從地鐵施工和設(shè)計的需要提出地質(zhì)勘察的內(nèi)容論文

時間：2023-05-01 13:49:40 論文范文我要投稿

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　　摘要：本文根據(jù)地鐵的特點(diǎn)，列出了地鐵的主要地質(zhì)問題，提出從地鐵施丁與沒計的需要擬定的地鐵勘察內(nèi)容，并介紹了—些主要的勘察技術(shù)。文中對地鐵勘察體制的改革提出了建議。并提出設(shè)勘察監(jiān)理的建議。

從地鐵施工和設(shè)計的需要提出地質(zhì)勘察的內(nèi)容論文

　　關(guān)鍵詞：地鐵地質(zhì)勘察物探改革

　　0 引言

　　筆者近年來接觸了一些地鐵的勘察設(shè)計資料，感到地質(zhì)勘察的內(nèi)容與施工和設(shè)計有不少不對口之處，根據(jù)作者多年從事隧道與地下工程的設(shè)計與施工，以及多年從事淺層地質(zhì)勘察的經(jīng)驗(yàn)，提出一些建議，以期使地鐵的勘察更有的放矢，并提出一些新技術(shù)的信息。本文涉及的不包括完全巖質(zhì)的地鐵及地下丁程。

　　1 問題的提出

　　北京、天津、上海、南京、武漢、廣州、深圳等地下鐵道，或完全穿過第四系土、泥層，或部分穿過第四系層，部分進(jìn)入巖層及其分化帶。由于地鐵的工程包括明挖和蓋挖或暗挖；豎井，涉及井壁安全及豎井施工。采用的手段包括地下連續(xù)墻、鉆孔樁、挖孔樁、礦山法暗挖、明挖、及蓋挖、盾構(gòu)等等，其中情況比較復(fù)雜。因此地鐵的設(shè)計與勘察兼有鐵路和公路隧道、城市高層建筑、地基深基坑，地下水勘察之特點(diǎn)，要求有關(guān)單位及設(shè)計，勘測者要有更全面的能力。這對有關(guān)單位來說，是十分困難的，因此出現(xiàn)設(shè)計與勘察中的疏漏，甚至超出了它們的知識范圍，也是自然的。目前地鐵的地質(zhì)勘察內(nèi)容、程序和方法本身還不夠成熟。施工者不懂設(shè)計和地質(zhì)，設(shè)計者沒有施工經(jīng)驗(yàn)，也不熟悉地質(zhì)勘察方法和技術(shù)，地質(zhì)勘察者對地鐵的施工和設(shè)計沒有感性知識，甚至沒多少知識，這是普遍的現(xiàn)象。實(shí)際上．目前在某些工程的勘察、設(shè)計、施工中出現(xiàn)脫節(jié)和工種間的誤解也是普遍的，例如，隧道和地鐵勘察給出的地質(zhì)資料從定量上往往是概略的，它給出的巖體分級界線也是概略的，而一些設(shè)計和施工者往往認(rèn)為地質(zhì)圖上的各種界線的里程是準(zhǔn)確的，施工時揭露㈩的情況與地質(zhì)縱斷面圖里程差了若干，就認(rèn)為地質(zhì)勘察有問題；設(shè)計者常不愿去變更設(shè)計；設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好的地段延伸5～10m，這更易導(dǎo)致對地質(zhì)圖定量數(shù)據(jù)的誤解。又如許多勘察者不了解設(shè)計和施工中的要害，勘察重點(diǎn)不明，地鐵施工中有些必須搞清的情況在勘察中不一定注意，作者也發(fā)現(xiàn)有時設(shè)計者也未注意，再如，目前許多參與地鐵工作的人員并不認(rèn)識施工地質(zhì)及施工地質(zhì)預(yù)報的重要性。因此，需要從地鐵施工、設(shè)計的角度對地鐵的勘察及施工地質(zhì)進(jìn)行總結(jié)、研究、發(fā)展。

　　作者討論的基礎(chǔ)是，首先從地鐵施丁與設(shè)計的需要提出要求，然后考察目前的勘察技術(shù)手段能達(dá)到的水平，使二者能得以統(tǒng)一。在考慮勘察技術(shù)時，要考慮目前一般單位已掌握的技術(shù)與手段，也提出國內(nèi)已出現(xiàn)并經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的新技術(shù)。

　　2.地鐵施工的主要地質(zhì)危險

　　①許多地段，要防止地面過大的下沉，特別是區(qū)間隧道通過居民樓或重要建筑物下時，地面較大的不均勻下沉將使建筑物遭受破壞，作者發(fā)現(xiàn)許多地鐵施工者和監(jiān)理，幾乎全力注意暗挖施工隧道中不要出現(xiàn)問題，而對可能引起的地面下沉比較淡漠。

