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摘要：現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口數(shù)量和規(guī)模在不斷增加和擴(kuò)大，隨之而來(lái)的交通問(wèn)題日益嚴(yán)重，地鐵工程建設(shè)為城市交通注入了新的活力，緩解了城市地面交通壓力，方便了城市人們的工作和生活，然而，地鐵建設(shè)勢(shì)必會(huì)對(duì)地上建筑形成一定的擾動(dòng)，影響地面建筑，為有效控制地鐵施工及運(yùn)營(yíng)中的不良影響，對(duì)擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行探測(cè)和注漿十分必要。

關(guān)鍵詞：地鐵建設(shè)；擾動(dòng)區(qū)；注漿

地下工程施工對(duì)地層及周邊建筑的影響：一方面，地下工程在施工過(guò)程中可能會(huì)破壞地層穩(wěn)定，造成路面塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害；另一方面，施工會(huì)對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生擾動(dòng)，影響其安全。為了保證安全，減小地下工程施工對(duì)地質(zhì)條件和周邊建筑物的影響，采用注漿方式來(lái)對(duì)地下工程進(jìn)行處理是一種重要的途徑。然而擾動(dòng)區(qū)以及注漿區(qū)的分布以及深度不具有確定性，加之地下結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以地鐵施工擾動(dòng)區(qū)的探測(cè)是目前地鐵施工較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前使用較多的探測(cè)方法為地震勘探法，但是該技術(shù)具有一定的局限性，因此在此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)了新型的勘探方法，即SSP技術(shù)，該技術(shù)能夠快速高效的獲取地震波在地層中的傳播狀態(tài)，并分析出其波速，加以解釋。不同于傳統(tǒng)的勘探方法，SSP技術(shù)對(duì)其他勘探技術(shù)的不足予以補(bǔ)充，在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確分析定位地鐵施工擾動(dòng)區(qū)，并對(duì)注漿效果進(jìn)行計(jì)算，體現(xiàn)。在勘探過(guò)程中具有勘探深度大、反映直觀的特性，并且其分辨率高出傳統(tǒng)勘探技術(shù)許多，不會(huì)對(duì)地表路面建筑造成影響，工作效率也相對(duì)較高。

一、SSP技術(shù)概述

SSP技術(shù)是建立在地震散射理論之上的一種新型技術(shù)，主要用于地層結(jié)構(gòu)的勘探，通過(guò)對(duì)地下地震波的激發(fā)，保證地震波能夠有效傳播。由于地震波在不同的結(jié)構(gòu)中的傳播狀態(tài)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，因而一旦遇到松散以及空洞等狀態(tài)就會(huì)發(fā)生反射以及散射，接收器接收到散射波以及反射波就可以了解到地層結(jié)構(gòu)的變化狀態(tài)。SSP技術(shù)的地質(zhì)模型屬于非均勻模型，適用于變化較為劇烈的地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘查。因而在地鐵施工擾動(dòng)去的勘探以及注漿體效果的測(cè)評(píng)中較為適用。從地質(zhì)模型角度看，SSP技術(shù)的適用性較強(qiáng)，能夠清晰的反應(yīng)地鐵施工區(qū)域地下土層結(jié)構(gòu)變化，并且能夠直接對(duì)土體力學(xué)性狀進(jìn)行反映，更能夠符合巖土工程所需。依照探測(cè)波高低異常分布，可以直接將注漿狀態(tài)以及擾動(dòng)區(qū)分布反映出來(lái)。SSP的數(shù)據(jù)處理包含如下3項(xiàng)核心技術(shù)：

（一）波場(chǎng)分離技術(shù)。該技術(shù)是散射方法保證勘探結(jié)果可靠性的一項(xiàng)重要技術(shù)。地震記錄中有用信號(hào)散射波的能量較弱，面波、聲波等干擾能量較強(qiáng)，只有提高散射波的信噪比，才能得到準(zhǔn)確的勘探結(jié)果。散射方法采用基于 變換和基于 變換的濾波技術(shù)進(jìn)行波場(chǎng)分離，前者以視速度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行濾波，后者綜合視速度和走時(shí)的雙重差異濾波。

