作的博士后1人，博士5人，硕士20人，持有专业证书的专业人才70人，专业技术实力雄厚。

展望未来，地下空间设计研究院的开发利用正面临大好发展机遇，立足自身优势，专注于地下空间的勘测、规划、设计、开发与建造，凝练形成包括地下综合管廊、地下立体交通、城市地下车站、运动休闲广场、智能地下车库、地下城市防灾建设、地下仓储设施等在内的相关服务。以转型发展为重点，以改革创新为动力，地勘行业在地下空间领域的转型发展必将成为最具竞争力的地下空间建设研究机构。

参考文献

[1]中国城市轨道交通协会信息.城市轨道交通2016年度统计和分析报告[R].2017（1）：1-43.

[2]王梦恕.水下交通隧道发展现状与技术难题——兼论“台湾海峡海底铁路隧道建设方案”[J].岩石力学与工程学报，2008，27（11）：2161-2172.

[3]王梦恕，张成平.城市地下工程建设的事故分析及控制对策[J].建筑科学与工程学报，2008，25（2）： 1-6.

[4]钱七虎.地下工程建设安全面临的挑战与对策[J].岩石力学与工程学报，2012，31（10）：1945-1956.

[5]张顶立.城市地下工程施工诱发的安全事故及其控制[J].科技导报，2017，35（5）：31-37.

收稿日期：2020-01-02

作者简介：臧建军（1974—），男，河北涿州人，本科，高级工程师，研究方向：岩土及地下工程。