　�、谝乐故┕r出現(xiàn)重大的地質(zhì)災(zāi)害或較大的坍方，這些事故不僅影響施工、而且有可能危害地面建筑物或交通。

　�、鄣乇硐掠袝r有密集的管線，有的地方還有古老的或廢棄的下水管道，施工破壞了電力或通訊電(光)纜，其危害不言而喻，破壞了上下水道將會影響施工安全，并導(dǎo)致地面下沉。

　　3 地鐵施工時主要的不良地質(zhì)體

　　3．1 暗挖隧道穿過淤泥、軟土段時易出現(xiàn)坍方

　　建于淤泥、軟土上的地方建筑物因土的承載力不夠大，隧道施工時對土體的擾動將使地面沉陷量大而使建筑物遭破壞。

　　3．2 未固結(jié)的砂層

　　特別是出現(xiàn)在隧道拱部時，施工時若措施不利將導(dǎo)致坍方；深基坑壁及其坑底的砂層則常含地下水；鉆孔樁通過砂層施工易出危險；

　　3．3較大的出水

　　在深基坑開挖和區(qū)間隧道暗挖時需選擇排水或堵水措施，有時1～2m的排水就可引起不容許的地面下沉量。這些地下水重要貯存在砂層中、巖體的強(qiáng)風(fēng)化帶中、巖溶洞穴、孔隙及裂隙中，有時與地面水連通；

　　3．4 基巖中的斷層破碎帶

　　如果暗挖的區(qū)間隧道或車站穿過斷層破碎帶，則這些區(qū)段將是設(shè)計和施丁的重點(diǎn)段，不僅開挖和支護(hù)要采取措施防止坍方，而且斷層破碎帶中，尤其是斷層的上盤常富水，這些地下水的連通性好，若施工時以排水為主，有可能使周圍地層泱水過多而產(chǎn)生大的下沉或局部地陷；它們?nèi)舫霈F(xiàn)在豎井中，則豎井壁必須作好防坍護(hù)壁并要著重考慮地下水；若出現(xiàn)在深基坑底部，則若采取抽排水措施，將引起基坑旁的地面不均勻下沉；若它們位于深基坑底或側(cè)下方，則有可能出現(xiàn)承壓水沖破基坑冒出。

　　3．5 巖溶

　　巖溶包括溶洞、溶蝕裂隙及巖溶水在暗挖丁程中遇到充填了地下水或松散物、溶洞底，將是施丁的重大威脅。對地鐵更危險的還在于到處連通的地下水，若不采取堵水措施，町能因排水引起周圍地陷，有時地陷可能發(fā)生在開挖段的數(shù)百米外。

　　3．6基巖強(qiáng)風(fēng)化帶

　　基巖強(qiáng)風(fēng)化帶的主要特性是它是巖又似土，花崗巖類的強(qiáng)風(fēng)化帶中常有球狀的風(fēng)化較弱的塊�；鶐r強(qiáng)風(fēng)化帶中常含裂隙水，水量不很大，但因與上面的土層連通，施工自然排出的水可能引起地層失水而致地面下沉。由此可見，地鐵與山嶺隧道之不同點(diǎn)在于：

　　(1)地鐵因在城市居民稠密區(qū)通過，更加注意環(huán)境保護(hù)，特別是防止地面建筑物的不均勻下沉；

　　(2)此對地下水的排還是堵，是地鐵設(shè)計與施工中的重點(diǎn)考慮問題之一，故對地下水的勘察是勘察重點(diǎn)之一；

　　(3)地鐵存在地基或樁基承載力的問題，因此對持力層的探察是一般隧道所不做的；

　　(4)地鐵勘察需察明許多地下人工建設(shè)的物體。常會遇到各種管線、樁基礎(chǔ)、古代的地下遺存、早期的木樁等，需要探明以供設(shè)計和施工。這就使得對地鐵的勘察要求更高、內(nèi)容更豐富、需采取的手段更多。

　　4.地鐵需勘察的主要內(nèi)容

　　本文不考慮勘察的各階段要求粗細(xì)、內(nèi)容不同，而主要探討應(yīng)察清哪些情況，不同的勘察階段可

　　能有所側(cè)重。

　　4．1 基巖情況

　　基巖情況包括基巖埋深及起伏，風(fēng)化層(帶)的埋深及厚度；基巖中的斷層破碎帶位置、范圍及現(xiàn)狀，特別是搞清斷層上盤巖體情況；淤泥、軟土的范圍及厚度；

　　4．2 第四系層情況(基本上在O～30m深)

