广州地铁工程中溶洞勘察的方法及其适用性分析

施工技术与应用　广州地铁工程中溶洞勘察的方法及其适用性分析　张亚丽　广州地铁设计研究院有限公司　广，ｋｌ１　５１００１０　摘要：本文从城市地铁工程中溶洞勘察的现状、特点和难点入手，结合广州地铁九号线岩溶勘察方案及其验证成果，分析了广州　地铁工程中针对溶洞勘察宜采用的方法及其适用性，为本地区及其他地区地铁溶洞的勘察提供了宝贵的经验和参考。　关键词：溶洞；勘察；地铁；超高密度电法　近年来，随城市地铁工程的迅速发展，溶洞这种在市政工程中较为少见　的地质现象现已开始频频遇到。在广州地铁工程勘察中，迄今已在广佛线、二　八号线北延段及九号线均有揭露，尤其以广州地铁九号线所揭露的溶洞最　多，影响较大。同时，溶洞勘察是历来的难题，迄今为止国内和国际上还没有　专门从事这项工作的勘察机构和组织，也未建立相应的技术规程或行业标　准。从目前溶洞勘测手段来看，国内外主要采用以地球物理勘探为主的探测　向东依次有兴华断裂、三华断裂。根据勘察成果资料，本区间穿越的地层有第　四系和石炭系岩层，溶蚀裂隙和溶洞发育，水量丰富，中等、微风化岩面起伏　高差大。　２．２物探方案　在超高密度电法勘探中，介质电阻率差异是其应用前提条件。完整灰岩　电阻率极高，裂隙破碎带富集岩溶水，其电阻率数值相对完整灰岩较低，岩溶　技术。但不论是采用何种方法，其效果都不理想，迄今尚无完全可靠的方法。　作用形成的溶洞一般有溶洞水、可塑、软塑粘性土或流塑淤泥充填，电阻率很　而作为地铁工程又有其自身的特殊性，在广州以及其他地区的地铁工程中，　低，符合电法勘探的电性差异的基本条件。另外，第四系人工填土、砂、土层、　如何勘察溶洞的空间分布位置、规模大小及其结构特征以及采用那种方法更　淤泥及淤泥质土层及残积土层赋存孔隙水，与基岩电阻率相比数值较小，因　适用，无疑成为急需解决的难题。　此岩面起伏划分符合电法勘探的电性差异的基本条件。为减小城市工程物探　因受地表条件、金属管线和居民工业用电等干扰，选用井中物探，本方案采用　１、地铁工程中溶洞勘察的特点及难点　１．１地铁工程勘察的特点　跨孔观测方式。　根据现场条件，使用图２—１所示的跨孔超高密度电阻率法测量电极分布　图，野外数据采集仪器连接如图２—２。　孔１女番孔２　地铁工程多位于市区繁华地段，成带状分布，作为一种城市公共交通工　具，其实用性和便捷性的要求、隧道转弯半径的要求、征地的要求、环评等的　要求，决定其绕避溶洞的可能性小。同时，城市地铁线网的特殊性及城市空间　的局限性，线路走向的可调整范围很小，地铁线路通过的地段，即使已发现有　溶洞存在，很多情况下也很难规避，如广州地铁九号线、二八号线北延段等。　地铁工程的特点决定了其勘察的特殊性，主要有：　（１）地铁勘察是没有征地的勘察：在城市最繁华的公共场地进行勘察，要　受到社会各界的监督和管理，涉及交管、市政、城管等多个管理部门，涉及对　电力、电信、煤气、自来水、污水、雨水、交通信号等地下管线的保护。　（２）地铁勘察是地下系统工程的勘察：涉及深基坑支护和隧道施工工法，　涉及多个地貌单元和不同的水文地质、工程地质条件，涉及道床、隧道和人防　工程岩土数据的计算，测试项目多。　（３）地铁埋深较大，因而钻探深度较深，而且城市交通繁忙，两侧建筑物　林立，街道狭窄，地下管线密布，地下埋藏物不清，勘察难度较大。　