（二）速度分析技術(shù)。速度分析技術(shù)是由地震記錄獲得地震速度分布的技術(shù)，它是散射方法一項(xiàng)獨(dú)有的非常重要的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。一方面地震波速分布越準(zhǔn)確，由雙程時(shí)得到的界面位置就越準(zhǔn)確；另一方面，地層波速分布是地質(zhì)解釋，尤其是注漿效果檢測(cè)解釋中的重要且可靠的參數(shù)。地震散射方法以Radon積分變換為基礎(chǔ)，對(duì)共炮點(diǎn)記錄以速度掃描的方式沿雙曲線路徑作能量積分，當(dāng)積分使用的速度與地層實(shí)際波速一致，反射波能量最強(qiáng)。通過(guò)速度分析得到炮點(diǎn)附近的地層速度結(jié)構(gòu)，綜合所有炮點(diǎn)的速度結(jié)構(gòu)可得到二維或三維的地震波速分布，即得到地層波速分布圖像。

（三）偏移成像技術(shù)。此技術(shù)是由地震記錄得到地質(zhì)界面的分布及波阻抗變化定性特征的技術(shù)。通過(guò)偏移成像技術(shù)獲得介質(zhì)的散射強(qiáng)度分布，散射強(qiáng)度可表示波阻抗變化，正值表示波阻抗升高，負(fù)值則表示波阻抗降低。散射強(qiáng)度絕對(duì)值較大的界面對(duì)應(yīng)地質(zhì)界面位置，以介質(zhì)的散射強(qiáng)度為參數(shù)繪制成圖，可得到地質(zhì)界面偏移圖像，確定地質(zhì)界面的位置和形態(tài)，以及地質(zhì)界面的力學(xué)性質(zhì)，即地質(zhì)界面兩側(cè)波阻抗的變化。

SSP技術(shù)主頻比傳統(tǒng)地震勘探方法高，SSP所使用檢波器拖纜的頻帶為0—16000Hz，信號(hào)主頻為1000—4000Hz，儀器采樣率最高可達(dá)1.25MHz/道，可采用錘擊震源或電磁震源作為震源，探測(cè)深度超過(guò)30m。若接收檢波器道間距0.25m，激發(fā)間距0.5m，探測(cè)的垂直和水平分辨率可達(dá)30cm。

二、探測(cè)過(guò)程分析

以天津地鐵二號(hào)線第4標(biāo)段咸陽(yáng)路站作為實(shí)際案例進(jìn)行分析，天津市地鐵二號(hào)線第4標(biāo)段咸陽(yáng)路站地處黃河道交通干道地段，具有現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境復(fù)雜、施工難度大、技術(shù)要求高、工期長(zhǎng)等特點(diǎn)。施工過(guò)程中有很大的不確定因素。地鐵站兩側(cè)原有建筑物距離較近，常因基坑開(kāi)挖導(dǎo)致開(kāi)裂和沉降；地下管線因土體變形而被破壞；地下水位高又是軟土地基，支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定不可忽視。在線路沿線進(jìn)行測(cè)線布置，對(duì)地鐵二號(hào)線施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行探測(cè)，并評(píng)價(jià)后期灌注加固效果。線路兩側(cè)探測(cè)長(zhǎng)度設(shè)定為450米，兩側(cè)探測(cè)區(qū)域設(shè)置6個(gè)剖面。探測(cè)區(qū)域地表建筑主要集中在探測(cè)線中部200米處，因此將該區(qū)域作為重點(diǎn)探測(cè)單位。因此將檢測(cè)器間距調(diào)整為0.25米，并將敲擊點(diǎn)間距調(diào)整為0.5米。而在其他探測(cè)區(qū)域處，由于地表建筑集中度不大，因而將敲擊點(diǎn)間距調(diào)整為1米，檢波器間距設(shè)定為0.5米。

