地铁拱顶衬砌上方土体的隐患及探查技术（专家汇报）

地铁拱顶衬砌上方土体的隐患及探地铁拱顶衬砌上方土体的隐患及探查查 地铁盾构施工时拱部管片背后未填实的空区和空洞，钻爆法开挖时初期支护的不良状态和初期支护与衬砌间的空区，一直是业界关注的问题。大家更多的是关注施工时地面的下沉，而对运营之后会不会因这些空区引起更严重的灾害和地铁施工时出现坍方后可能对地面造成的影响，则缺少直观的认识，也缺少检测手段。在北京地铁6号线穿过京哈铁路下方段施工后衬砌背后空区探查、南京地铁四号线的探查两个实例，得到了衬砌后空区造成其上方土体的坍落、松动的直观资料。陆地声纳法陆地声纳法 方法的全称为方法的全称为“极小震极小震-检距超宽频带弹性波反射单点连检距超宽频带弹性波反射单点连续剖面法续剖面法”，它的特点是：，它的特点是：（1 1）陆地声纳法是近于零震）陆地声纳法是近于零震-检距的弹性波反射法，可检距的弹性波反射法，可避开直达波、折射波、面波的干扰，而且由于入射波和反射避开直达波、折射波、面波的干扰，而且由于入射波和反射波几乎垂直界面，不存在转换波，不仅接收到的波形简单，波几乎垂直界面，不存在转换波，不仅接收到的波形简单，而且大大增大了反射波的能量，用而且大大增大了反射波的能量，用4 4磅锤可激震得到磅锤可激震得到150m150m以以上深的反射波。上深的反射波。（2 2）工作时不固定检波器，提高了现场采集效率。）工作时不固定检波器，提高了现场采集效率。（3 3）激发和采集）激发和采集10Hz10Hz4000Hz4000Hz的超宽频带反射波，可充的超宽频带反射波，可充分发挥和应用频谱的特点。分发挥和应用频谱的特点。在探查溶洞方面，陆地声纳法的优势还在于：零震检距的反射法，对溶洞等有限大小物体的反射同相轴为双曲线，易识别。球体的物理模拟球体的物理模拟 球体的数值模拟球体的数值模拟 0.53m直径的溶洞和顶部凹凸不平的暗河的最佳反射频率是10003000HZ,这正是陆地声纳法的最佳使用频段。城市闹市区的振动噪声在250Hz以下，陆地声纳法的最佳使用频在500Hz3500Hz，可避开城市振动噪声而在闹市区正常工作.微分电测深微分电测深它是电阻率法中的一种方法，是在地面上布置它是电阻率法中的一种方法，是在地面上布置4 4个电极个电极A A、B B、M M、N N，通过，通过A A、B B电极向地下供电电极向地下供电，另两个电极，另两个电极M M、N N测测量电位差量电位差，计算出地下一定范围的电阻率计算出地下一定范围的电阻率，其中，其中MNABMNAB，移，移动动MNMN，随着，随着AMAM的增大，探查的深度加大。的增大，探查的深度加大。电极在地面平面布置示意电极在地面平面布置示意北京地铁北京地铁6 6号线穿过京哈铁路下方施工后衬砌背后空区探查号线穿过京哈铁路下方施工后衬砌背后空区探查探查的是地铁6号线二期工程玉带河大街站郝家府站区间，左测线里程为左K38+533+598，右测线为右K38+513+594段地铁衬砌拱顶背后上方隐患探查。探查段的区间隧道在地面下约21m，为盾构开挖。地面上填筑了45m高的铁路路基，路基上有道砟、轨枕、钢轨。地面以下是人工堆积、再下为第四纪沉积层。隧道拱部的人工堆积填土为房渣土、杂填土、粉土、细粉砂、中粉砂。工程实例工程实例1 1 采用陆地声纳法和微分电测深法进行了探查。陆地声纳法设了3条测线，以约300角斜穿铁路从路基上穿过。其中右测线和左测线均在地铁区间隧道的拱顶上方。测点距=震-检距=1m。微分电测深的No.1点和No.2点分别在两座隧道的正上方。探查是在刚开挖完成了衬砌不久进行的。现场工作布置图现场工作布置图陆地声纳法数据采集陆地声纳法数据采集 微分电测深数据采集微分电测深数据采集 探查结果微分电测深清晰地分出了各种土层的分界，给出了隧道拱顶衬砌的外缘位置，为陆地声纳法确定衬砌背后的空区确定了深度。通州地铁通州地铁6号线左线陆地声纳时间剖面号线左线陆地声纳时间剖面 探查方向在在60m60m长长的测线上可以看到的测线上可以看到3 3处处较大的空区。它们的宽度从较大的空区。它们的宽度从2m2m到到4m4m，高度，高度1 13m3m左右。从左右。从B B空空区还可见空区有向上发展的踪区还可见空区有向上发展的踪迹。从探查情况看，用盾构开迹。从探查情况看，用盾构开挖，管片背后的空区还是比较挖，管片背后的空区还是比较严重的，在土质不好的情况下，严重的，在土质不好的情况下，这些未填实的空区还会导致其这些未填实的空区还会导致其上方的土体垮落，使土体中的上方的土体垮落，使土体中的松散部分逐渐向上发展。松散部分逐渐向上发展。