１　２地铁工程中岩溶勘察的特点及难点　图２—１跨孔超高密度电　阻率法测量电极分布图　图２—２野外数据采集仪器连接图　数据处理利用ＦｌａｓｈＲＥＳ６４多通道、超高密度直流电法勘探反演系统，经　地铁线路通过溶洞地段，不论采用地上线或地下线，明挖工法或暗挖工　法施工，均会受到较大影响，如：在岩溶地区进行基坑开挖、隧道掘进容易产　生突、涌水的风险；岩溶地区所发育的溶、土洞在地下水及人类的工程活动作　用下容易“活化”产生坍塌等地质灾害。溶洞发育规律与岩性、地质构造、新构　反演之后生成　．刑格式数据文件，根据现场地层情况及岩溶作用特征，建立　简易数值模型，通过数值模拟、反演，分析电阻率分布情况及等值线走势形　态。最初剖面解释时参考钻孔资料，总结电阻率与岩性之间的关联性，以钻孔　周围３～５米为参考值，追踪剖面电阻率等值线，达到整个剖面地质解译。结合　分析跨孔剖面，对剖面联立解释，对溶洞发育范围纵向和平面做出了判断。　２．３物探成果验证　造运动、地形、地表水体与岩层产状、气候有关，多发育成带状，但局部分布仍　多呈随机性。溶洞的勘察宜采用工程地质测绘与调查、地球物理勘探和钻探　等多种手段相结合的方法进行，同时岩土工程勘察规范明确规定，不宜以未　经验证的物探成果作为施工图设计和地基处理的依据。　以上特点，决定了地铁工程中溶洞勘察的难度和重要性，同时地铁工程　物探成果验证方案共设置１Ｏ个钻探钻孔，选择１０个有代表性的剖面进行　验证，以验证溶洞顶板厚度分辨力、岩面划分、溶洞高度、溶洞平面位置、多层　溶洞分辨率，考察物探方案对溶洞的探测有无遗露。　本次物探成果的验证标准为：以基岩面、溶洞、土洞、破碎带探测的总体　准确率为指标，总体准确率在８０％以上为合格，５０％以下为不合格，５０％一８０％　为部分合格。　多位于市区，受场地和地上、地下建构筑物的限制，很多针对溶洞的勘察方法　也受到限制，物探勘探的信号也容易受到干扰。另外，地铁工程包括可行性研　究、初步设计和施工图设计等不同阶段，是否每个阶段都有必要同时采用多　经钻探验证，因受地面干扰总体较严重，造成物探成果偏离较大，同时存　在物探解译人为因素的于扰，最终勘察验证岩面准确率为５５．０５％，溶洞、破碎　带准确率为６２％，总体准确率为５８．５２％，物探成果部分合格。　种综合的勘察方法，耗费较多的工期和费用，值得商榷。　２、广州地铁工程溶洞勘察方法　广州地铁工程先后有多条线遇到溶洞，其中以九号线为最多，影响较大。　在实践中，经过多种方法的对比与尝试，推荐采用超高密度电法跨￣Ｌｃａｏ０－法，　并通过钻探验证的勘察方案，取得较好理想的效果，本文以九号线花广区间　为例进行分析。　２１项目地质概况　３、结论　针对广州地铁工程溶洞的勘察，结合以往的勘察经验和九号线所用的勘　察方法及其验证效果，建议在工程项目前期多采用工程地质测绘与调查，对　已有调查结果或者推断可能存在溶洞的地段辅以少量的钻探验证孔；在初步　设计阶段以钻探为主，辅助以少量的物探方法；在施工图阶段需投入一定量　的物探方法，而在施工阶段加强超前探测。对于物探手段探明溶洞发育情况，　超高密度电法跨孔ｃＴ方法能有较好的试验效果。上述方案虽然也存在一些不　足，但据目前应用经验看，只要尽可能的减少外界干扰，提高物探解译准确　度，其应用效果和前景较为可观。其他地区在参考广州地铁（下转第４６７页）　本区间位于三华向斜西翼，地层倾角较缓，倾角约１６。