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

方法的全称为“极小震-检距超宽频带弹性波反射单点连续剖面法”，它的特点是：（1）陆地声纳法是近于零震-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4磅锤可激震得到150m以上深的反射波。（2）工作时不固定检波器，提高了现场采集效率。（3）激发和采集10Hz～4000Hz的超宽频带反射波，可充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：①零震—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

球体的数值模拟②0.5～3m直径的溶洞和顶部凹凸不平的暗河的最佳反射频率是1000～3000HZ,这正是陆地声纳法的最佳使用频段。③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500Hz～3500Hz，可避开城市振动噪声而在闹市区正常工作.微分电测深它是电阻率法中的一种方法，是在地面上布置4个电极A、B、M、N，通过A、B电极向地下供电，另两个电极M、N测量电位差，计算出地下一定范围的电阻率，其中MN⊥AB，移动MN，随着AM的增大，探查的深度加大。电极在地面平面布置示意北京地铁6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4～5m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。现场工作布置图陆地声纳法数据采集

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6号线左线陆地声纳时间剖面

探查方向在60m长的测线上可以看到3处较大的空区。它们的宽度从2m到4m，高度1～3m左右。从B空区还可见空区有向上发展的踪迹。从探查情况看，用盾构开挖，管片背后的空区还是比较严重的，在土质不好的情况下，这些未填实的空区还会导致其上方的土体垮落，使土体中的松散部分逐渐向上发展。探查方向通州地铁6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2.1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查。共做了两段：①CK15+815～+858段共50m长。在中线设测线1，中线右1～1.5m设测线2，两测线平行。②CK15+100～+125段的探查，是由于在开挖到约+112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。南京地铁四号线的地面探查探查结果

CK15+815～+858段1～7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+112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4～5m，而坍方引起土体松动则达到+105，松动土体上界达到地面公路沥青路面之下。在+107～108地面下约4m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坍垮后的遗迹。隧道在+110坍方后流出的水可能是老人防中积存的水。结论（1）地民铁衬砌背开后未填实的挂空区或曾颠出现较大融坍方的地幸点，会导致其辉上方的球土体冒但落松散，甚至有些松散掀可直达地蚂面，是地铁行施工和题运营时愚的重要于隐患。适以往缺丛少针对明这方面欢的探查等技术和扶工作资旱料，人肠们缺少率直观的秆认识。雄本文的区实测案疲例给出航了隐患羽源的直喝观感性鱼的图像泄。（2）陆地声备纳法是精细探疲查隐患的位有效方法签，它不受闹缸市区振果动干扰灿，也不欣受地下源管线和达其它障章碍物的渔影响。（3）通巴过以上两刘个工程案鞠例，也使岂我们对地兼下工程建定设和运营擦中的隐患刘有了更深划刻的认识免，如何及衔早了解隐燃患的存在之和消除隐渔患对人们崭生产、生林活带来的瞎安全威胁崭是我们今慎后要努力暮解决的课匙题。区间隧适道掌子杨面前方塔地质预近报在地铁慎四号线宿左洞C恶K15呢+03典2掌惰子面向庆前方作势了地质劳预报，嫂掌子面繁是风化肝泥质砂鄙岩与风捕化砂岩掩互层，掀遇水成炮泥状。辉用陆地壁声纳法港作预报吓，在掌犹子面上冈布置一妄条水平遥测线，岩一条铅差垂向测汗线，采亡用震-打检距=该测点距酷=0.最25m冰。区间隧稿道掌子党面前方柄地质预县报CK15旦+032掌子面陆隶地声纳时黑间剖面探查方向掌子面水平与铅绸垂剖面地欢质解释图屑及反馈信却息开挖方技向掌子面掌子面结论地铁施帝工时的择地质预微报是不消应少的，特别金在地铁杰标高在尚岩土交坚界线上墙下时，