湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 左晨 通訊員 張啟山 祝遠(yuǎn)寒
地上高樓大廈不斷長(zhǎng)高，地下也有神秘空間悄然延伸……科幻大片里的場(chǎng)景，正在照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
8月16日，由鐵四院主編的中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《城市深部地下空間工程勘察技術(shù)指南》正式通過(guò)專家評(píng)審，為城市深部地下開發(fā)提供了技術(shù)支撐。
目前，該院已建立完善的城市地下空間“全要素探測(cè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全建造、智能監(jiān)測(cè)、智慧運(yùn)維”技術(shù)體系。未來(lái)，城市地下空間建設(shè)有望向50米至200米延伸。
精準(zhǔn)探測(cè)給城市做“CT”
城市地下空間開發(fā)，是國(guó)家新型城鎮(zhèn)化和城市可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。
然而，目前我國(guó)城市地下空間開發(fā)還存在缺乏統(tǒng)籌、建設(shè)周期長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)大、地下空間環(huán)境壓抑幽閉等問(wèn)題。科學(xué)開發(fā)地下空間，才能讓城市更有“韌性”。
今年6月29日，由鐵四院投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的昆明地鐵5號(hào)線正式開通。這條地鐵線穿越上軟下硬復(fù)合地層、巖溶發(fā)育區(qū)、河道及有害和可燃?xì)怏w區(qū)，是昆明市在建地鐵線路中地質(zhì)條件最復(fù)雜的線路。
“城市地下空間越深，地下信息越不容易探明。”鐵四院城地院高級(jí)工程師謝俊介紹，在施工過(guò)程中，要全方位考慮對(duì)既有建筑的影響，某些關(guān)鍵區(qū)域的變形控制需要達(dá)到毫米級(jí)。
為給城市地下空間精準(zhǔn)做“CT”，鐵四院首創(chuàng)城市抗干擾地球物理探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)。“地質(zhì)雷達(dá)等傳統(tǒng)勘探手段，往往以線性方式進(jìn)行，會(huì)出現(xiàn)勘探深度不足、受干擾嚴(yán)重等情況，有時(shí)受建筑物阻擋嚴(yán)重?zé)o法開展工作，進(jìn)而出現(xiàn)勘探盲區(qū)。”鐵四院地路院物探所總工程師劉鐵華介紹，鐵四院自主研發(fā)多源頻率地震勘探設(shè)備，通過(guò)采集城市噪音，加以分析，就能獲取地層結(jié)構(gòu)分布情況，其勘探深度可達(dá)到地下200米以內(nèi)，勘探精度高，中淺層勘探成果與實(shí)際開挖的誤差小于1米。
地下空間設(shè)計(jì)運(yùn)維不再“摸黑”
此前，相關(guān)技術(shù)在我省已有成功實(shí)踐。
武漢光谷綜合體，被譽(yù)為亞洲規(guī)模最大的城市地下綜合體，是光谷的交通咽喉、武漢城市地標(biāo)。其總建筑面積16萬(wàn)平方米，主體為直徑200米的圓形區(qū)，最大開挖深度達(dá)到34米。
“在前期探測(cè)階段，我們就運(yùn)用了城市抗干擾地球物理探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，給這個(gè)直徑200米的圓形區(qū)域做了一場(chǎng)‘大手術(shù)’。”鐵四院城地院副總工程師周兵說(shuō)。
在設(shè)計(jì)階段，鐵四院針對(duì)全交通型式、多線路、全專業(yè)的功能需求，搭建了BIM協(xié)同設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)專業(yè)同頻協(xié)作，讓設(shè)計(jì)周期縮短1/3。
對(duì)地下空間的運(yùn)維管理也至關(guān)重要。通過(guò)搭建地下大空間智慧運(yùn)維管理平臺(tái)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和光纖傳感設(shè)備，就能掌控地下空間結(jié)構(gòu)運(yùn)行和人流、物流動(dòng)態(tài)，時(shí)刻感知城市“心跳”。此外，項(xiàng)目還運(yùn)用了自然通風(fēng)排煙和氣流組織關(guān)鍵技術(shù)，讓地下空間運(yùn)營(yíng)能耗節(jié)約了50%。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在光谷綜合體項(xiàng)目中，運(yùn)用城市大空間全過(guò)程技術(shù)累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益18.65億元，保障80萬(wàn)人流和15萬(wàn)車流順暢通行，節(jié)約土地資源4.6萬(wàn)公頃，減少碳排放量15萬(wàn)噸，將城市堵點(diǎn)改造成為城市加速發(fā)展的引擎。
目前，該技術(shù)已推廣應(yīng)用到武漢徐家棚樞紐、深圳福田樞紐、佛山西站樞紐地下空間、襄陽(yáng)東津站地下空間、蘇州太湖新城地下空間等項(xiàng)目中。
可向地下深部空間進(jìn)軍
眼下，由中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)投資建設(shè)的南京江北新區(qū)地下空間一期項(xiàng)目建設(shè)正酣，這是目前全國(guó)乃至亞洲最大的在建地下空間綜合體項(xiàng)目，其基坑最大開挖深度已經(jīng)達(dá)到50米。
周兵介紹，該項(xiàng)目地質(zhì)水文條件復(fù)雜、距離長(zhǎng)江近，具備深、大、雜、險(xiǎn)、難、重、緊的特點(diǎn)。鐵四院承擔(dān)了項(xiàng)目中部分地鐵線路、標(biāo)段的可行性研究，通過(guò)線路、站點(diǎn)、區(qū)間等設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)站城一體、無(wú)縫換乘、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、韌性舒適、綠色低碳的地下空間綜合開發(fā)利用。
周兵表示，目前我國(guó)城市地下空間開發(fā)深度一般為0至35米，超過(guò)50米的地下空間即為深部空間，相當(dāng)于向地下延展超過(guò)17層樓高的深度，這在國(guó)內(nèi)和國(guó)際的工程中，都是非常難以達(dá)到的。鐵四院深地空間研發(fā)團(tuán)隊(duì)有望將城市地下空間開發(fā)深度延伸至50米至200米，致力于打造現(xiàn)實(shí)版“流浪地球”。