左右，岩性较单　一，以石灰岩为主，局部见粉砂岩、炭质页岩，区问线路穿过的断裂以北北东　向断裂为主，它是与褶皱构造相伴随产生的沿主体构造线的斜冲断裂，自西　・４６５・　施工技术与应用　４　殳面拆模　四口圆圈　提高混凝土质量和延长其耐久性发挥了重要的作用。　收面Ｔ序，可以降低粗糙程度，提高防渗效果，并延长混凝土的耐久性，　延长混凝土使用年限。收面Ｔ　作在浇筑完成之后，使用原浆立即进行，保证密　实、平整、光滑。拆模丁作不能影响到混凝土的结构，拆模之后的模板需要清　三、结语　针对混凝土配合比的优化，需要根据实际情况进行试验分析，获得最佳　理于净，并平放保存。　５．养护　配合比，比如优质粉煤灰和高性能外加剂的加入，可以有效的优化混凝土配　合比。混凝士的设计、拌和、运输、浇筑和养护等方面，都对保证混凝土质量和　延长混凝土耐久性有着极其重要的作用。　参考文献：　混凝土的养护，对于提高混凝土质量，增强混凝土的耐久性具有重要的　意义。养护的时间一般安排在浇筑后的六到十八个小时之内，最为常用的养　护方法是在混凝土的表面铺设湿草帘或湿芦席，在进行养护的时候，要保持　混凝土表面湿润的状态。除此之外，还有的方法则是在混凝土表面铺设塑料　【１］陈凤振南水北调济平干渠现浇混凝土配合比优化及耐久性研究ｆＩ）１山东　大学．２（）（）９．　薄膜，使用塑料薄膜需要将混凝土表面全部包裹，保证内部水分不被蒸发。随　着科技的发展，化学养护剂的出现也为混凝土的养护Ｔ作带来了便捷，对于　（上接第４５９页）防　中小企业管理与科技，２００９（０７）　【２Ｉ陈晓颍，张德全，王立坤探讨砖混结构墙体开裂的原因及其预防【『ｌｌ中小　企业管理与科技．２０１０（０９）　［２１王晓飞高强高性能混凝土配合）：ｇ４ｇ４ｇ－￣＿计ｆＤ］西安建筑科技大学，２０１２　李彤．现浇混凝土防渗衬砌渠道技术探讨　科学之友，２０１２，（１　１）：９２—９３　［５１吕雁冰，高建明，刘军．浅谈大体积混凝土裂缝成因及预防措施Ｕ１赤峰学　院学报，２０１　１（ｏＩ）　ｌ　６＿吴永祥，赵宪友，王凯琪浅谈现浇板裂缝产生的原因与防治措施　黑龙江　科技信息，２ｆｌ０９（３４）　［３】张剑，赵宝坤，王全军浅析变电站楼板裂缝的成因及预防措施Ｕ　Ｊｌ中小企　业管理与科技，２（）１ｏ（ｏ４）　　ｆ４】蔡言青，王立群，赵德鹏楼板混凝土和砌体裂缝的原因分析和预防措施分　作者简介：析［１１．中国高新技术企业，２００９（（）４）　苗青，女，１９７６年１０月８日出生，汉族，籍贯河南新郑，大专，工程师　（上接第４５０页）装人员的意见。对于他们的意见要认真考虑。这样做是为了　保证设计规范地切实有效。　是要在设计的时候，要严格按照国家的相关规　范来进行设计，对于那些特殊位置以及特殊设备的设计要结合现场ｌＴ地的实　际情况来进行设计。　（二）施Ｔ阶段。在建筑机电的施Ｔ阶段，Ｔ程管理人员要做到的主要有　两点，一是机电设备的慎重选择。二是加强对机电设备安装的监管力度。　机电设备的选取对于建筑机电安装施Ｔ具有重要影响，它直接影响到机　电安装Ｔ程的质量。在选取机电设备的时候，Ｔ程管理人员要做到以下两个　（　）验收阶段。验收阶段是建筑机电安装施丁的最后一个步骤，在验收　阶段Ｔ程管理人员要以严谨地精神和高度负责的态度，对比设计图纸与Ｔ程　合同，对机电Ｔ程进行全面验收。　建筑机电设备安装施丁是建筑Ｔ程巾的重要环节，加强对建筑机电设备　的安装施Ｔ的质量控制是保障建筑Ｔ程质量的关键，是提升建筑物电气设备　运行性能的荚键。下程管理人员要严格按照上文提到的各个措施来进行质量　控制。　