在施工前需要進(jìn)行必要的地質(zhì)勘查，根據(jù)報(bào)告結(jié)果顯示地質(zhì)條件：本工程地下土質(zhì)主要為淤泥質(zhì)粘土，含水率高。-2.75m～-10.09m為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，為主要含水層。-10.43m～-17.71m，粉質(zhì)粘土—粉砂，底板處于隔水層，以下存在微承壓水。另外，地下水位相對(duì)較高，且透水性受到透鏡體發(fā)育影響而不均。綜合分析，地質(zhì)條件相對(duì)較差，另外由于隧道跨度要求相對(duì)較大，因此施工難度大，為了避免地鐵施工的不利影響，工程方采用了注漿加固的方式，但是為了了解注漿加固效果，采用了SSP技術(shù)進(jìn)行具體探測(cè)。

三、探測(cè)分析

（一）原理

地下施工會(huì)破壞施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因而會(huì)造成土體的松動(dòng)，土體松動(dòng)必然會(huì)是的土體波速下降。通過(guò)注漿加固的方式可以改善土體因施工而導(dǎo)致的疏松，提高彈性模量，提高探測(cè)過(guò)程中的波速提高。波速提高越明顯證明加固效果越好，所以通過(guò)SSP可以準(zhǔn)確的判定擾動(dòng)區(qū)域以及加固的效果。

（二）探測(cè)結(jié)果分析

本次探測(cè)深度超過(guò)30m，根據(jù)探測(cè)需要，選取深度15m以內(nèi)的資料進(jìn)行成圖。從結(jié)果中可以看出，剖面內(nèi)波速大小變化劇烈，說(shuō)明地鐵施工對(duì)土層的擾動(dòng)大、注漿效果明顯。

地層波速圖中標(biāo)注了高速異常區(qū)和低速異常區(qū)。其中柱狀的紅色高速異常區(qū)為注漿形成的加固體，剖面中發(fā)現(xiàn)4處柱狀高速異常體，土體波速越高，注漿效果越好。藍(lán)色的低速異常體為地鐵施工擾動(dòng)區(qū)，剖面內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7處擾動(dòng)區(qū)，這些擾動(dòng)區(qū)的尺度不大，但是松散程度高，特別是在注漿高速體附近出現(xiàn)的擾動(dòng)區(qū)，很可能包含空洞，建議對(duì)這些低速區(qū)逐個(gè)進(jìn)行注漿處理，以消除隱患。

低速異常區(qū)發(fā)育的部位與形態(tài)表明，低速區(qū)的成因可分為兩類。一類靠近隧道頂部發(fā)育，形態(tài)圓潤(rùn)，這是由于隧道超挖引起的；另一類分布在注漿孔周圍，形態(tài)孤立、呈雞窩狀，它們伴隨注漿體產(chǎn)生，這是由于注漿引起的土體液化形成的。剖面探測(cè)結(jié)果剖面的地層波速和地鐵施工擾動(dòng)區(qū)分布顯示地層正常波速在 900m/s左右，地層密實(shí)、穩(wěn)定。剖面內(nèi)淺部波速較高，地層穩(wěn)定，未見(jiàn)注漿加固痕跡，此段內(nèi)沒(méi)有注漿處理。深度大于7m的范圍內(nèi)擾動(dòng)區(qū)較發(fā)育。這些擾動(dòng)區(qū)靠近隧道發(fā)育，形態(tài)圓潤(rùn)，是由于超挖引起的。剖面中低速區(qū)尺度不大，長(zhǎng)度多在5m左右。探測(cè)完成后，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)探測(cè)得到的注漿加固體位置與注漿孔位置一致。對(duì)各剖面規(guī)模較大的地鐵施工擾動(dòng)區(qū)注漿加固，注漿的結(jié)果表明注漿位置和注漿量與 SSP探測(cè)得到的擾動(dòng)區(qū)位置和規(guī)?；緦?duì)應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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