物探技術(shù)在城市地下空間開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

張玉博 周書(shū)憲

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口、交通、資源、環(huán)境等各方面的壓力越來(lái)越大，不少城市已經(jīng)陷入地面空間不足的突出問(wèn)題。地下空間開(kāi)發(fā)已成為建設(shè)集約型城市，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。地下空間是人類潛在的和豐富的自然資源，具有不可再生的特點(diǎn)。因此，地下空間開(kāi)發(fā)應(yīng)該遵循有序開(kāi)發(fā)和合理利用的原則，必須堅(jiān)持綜合、協(xié)調(diào)、防護(hù)、環(huán)保的原則，通過(guò)對(duì)地下空間現(xiàn)狀綜合分析，對(duì)地下各項(xiàng)設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)整合、統(tǒng)籌考慮，堅(jiān)持地上、地下一體化發(fā)展，使城市的地上、地下空間統(tǒng)一規(guī)劃、同步建設(shè)、互為補(bǔ)充。本文主要就物探技術(shù)在城市地下空間開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析和探討。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；城市地下空間；開(kāi)發(fā)應(yīng)用

引言

城市規(guī)劃建設(shè)是龍頭，地下空間的合理開(kāi)發(fā)離不開(kāi)科學(xué)的規(guī)劃指導(dǎo)，而實(shí)現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃的第一步就是要獲取地下空間現(xiàn)狀信息。通過(guò)調(diào)查分析現(xiàn)有的地下空間狀況，對(duì)地下空間資源做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，可以作為地下空間布局和選址的依據(jù)。相對(duì)于地面地理信息的獲取方法，地下空間信息的獲取較為困難，物探技術(shù)憑借高效、經(jīng)濟(jì)、施工靈活、信息豐富，探測(cè)效果好等優(yōu)點(diǎn)在工程地質(zhì)勘查中應(yīng)用廣泛。

一、城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的必要性

在城市發(fā)展過(guò)程中，土地資源嚴(yán)重短缺，致使建筑密度較大，破壞了生態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)綠化率較低與環(huán)境日趨惡劣的問(wèn)題。只有對(duì)城市地下空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用才能滿足人們的需求，從而在一定程度上對(duì)城市環(huán)境進(jìn)行改善。

公共交通堵塞的情況日趨嚴(yán)重，對(duì)于過(guò)大的人流量與交通工具流量，僅僅是在城市空間增加行使面積已然無(wú)法解決問(wèn)題。面對(duì)這種狀況，即使修建地下道路需要大量資金消費(fèi)，也是毋庸置疑的。只有開(kāi)發(fā)并利用地下空間，才能使人與交通工具在城市空間的交通矛盾中得以緩解。

一直以來(lái)地下空間被人們賦予熱切希望，一旦地下交通被建設(shè)，那么相應(yīng)的地段商業(yè)也會(huì)快速崛起。交通與商業(yè)的相互倚持在經(jīng)濟(jì)上面，可以創(chuàng)造出巨大的效益。不僅能夠帶動(dòng)地下空間的合理開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)城市的繁榮建設(shè)，還能彌補(bǔ)城市空間的不足之處。地下空間相較于城市空間，對(duì)自然災(zāi)害或是人為危險(xiǎn)都有著良好的防患作用。

二、城市地下空間開(kāi)發(fā)利用面臨的問(wèn)題

對(duì)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行管理的憑據(jù)是我國(guó)頒布的管理法規(guī)。在城市地下空間開(kāi)發(fā)利用方面，不僅是國(guó)家統(tǒng)一頒布了一些用于立法的相關(guān)規(guī)定，一系列相關(guān)的地方性的法規(guī)文件，在不同的城市根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際情況下也被制定了。即使關(guān)于城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的相關(guān)法規(guī)被制定了不少，卻不能解決立法問(wèn)題。

對(duì)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行管理的基本要求是建立統(tǒng)一的管理體制?，F(xiàn)如今，我國(guó)都是由行政管理部門(mén)根據(jù)自身職責(zé)，對(duì)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行相關(guān)的管理。這種情況導(dǎo)致了多種管理體制并存，其中包括協(xié)調(diào)管理、規(guī)劃管理、建設(shè)管理、人防管理以及安全管理為主的管理體制。只有建立統(tǒng)一的城市地下空間開(kāi)發(fā)利用管理體制，才能對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)與利用具有綜合性。

只有實(shí)施了與實(shí)際情況相適合的管理措施，才能給予城市地下空間開(kāi)發(fā)利用在管理方面的保障。規(guī)劃管理上，則以人防工程與交通和商業(yè)規(guī)劃為主，并沒(méi)有對(duì)地下空間進(jìn)行編制總體計(jì)劃；信息管理上存在著沒(méi)有明確管理主體、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系、沒(méi)有共享信息資源的現(xiàn)象；而在建設(shè)管理上建設(shè)項(xiàng)目自善其身、建設(shè)存有風(fēng)險(xiǎn)、缺乏建設(shè)資金等一系列問(wèn)題。