参考文献：　【１］韦德恒建筑机电安装施工质量控制的有效措施卟大观周刊，２（）１２（４２）　目标。一是要保证机电设备的性能。机电设备的性能是建筑安装Ｔ程的关键。　保证机电设备的性能，是保证建筑机电安装质量控制的重要措施。二是要做　到经济合理。　在建筑机电设备安装过程中，Ｔ程管理人员要加强对各个环节的嘧管，　针对上文提到的常见错误要专门采取措施予以预防。　（上接第４６３页）信．￣；２０１１４－２５期　【４１刘海；全站仪测量误差分析【Ｉ】＝科技传播；２０１Ｉ＃－１７期　ｆ２１林虹建筑机电安装施工要点及质量控制浅谈＿ｌ１ｌ中国科技博览，２０１２（４）　ｐ】张健，王宇建筑机电安装施工质量的控制措施　大观周刊，２０１２（２４）　ｆ４］郑秋星，陈义建筑机电安装施工质量技术　大科技，２０１２（４）．　理与科技（下旬刊）；２（）１１４－０８期　『８】张妙安；界址点测量技术探讨田；技术与市；ｔ＆；２０１１年ｆ）９期　【９】王晓丽；吴娜；桥梁施工测量技术探讨Ｕ１；科技致富向导；２（）１１年２７期　【５］刘奇光；袁素丽；浅谈市政道路施工测量　；技术与市场；２０１１年（）７期　【６１商丹丹；浅析高职课程《公差配合与技术测量》的教学方法【Ｉ】＝科技信　￣－；２０１１　年１７期　ｆ１（１】周彬；既有铁路平面改建中充分利用部分既有曲线的探讨【ｌＪ＝黑龙江科技　信息：２（）１　１４．２０期　ｆ７】司宏飞；王根林；新庄孜矿五号回风井贯通误差预计与分析Ｕ１；中小企业管　（上接第４６４页）设计图检查各开间、门、窗洞口的相对位置，确保正确无误。　（２）钢筋绑扎安装顺序。为了配合转换层大梁混凝土的分两层浇捣，钢筋　相应从底部开始分层绑扎安装。在底模铺好后，先绑扎转换梁底部的钢筋。为　了不互相干扰，底部钢筋与箍筋分批穿插协调安装绑扎，在底部箍筋穿插到　位后，再立起箍筋。从第二层底筋起，在每跨梁内用两根短钢管找好标高，扣　接在两侧支撑架上，作为钢筋的临时支托，待校正钢筋位置、焊好支架后，拆　去短钢管。按此顺序自下而上逐层放置和绑扎水平钢筋及ｓ形拉筋。　（３）迭合面及保护层处理。为保证分层浇筑混凝土的质量，减少冲剪力，　在迭合面用长１．５ｍ、直径１２ｍｍ、问距２００ｍｍ的插筋呈梅花形布置隋箍筋处此　筋取消），保证结构整体性能不受混凝土分层浇筑的影响。所有主筋、分层之　间及保护层每隔１ｍ用长１２００ｒａｍ直径２５ｒａｍ钢筋作垫铁，以保证钢筋竖向间距　准确。　４．结语　这个大厦结构转换层按施＿Ｔ方案施工，节省了施Ｔ成本，降低了施Ｔ难　度，加快了Ｔ　程进度，保证了结构的安全和Ｔ程质量。如今，结构转换梁未发现　有变形及裂缝等现象质量优良。　＿２彭友君地铁工程勘察现状与技术研究课题岩土工程技术，２（２１）０７．Ｉ）８　当钢筋绑扎至叠合面时，用钢筋支架将叠合面附加筋固定，同时按１．３ｍ　梁高加设与大梁同规格同间距的箍筋，使叠合面处箍筋封闭。叠合面以上的　钢筋待下层混凝土浇筑后再穿入箍筋内定位并固定。　（上接第４６５页）溶洞勘察方法的基础上，宜结合各地区实际的地质情况和以　往勘察经验，按项目的不同阶段选择结果可靠、投入合理的勘察方法。　参考文献：　【１１徐正宣深圳地铁３号线工程岩溶洞穴勘察及病害处理技术研究西南交通　大学，２００８　１２　［３】工程地质手册（第四版）中国建筑工业出版社　【４］广州市轨道交通九号线工程花～广区间超高密度电法跨％ＣＴ成果报告　广州地铁设计研究院有限公司，２０１０年７月　・４６７‘