　　(1)層的埋深、厚度及沿地鐵的分布范圍，1m以上厚的砂層、作為透鏡體狀的砂層應(yīng)探明分布范圍及厚度；

　　(2)在要考慮樁基或建筑物基礎(chǔ)承載的地段要探明持力層的厚度、埋深、分布、承載力。

　　4．3 地下水

　　(1)第四系砂層中的地下水的含水情況；

　　(2)基巖強(qiáng)風(fēng)化層中的含水情況�；鶐r強(qiáng)分化層主要是裂隙水，對比應(yīng)有清楚的認(rèn)識；

　　(3)巖溶水及其連通情況；

　　(4)地下水與地面水間水力聯(lián)系概況。

　　4．4巖溶發(fā)育情況

　　地鐵在通過巖溶發(fā)育區(qū)時，應(yīng)下丁夫察明巖溶發(fā)育區(qū)范圍，含水情況及巖溶水的連通晴況，與地面水的聯(lián)系，重點(diǎn)地區(qū)（如區(qū)間隧道通過處或底下不深處應(yīng)探明較大巖溶的位置及劃）。

　　4．5 地下管線、古老的下水道、其他地下障礙物的探察

　　4. 6隧道掌子面前方不良地質(zhì)預(yù)報

　　5.主要的勘察技術(shù)

　　5.1勘察中的幾個困難課題

　　基巖及風(fēng)化層的埋深等勘探難度不大，但對0～35m深的第四系中的薄層勘探難度很大，薄砂層往往呈透鏡狀或不連續(xù)的層狀，在城市中不可能過密地用鉆探，需考慮新的方法技術(shù)。

　　巖溶的勘探是個困難問題，特別是單個溶洞的勘探，更是個難題，好在近口已有新的技術(shù)試驗(yàn)得到好效果。地下水的連通，需要勘察者采用多種手段，并動腦筋去作綜合分析。為解決地鐵勘探的問題，需要采用地球物理技術(shù)。

　　5．2 主要勘察手段

　　5．2．1鉆探及靜力觸探

　　鉆探可取芯直接觀察但在第四系層中，巖芯采取率不高；所以應(yīng)適當(dāng)多用靜力觸探，它可以直接提供層的承載力信息。

　　5．2．2地球物理技術(shù)

　　(1)地震勘探的能力及問題

　　探察基巖面、基巖強(qiáng)風(fēng)化面，地震折射法和地震反射法是可以勝任的。但是，地震勘探法在城市中怕汽車震動等干擾，需在夜間工作，或?yàn)闀簳r封鎖線路。地震反射法對o～35m深的薄層無能為力。

　　(2)探地雷達(dá)

　　探察地下管線及埋深0-10m左右的地下障礙物是特長，但其探察深度有限；探察地下管線也可用其他探地下管線的儀器。

　　(3)電阻率法

　　在地面為非瀝青路面的情況下，直流電法可探測層位深度，精度為10％～20％；它在探察巖溶發(fā)育區(qū)、斷層帶位置及大致形狀等方面會有好的效果。但目前常規(guī)的電阻率儀在城市中工作受雜散電流干擾大，難以工作作。20世紀(jì)80年代生產(chǎn)的C--1微測深儀可解決這個難題，但近日停產(chǎn)，其第三代微機(jī)化的儀器將進(jìn)入市場。

　　(4)可探淺薄層并不怕城市干擾的陸地聲納法

　　“陸地聲納法”是“極小偏移距高頻超寬帶彈性波反射連續(xù)剖面法”的簡稱，推出十年來，不僅在隧道掌子面前方100m左右地質(zhì)預(yù)報中取得好效果，而且在淺部薄層探察、溶洞探察中顯示其良好的功能。如在勝利油田0～40m的薄層探察中，劉厚1～2m的粘土層、砂層、砂透鏡體有好的探察成果，并可清晰地反映埋于地下的古河道的情況及其被一次次淤淺、淤平的痕跡。在廣州白云新國際機(jī)場的探察中，對埋深30m左右直徑l-2m的溶洞有良好的探察效果。這種方法已投產(chǎn)了LDS--1型儀器投入市場。

　　“陸地聲納法”一般與“微分電測深”相聯(lián)用。后者是電阻率測深的一個變種，可在地面上以0．2-

　　0．4m的精度和分辨率定點(diǎn)探測地下，相當(dāng)于不鉆孔而得到鉆孔資料。當(dāng)然在城市中工作要避免雜散電

　　流干擾，需用特殊的儀器。好在在新儀器推人市場之前，前述已停產(chǎn)可抗干擾的C--1國內(nèi)尚有4臺左右。

　　(5)各種激電法

　　它們是專用的探測含水層及其含水情況的方法，既然地下水的情況對地鐵如此重要，這類方法也當(dāng)然是地鐵勘察中應(yīng)當(dāng)采用的方法。但在城市中存在大地電流干擾，應(yīng)選擇抗干擾強(qiáng)的方法，或許雙頻微電法、瞬變電磁場法應(yīng)是首選的方法。

