探地200米 “看见”地下成都

发布时间:2021-01-27

四川日报全媒体记者 寇敏芳  

成都有多高?如果按照建筑的高度算,它刚刚超过339米。 

成都有多深?如果按照目前地下空间利用的情况看,它的深度不过30米左右,地下停车场、地铁、隧道、地下商场是主流。 

城市就像一棵树,不仅要在地面上长高长粗,还要向地下要空间。从2017年起,成都在全国率先启动城市地下空间资源调查项目,历时三年,到去年底,外业调查工作已经完成,目前已全面转入三维建模和数据分析阶段。 

调查好比给成都打了一张“三维彩超”,“将摸清成都地下空间地质资源的家底,实现地上地下一体化,城市地下空间透明化。”成都市规划和自然资源局相关负责人说。 

探地200米,成都地下是一座怎样的城? 

    

切开“千层蛋糕”(小) 

2021新年伊始,天府新区兴隆湖畔,一座独角兽岛“雏形初现”,它的启动区项目建设收官,从空中俯瞰,如同一朵“莲花”缓缓张开的一片花瓣。 

未来,这朵“莲花”将成为“独角兽”企业的乐园,为成都经济发展舞出活力,而它扎根的地下同样称得上一片“沃土”。 

初步探测结果表明,独角兽岛100米以浅(地表以下100米)地质结构简单,总体地质条件优良,适宜地下空间综合利用。比如,高精尖设备在地表工作容易受到环境干扰,30米的地下更适合它们“安静思考”,独角兽岛的地下结构完全可以支撑建一座“地下岛”。 

独角兽岛是成都地下空间地质调查的一个缩影。 

如果把成都地下空间看成一个巨大的千层蛋糕,东西两面各切一刀,会发现“蛋糕底”完全不同。成都西部平原区是卵石层打底,坚硬密实。成都东部和南部主要为台地区、低山区和丘陵区,打底的是砂岩、泥岩、砂泥岩互层。 

“千层蛋糕”中,有钙芒硝组成的“饼干层”,它就像“饼干”一样,遇水会溶蚀,影响建筑结构稳定性,是需要被重点关注的不利地质条件之一。除此之外,还需要对活动断裂、富水松散砂砾卵石土、膨胀性粘土、软土、含膏盐泥岩、含瓦斯地层、咸水等地质问题进行重点关注。 

通过调查,在“千层蛋糕里”发现了很多宝贝。优质地下水资源算一个,在新都-双流一线以西、郫都-犀浦一带、三圣乡-十陵镇一带都发现了优质天然矿泉水。 

浅层地热能资源也算一个,在调查开始前,浅层地热能已经在成都部分建筑中用上了,成都东站的“地热空调”就是代表之一。此次调查,对成都浅层地热能资源进一步摸底,在温江、郫都区、双流、天府新区新兴等地都发现了优质资源区。 

  

探地200米(小) 

描绘这张成都地下空间三维地质图,成都已经用了3年时间。 

20172月,成都在全国率先启动城市地下空间资源地质调查工作,由中国地质调查局成都地质调查中心(以下简称“成都地调中心”)提供技术支撑。成都地调中心教授级高级工程师王东辉翻看项目资料,发现目标定在“200米以浅”,作为项目负责人的他心里“有些没底”。毕竟,国内外都极少有城市在全城范围内做过探地200米的调查。 

成都调查范围包括了成都中心城区、天府新区核心商务区、成都天府空港新城、成都国际生物城、龙简新城、淮口新城等,涵盖了成都市“东进、南拓、北改、中优”的核心区域。总调查面积1584平方公里,约占成都市总面积的十分之一。除中心城区下探100米外,其他区域调查深度均为200米。 

当时,成都主城区地下空间利用方式主要是地铁、停车场、地下商场等,利用深度仅为地下30米左右,利用效率总体不高。 

此外,成都位于青藏高原向四川盆地的过渡地带,地质结构复杂,总有人担心地下空间开发会诱发地震或者地陷。 

“全域调查,加大深度,就是想搞清楚成都有没有继续向下发展的可能性。”成都市规划和自然资源局相关负责人说,调查通过了解浅层地热能的禀赋,可为城市地热资源开发提供基础;通过了解优质地下水分布,可谨慎划定地下空间开发红线;对地质灾害易发区,有序设定开发强度;对地铁等典型利用方式进行调查,为未来深层地下空间开发摸底…… 

如今三维地质图基本成型,地调中心得出结论:成都市城市地下空间资源利用地质条件总体良好,可以为“地下城市”的建设提供支撑。 

  

“中西医”做“体检”(小) 

地下空间调查就像医生体检,看不见的地下空间如同人体的五脏六腑。在成都地下空间调查中,“中西医”手段统统用上,给成都做了个大体检。 

第一步,先看“中医”,地质队员们根据地表的岩石、植物、水系等特征,采取“望闻问切”的方式,诊“面相”,对地下空间的地质情况作出初步判断。 

第二步,再看“西医”。这个过程中还要再分两类,一类用物探的办法,类似医院CTB超,主要目的在于扫面;还有一类用钻探的办法,类似取样活检,在最关键的部分打一个深孔,将孔内的岩土体全部提取上来,然后仔细编录、测试,分析。地下到底有什么,一看便知。 