三、利用物探技術(shù)獲取地下空間信息

物探技術(shù)是利用先進(jìn)的物探儀器攝取被探測(cè)地質(zhì)目標(biāo)物理場(chǎng)的分布并與均質(zhì)條件下的物理場(chǎng)比較，找出異常部分來(lái)研究與探測(cè)目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，達(dá)到解決地質(zhì)問(wèn)題或工程問(wèn)題的目的。由于物探技術(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)是測(cè)量地質(zhì)目標(biāo)與周圍介質(zhì)的某一物理特征參數(shù)（如密度、電性、磁性、彈性、放射性、熱物理性等），故物探技術(shù)根據(jù)測(cè)試參數(shù)的不同大致可以分為：重力勘探；磁法勘探；電法勘探；地震勘探物探；放射性勘探；地?zé)峥碧降取?/p>

物探技術(shù)在地下空間開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用涉及面很多，如淺層地震法探測(cè)地下地質(zhì)構(gòu)造，電磁感應(yīng)法、探地雷達(dá)法探測(cè)地下管線，探地雷達(dá)探測(cè)人防工程、樁基，高密度電阻率法探測(cè)地面沉降和溶洞等。

1、地下空間地質(zhì)調(diào)查

開(kāi)展城市地下空間地質(zhì)調(diào)查是進(jìn)行地下空間開(kāi)發(fā)的前提。城市地鐵隧道、公路隧道、鐵路隧道、地下街道、人防工程等的選線以及地下車庫(kù)、地下商場(chǎng)、地下倉(cāng)庫(kù)等的選址必須充分了解待開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)狀況。由于在進(jìn)行城市地質(zhì)調(diào)查時(shí)需要采取非開(kāi)挖的勘查方式，而物探技術(shù)正是憑借其無(wú)損性被廣泛用于城市地質(zhì)調(diào)查的初期。

淺層地震法是一種用于淺部地質(zhì)調(diào)查的應(yīng)用地球物理方法，具有勘探精度高、效果好的特點(diǎn)，可以提供地基基底的幾何形狀、地層結(jié)構(gòu)（包括厚度和分界面位置）、斷層位置與產(chǎn)狀等有關(guān)信息，為大型工程的選線和選址提供依據(jù)。

淺層地震法是運(yùn)用了彈性波的反射和透射基本定律，即在連續(xù)介質(zhì)內(nèi)反射波的反射角與入射角相等和入射角正弦值之比等于介質(zhì)中的波速之比：

淺層反射法的分辨力、探測(cè)精度相對(duì)更好，在各種地面探測(cè)中取得了較好效果，但是成本相對(duì)較高；淺層折射法在覆蓋層探測(cè)中具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但該方法受到施工場(chǎng)地影響明顯。圖1為吳曲波等在華北地區(qū)某地的地震反射深度剖面。從圖1中可以看出，淺層地震反射波法準(zhǔn)確的定位了研究區(qū)內(nèi)的斷裂位置，劃分了工作區(qū)內(nèi)的第四系地層厚度及下伏基巖巖性分布規(guī)律，為城市工程選址打下了良好的地質(zhì)基礎(chǔ)。

2、地下管線調(diào)查

地下管線是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，涵蓋電力電纜、通訊電纜、給水管線、工業(yè)管道、燃?xì)夤芫€、供熱管線、排水管線（雨水、污水）以及其他特殊管線，被稱為城市的“生命線”、地下管線的材質(zhì)各不相同，即使是同一種管線，材質(zhì)也有多種，如：鑄鐵、鋼、混凝土、塑料、銅、光纖等。目前每條高架橋、地鐵、隧道、高速公路以及各類非開(kāi)挖施工的第一步就是開(kāi)展地下管線探測(cè)。

電磁感應(yīng)法是目前探測(cè)地下管線最成熟&操作最方便的方法，其原理是利用地下管線與周圍介質(zhì)的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性差異，采用人工激發(fā)的方式使管線載有電流，在地面上接收電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，通過(guò)研究該磁場(chǎng)空間與時(shí)間分布規(guī)律對(duì)地下管線進(jìn)行追蹤、定位和定深。目前國(guó)內(nèi)外的管線探測(cè)儀的直接法&夾鉗法及感應(yīng)法等多種手段都毫不例外地采用了這種方法，它是目前我國(guó)探測(cè)地下管線應(yīng)用最為廣泛的物探技術(shù)。

結(jié)論

開(kāi)發(fā)地下空間，逐步形成地面空間、上部空間和地下空間協(xié)調(diào)發(fā)展的立體化新模式，是現(xiàn)代化城市的發(fā)展方向，是城市可持續(xù)發(fā)展的客觀要求和社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而要想實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間的合理開(kāi)發(fā)，首要前提是查明地下空間現(xiàn)狀信息。物探技術(shù)在城市地下空間開(kāi)發(fā)中的地位已越來(lái)越重要，許多探測(cè)成果可以直接為城市工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

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