　　(6)鉆孔中測水的動態(tài)的方法

　　為察明巖溶的動態(tài)參數(shù)，應(yīng)在鉆孔中用流速儀等測定水的流向，流速，并可通過鉆孔電視觀察鉆孔壁巖溶微孔及裂隙的情況。必要時要做水的連通試驗(yàn)。

　　5．3 綜合物探與綜合勘探

　　前面介紹了幾種新的物探方法，有些是以前地鐵勘察時從未用過的，許多單位對它們也知之不多。但它們在地鐵勘察中確有特效，應(yīng)選用，而不是囿于傳統(tǒng)的方法。

　　綜合物探就是幾種物探方法共用，取長補(bǔ)短、互相補(bǔ)充。其中選擇合適和合理的方法搭配是最重要—環(huán)。但盡管采用綜合物探號召多年，教科書、規(guī)范中也有論述或規(guī)定，但具體實(shí)施中常悖之，有時使用了幾種方法，但并沒有“綜合”。其原因之一是教育和單位工作體制的問題，一個工作人員一生中往往僅搞一種方法，頂多兩種方法，沒有選擇的能力，即使技術(shù)主管也缺少通才；之二是工作人員信息不靈。這就使得往往僅選擇手頭已有的方法去應(yīng)付合同。

　　綜合勘探是各種勘察手段——鉆探、觸探、地面物探、測井、地質(zhì)調(diào)查等應(yīng)當(dāng)合成一體，互相合作、補(bǔ)允。但鐵道部推廣十余年，亦收效不理想。究其原因一亦在于囿于自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷及工作經(jīng)歷，無能力統(tǒng)籌，甚至總工也亦然；二在于體制方面原因，單位多選費(fèi)用較高的鉆探，而不重視其他手段。

　　6.地鐵勘察的體制改革及設(shè)勘察監(jiān)理問題

　　作者這里不涉及各單位的體制，僅從地鐵勘察的改革提出建議。目前的勘察計價，是以工種的工作量來計的，重工作量而輕效果，這也是1950年的流病。只有改成以勘察勘察效果為中心，才有可能改變。實(shí)際上，勘察效果好，可為地鐵建設(shè)節(jié)省許多資金，無端節(jié)省勘察費(fèi)用，必將用建設(shè)中成倍成十倍的損失來補(bǔ)償。作者為此有兩條可選之建議：

　　(1)以地鐵建設(shè)費(fèi)的百分比定為勘察費(fèi)，只要求完成勘察效果的目標(biāo)要求，以此作勘察投標(biāo)依據(jù)。

　　(2)以某實(shí)物工作量為基礎(chǔ)編制勘察費(fèi)標(biāo)底，但投標(biāo)及工作中不檢察工作量，而檢察效果，這樣可促使勘察單位更好地采用可得以新技術(shù)。

　　上述建議都以設(shè)勘察監(jiān)理為前提。為此，要如同應(yīng)設(shè)立設(shè)計監(jiān)理一樣，設(shè)立勘察監(jiān)理，并由監(jiān)理會同專家組對勘察計劃和成果作階段的和最終的評審，這種評審不能是幾天的會議評審，而應(yīng)當(dāng)從審察原始資料到最終結(jié)果，必要時應(yīng)要求在勘察合同金額內(nèi)補(bǔ)充工作。

　　7. 結(jié)束語

　　①根據(jù)地鐵的特點(diǎn)，從地鐵施工和設(shè)計的需要提出勘察的任務(wù)，在分析了地鐵的特點(diǎn)與主要地質(zhì)問題后，對地質(zhì)勘察提出了必須完成的幾項(xiàng)目標(biāo)。

　　②在地鐵勘察中應(yīng)綜合采用多種勘察手段，更好地應(yīng)用地球物理技術(shù)。針對地鐵勘察的需要，在城市中作勘察工作的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)選擇陸地聲納法、微分電測深、各種激發(fā)極化探水的新技術(shù)；并采用可防城市中噪聲和電干擾的新儀器。

　　③應(yīng)采用綜合物探與綜合勘探

　　④應(yīng)考慮以勘察效果為中心安排地鐵勘察工作，為此應(yīng)進(jìn)行地鐵勘察體制(包括招投標(biāo))的改革。

　　參考文獻(xiàn)

　　中華人漢共和國鐵道部．YBJ3--85．鐵路隧道設(shè)計規(guī)范，1986

　　鐘世航.關(guān)于地鐵地質(zhì)勘察的幾點(diǎn)認(rèn)識．勘察科學(xué)技術(shù)，2001，1：58～61

　　鐘世航.陸地盧納法在實(shí)踐中的發(fā)展．工程物探，2001，3：1—7

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