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摘要：现代经济的发展，城市人口数量和规模在不断增加和扩大，随之而来的交通问题日益严重，地铁工程建设为城市交通注入了新的活力，缓解了城市地面交通压力，方便了城市人们的工作和生活，然而，地铁建设势必会对地上建筑形成一定的扰动，影响地面建筑，为有效控制地铁施工及运营中的不良影响，对扰动区进行探测和注浆十分必要。
关键词：地铁建设；扰动区；注浆
地下工程施工对地层及周边建筑的影响：一方面，地下工程在施工过程中可能会破坏地层稳定，造成路面塌陷等次生地质灾害；另一方面，施工会对周边建筑物产生扰动，影响其安全。为了保证安全，减小地下工程施工对地质条件和周边建筑物的影响，采用注浆方式来对地下工程进行处理是一种重要的途径。然而扰动区以及注浆区的分布以及深度不具有确定性，加之地下结构较为复杂，所以地铁施工扰动区的探测是目前地铁施工较为关键的环节。目前使用较多的探测方法为地震勘探法，但是该技术具有一定的局限性，因此在此基础上又开发了新型的勘探方法，即SSP技术，该技术能够快速高效的获取地震波在地层中的传播状态，并分析出其波速，加以解释。不同于传统的勘探方法，SSP技术对其他勘探技术的不足予以补充，在此基础上准确分析定位地铁施工扰动区，并对注浆效果进行计算，体现。在勘探过程中具有勘探深度大、反映直观的特性，并且其分辨率高出传统勘探技术许多，不会对地表路面建筑造成影响，工作效率也相对较高。
一、SSP技术概述
SSP技术是建立在地震散射理论之上的一种新型技术，主要用于地层结构的勘探，通过对地下地震波的激发，保证地震波能够有效传播。由于地震波在不同的结构中的传播状态会发生转变，因而一旦遇到松散以及空洞等状态就会发生反射以及散射，接收器接收到散射波以及反射波就可以了解到地层结构的变化状态。SSP技术的地质模型属于非均匀模型，适用于变化较为剧烈的地质结构勘查。因而在地铁施工扰动去的勘探以及注浆体效果的测评中较为适用。从地质模型角度看，SSP技术的适用性较强，能够清晰的反应地铁施工区域地下土层结构变化，并且能够直接对土体力学性状进行反映，更能够符合岩土工程所需。依照探测波高低异常分布，可以直接将注浆状态以及扰动区分布反映出来。SSP的数据处理包含如下3项核心技术：
（一）波场分离技术。该技术是散射方法保证勘探结果可靠性的一项重要技术。地震记录中有用信号散射波的能量较弱，面波、声波等干扰能量较强，只有提高散射波的信噪比，才能得到准确的勘探结果。散射方法采用基于 变换和基于 变换的滤波技术进行波场分离，前者以视速度为标准进行滤波，后者综合视速度和走时的双重差异滤波。
（二）速度分析技术。速度分析技术是由地震记录获得地震速度分布的技术，它是散射方法一项独有的非常重要的数据处理技术。一方面地震波速分布越准确，由双程时得到的界面位置就越准确；另一方面，地层波速分布是地质解释，尤其是注浆效果检测解释中的重要且可靠的参数。地震散射方法以Radon积分变换为基础，对共炮点记录以速度扫描的方式沿双曲线路径作能量积分，当积分使用的速度与地层实际波速一致，反射波能量最强。通过速度分析得到炮点附近的地层速度结构，综合所有炮点的速度结构可得到二维或三维的地震波速分布，即得到地层波速分布图像。
（三）偏移成像技术。此技术是由地震记录得到地质界面的分布及波阻抗变化定性特征的技术。通过偏移成像技术获得介质的散射强度分布，散射强度可表示波阻抗变化，正值表示波阻抗升高，负值则表示波阻抗降低。散射强度绝对值较大的界面对应地质界面位置，以介质的散射强度为参数绘制成图，可得到地质界面偏移图像，确定地质界面的位置和形态，以及地质界面的力学性质，即地质界面两侧波阻抗的变化。
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SSP技术主频比传统地震勘探方法高，SSP所使用检波器拖缆的频带为0—16000Hz，信号主频为1000—4000Hz，仪器采样率最高可达1.25MHz/道，可采用锤击震源或电磁震源作为震源，探测深度超过30m。若接收检波器道间距0.25m，激发间距0.5m，探测的垂直和水平分辨率可达30cm。