1584平方公里的范围内,想“看穿”地下100-200米并非易事。最大的难点在670平方公里的成都主城区——人类活动频繁、建筑物密集、地下空间浅层已有部分开发利用,调查的干扰因素很多,还不能影响城市的正常运转。 

打“CT”,也就是物探方法,是成都主城区的地下空间地质调查的主要手段。省地矿局物探队承担了中心城区的调查工作,项目负责人、省地矿局物探队副总工程师武斌告诉记者,主城区白天环境嘈杂,声波复杂,容易对结果产生干扰,因此他们的工作时间一般选在晚间11点到第二天凌晨5点。自诩为探索黑暗的“蝙蝠医生”。 

CT”究竟是怎么打出来的?20199月,记者曾经跟随“蝙蝠医生”们来到成都三环路附近的调查点。工作人员将一条长长的引线铺在花坛附近,每隔一段距离就安装一个接收器,引线连接震源车。安装完毕后,震源车按设定的路线行走,在定点发射地震波,波遇地下物体发生反射,“蝙蝠医生”们把收集到的反射信息解码,就可以对地下空间进行判定。 

“中西医”手段都用上了,但是遇到“疑难杂症”,还是不够用。比如在5平方千米的锦城广场区域,这里的调查环境相当冗杂——4个大型商业综合体、4条地铁、4个湖区和两大城市公园,纵横交织的城市干道,星罗棋布的居民楼、市政办公楼和地下停车场,以及锦城广场PR换乘枢纽工程多个大型建筑工地。 

怎么办?中石化石油工程地球物理有限公司专家刘胜说,在接手项目前一年,公司在一个仅有30万元标的的项目区,投入了200多万元,开展技术试验,“把用过的、没用过的办法都试了一遍。”最后,选择了中科院还在试验研究的三维三分量共振成像技术。 

它属于“CT”检查的一种,但不需要主动发射地震波,而是利用环境中的各类波,收集它们经过反射或折射后传回来的信息。这个方法对接收器要求很高,它就像装上了“顺风耳”一样,分辨地下传来的微弱“反馈”。 

据了解,包括三维三分量共振成像技术在内,成都在地下空间调查中摸着石头过河,形成了一套适用于城市复杂工况下浅层三维地质结构精细化探测的物探组合技术,达到了国际先进水平,为城市综合物探技术方法的探究提供了重要的参考和示范作用。 

 

畅享“地下城”(小) 

可以想象这样一幅生活场景:家里的垃圾打包好,扔进一个专用的投放口,垃圾从这里出发,开始一场看不见的“地下旅行”,最后被送往垃圾场集中处理。在这套系统里,垃圾中转被建在地层深处,转运靠地下的自动通道实现,形成垃圾运输闭环。这样一来,让人又恨又不能缺的社区垃圾中转站,将不再困扰你的生活。 

地下垃圾中转站,不是天方夜谭,相关的项目在南京、深圳等地已有落地。其中,南京在国内首创的医用真空垃圾管已入廊,项目预计2021年投入运营。 

根据《中国城市地下空间发展蓝皮书 2019》,十三五以来,我国新增地下空间建筑面积达到 8.44 亿立方米,已成为名副其实的地下空间开发利用大国。截至 2018 年末,中国城市地下空间发展综合实力排名中,成都排名第七。如今,成都市轨道交通运营里程达558公里、跃居全国第4位。 

对成都来说,地下开发还有哪些想象空间? 

地调中心根据地下空间调查结果,对成都0-200米的地下空间资源做了分层开发利用的建议—— 

0-30米的地下空间应加强特殊类土等地质问题防范与处理,优先以生活娱乐、停车场、地下商场等与人类活动联系密切的方式进行利用; 

30-60米的地下空间利用地质条件总体优良,利用方式可以物流通道、综合管廊、地下交通等公共服务为主,需要防范钙芒硝的溶蚀腐蚀性问题; 

60-100米的地下空间利用应统筹保护优质水源地,协同利用浅层地热能资源,利用方式以生产储存为主; 

100-200米的地下空间利用也要统筹保护优质地下水水源地,可作为中长期规划利用空间。 

从区域来看,西控地区,地下0~30米富水松散砂砾卵石地质问题较突出,30米以下需统筹保护隔水层和优质水源地,地下空间利用约束性地质要素较多,需谨慎开发,建议除轨道交通、综合管廊等重大基础设施外,不做大规模利用。 

东进地区除龙泉山外,地质条件总体优良,地下0~200米范围有利于地下空间利用,我们就提出将自动化程度高、环境影响较大的工业企业转入地下,加强地下物流仓储、污水处理、变电站、地下水库和洪水调蓄等利用。 

据了解,成都正在编制地下空间相关规划,调查数据将形成三维地质模型与信息决策平台,呈现出城市全空间三维立体形态,打造地上地下一体的‘透明成都’,为地下空间开发利用描画蓝图。 

主办:中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心) 技术支持:成都地质调查中心信息化室

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