探查方向通州地铁通州地铁6号线右线陆地声纳时间剖面号线右线陆地声纳时间剖面探查方向工程实例2：南京地铁四号线的探查南京地铁四号线的探查2.12.1地面探查地面探查在四号线鼓楼段市政府站区间左线衬砌上方进行土体破坏情况探在四号线鼓楼段市政府站区间左线衬砌上方进行土体破坏情况探查。共做了两段：查。共做了两段：CK15+815 CK15+815+858+858段共段共50m50m长。在中线设测线长。在中线设测线1 1，中线右，中线右1 11.5m1.5m设设测线测线2 2，两测线平行。，两测线平行。CK15+100 CK15+100+125+125段的探查，是由于在开挖到约段的探查，是由于在开挖到约+112+112时掌子面出现时掌子面出现了塌方，并有股水流入隧道，希望探查塌方的影响。了塌方，并有股水流入隧道，希望探查塌方的影响。南京地铁四号线的地面探查南京地铁四号线的地面探查探查结果 CK15+815+858段 17和9等异常，在区间隧道的拱顶上方独有明显的土体中的散乱的较强反射，这反映了隧道拱部衬砌后未填实而导致其上方的土体冒落松动。其中2、3、5、8、9、等几处土体的松动已发展到地面公路路面之下。而查阅资料得知，异常8所处位置为施工时出现坍方导致地面出现坍坑位置，那些整齐的水平反射同相轴反映了回填是层层夯实的填土层。探查方向CK15+100+125段开挖到约开挖到约+112时掌子面出现了塌方，并有股水流入隧道。时掌子面出现了塌方，并有股水流入隧道。探查方向可见坍方点约在CK15+110位置，这与地面下沉的中心的完全吻合从图可看到，坍体上界约达地面下从图可看到，坍体上界约达地面下45m，而坍方引起土体松动则达，而坍方引起土体松动则达到到+105，松动土体上界达到地面公松动土体上界达到地面公路沥青路面之下。路沥青路面之下。在在+107108地面下约地面下约4m 深有明显的反映空洞的深有明显的反映空洞的双曲线同相轴，这可能是地下老人防双曲线同相轴，这可能是地下老人防坍垮后的遗迹。隧道在坍垮后的遗迹。隧道在+110坍方后坍方后流出的水可能是老人防中积存的水。流出的水可能是老人防中积存的水。结论结论（1 1）地铁衬砌背后）地铁衬砌背后未填实的空区或曾出现较大坍方的地未填实的空区或曾出现较大坍方的地点点，会，会导致其上方的土体冒落松散导致其上方的土体冒落松散，甚至，甚至有些松散可直达地有些松散可直达地面，面，是地铁施工和运营时的重要隐患。以往缺少针对这方面是地铁施工和运营时的重要隐患。以往缺少针对这方面的探查技术和工作资料，人们缺少直观的认识。本文的实测的探查技术和工作资料，人们缺少直观的认识。本文的实测案例给出了隐患源的直观感性的图像。案例给出了隐患源的直观感性的图像。（2 2）陆地声纳法陆地声纳法是精细探查隐患的有效方法，它是精细探查隐患的有效方法，它不受闹不受闹市区振动干扰，也不受地下管线和其它障碍物的影响。市区振动干扰，也不受地下管线和其它障碍物的影响。（3 3）通过以上两个工程案例，也使我们对地下工程建设）通过以上两个工程案例，也使我们对地下工程建设和运营中的隐患有了更深刻的认识，如何及早了解隐患的存和运营中的隐患有了更深刻的认识，如何及早了解隐患的存在和消除隐患对人们生产、生活带来的安全威胁是我们今后在和消除隐患对人们生产、生活带来的安全威胁是我们今后要努力解决的课题。要努力解决的课题。区间隧道掌子面前方地质预报区间隧道掌子面前方地质预报在地铁四号线左洞在地铁四号线左洞CK15+032 CK15+032 掌子面向前方作了地质预报，掌子面向前方作了地质预报，掌子面是风化泥质砂岩与风化砂岩互层，遇水成泥状。用陆掌子面是风化泥质砂岩与风化砂岩互层，遇水成泥状。用陆地声纳法作预报，在掌子面上布置一条水平测线，一条铅垂地声纳法作预报，在掌子面上布置一条水平测线，一条铅垂向测线，采用震向测线，采用震-检距检距=测点距测点距=0.25m=0.25m。区间隧道掌子面前方地质预报区间隧道掌子面前方地质预报CK15+032 掌子面陆地声纳时间剖面掌子面陆地声纳时间剖面 探探查查方方向向掌子面掌子面水平与铅垂剖面地质解释图及反馈信息水平与铅垂剖面地质解释图及反馈信息 开挖方向开挖方向掌掌子子面面掌掌子子面面结结 论论 地铁施工时的地质预报是不应少的地铁施工时的地质预报是不应少的，特别在地铁标高在，特别在地铁标高在岩土交界线上下时，较岩土交界线上下时，较准确地预报岩土分界线准确地预报岩土分界线位置、位置、含水体含水体的位置、透镜状砂体的位置，的位置、透镜状砂体的位置，以及穿过岩石的区间隧道和暗以及穿过岩石的区间隧道和暗挖车站中的挖车站中的断层、破碎带及含水体断层、破碎带及含水体等，对地铁的施工和运营等，对地铁的施工和运营安全很有必要。安全很有必要。谢谢 谢！谢！Thank you!