二、探测过程分析
以天津地铁二号线第4标段咸阳路站作为实际案例进行分析，天津市地铁二号线第4标段咸阳路站地处黄河道交通干道地段，具有现场周边环境复杂、施工难度大、技术要求高、工期长等特点。施工过程中有很大的不确定因素。地铁站两侧原有建筑物距离较近，常因基坑开挖导致开裂和沉降；地下管线因土体变形而被破坏；地下水位高又是软土地基，支护结构的稳定不可忽视。在线路沿线进行测线布置，对地铁二号线施工扰动区进行探测，并评价后期灌注加固效果。线路两侧探测长度设定为450米，两侧探测区域设置6个剖面。探测区域地表建筑主要集中在探测线中部200米处，因此将该区域作为重点探测单位。因此将检测器间距调整为0.25米，并将敲击点间距调整为0.5米。而在其他探测区域处，由于地表建筑集中度不大，因而将敲击点间距调整为1米，检波器间距设定为0.5米。
在施工前需要进行必要的地质勘查，根据报告结果显示地质条件：本工程地下土质主要为淤泥质粘土，含水率高。-2.75m～-10.09m为淤泥质粉质粘土，为主要含水层。-10.43m～-17.71m，粉质粘土—粉砂，底板处于隔水层，以下存在微承压水。另外，地下水位相对较高，且透水性受到透镜体发育影响而不均。综合分析，地质条件相对较差，另外由于隧道跨度要求相对较大，因此施工难度大，为了避免地铁施工的不利影响，工程方采用了注浆加固的方式，但是为了了解注浆加固效果，采用了SSP技术进行具体探测。
三、探测分析
（一）原理
地下施工会破坏施工区域的地质结构，因而会造成土体的松动，土体松动必然会是的土体波速下降。通过注浆加固的方式可以改善土体因施工而导致的疏松，提高弹性模量，提高探测过程中的波速提高。波速提高越明显证明加固效果越好，所以通过SSP可以准确的判定扰动区域以及加固的效果。
（二）探测结果分析
本次探测深度超过30m，根据探测需要，选取深度15m以内的资料进行成图。从结果中可以看出，剖面内波速大小变化剧烈，说明地铁施工对土层的扰动大、注浆效果明显。
地层波速图中标注了高速异常区和低速异常区。其中柱状的红色高速异常区为注浆形成的加固体，剖面中发现4处柱状高速异常体，土体波速越高，注浆效果越好。蓝色的低速异常体为地铁施工扰动区，剖面内共发现7处扰动区，这些扰动区的尺度不大，但是松散程度高，特别是在注浆高速体附近出现的扰动区，很可能包含空洞，建议对这些低速区逐个进行注浆处理，以消除隐患。
低速异常区发育的部位与形态表明，低速区的成因可分为两类。一类靠近隧道顶部发育，形态圆润，这是由于隧道超挖引起的；另一类分布在注浆孔周围，形态孤立、呈鸡窝状，它们伴随注浆体产生，这是由于注浆引起的土体液化形成的。剖面探测结果剖面的地层波速和地铁施工扰动区分布显示地层正常波速在 900m/s左右，地层密实、稳定。剖面内浅部波速较高，地层稳定，未见注浆加固痕迹，此段内没有注浆处理。深度大于7m的范围内扰动区较发育。这些扰动区靠近隧道发育，形态圆润，是由于超挖引起的。剖面中低速区尺度不大，长度多在5m左右。探测完成后，通过对比发现探测得到的注浆加固体位置与注浆孔位置一致。对各剖面规模较大的地铁施工扰动区注浆加固，注浆的结果表明注浆位置和注浆量与 SSP探测得到的扰动区位置和规模基本对应。
参考文献：
[1]陈宁，柳超.地铁施工扰动区探测及注浆效果评价[J].隧道建设，2014，11
[2]王晓亮.地下工程注浆效果综合评价技术研究[D].北京市市政工程研究院，2009
论文作者:肖楠
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：波速论文; 注浆论文; 地层论文; 技术论文; 地铁论文; 地质论文; 剖面论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;