《勘测与监测、检测-城市轨道交通工程创新技术指南》由会员分享，可在线阅读，更多相关《勘测与监测、检测-城市轨道交通工程创新技术指南（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、城市轨道交通工程创新技术指南勘测与监测、检测目录8.1地下水勘测与风险分析技术18.2综合物探、勘探技术38.3围护结构渗漏声纳检测技术48.4基于分布式光纤的自动化监测技术98.5基于远程无线传输自动化监测技术108.6超声横波斜探头钢结构焊缝检测技术118.7基于三维激光扫描的调线调坡辅助技术138.8自平衡法基桩静载试验技术158.9可组装式多功能管片试验加载技术178.1 地下水勘测与风险分析技术8.1.1 技术产生背景水文地质勘查是轨道交通岩土工程勘察的重要组成部分，其工作做的是否到位，直接影响着工程施工的安全和质量。轨道交通岩土工程勘察中水文地质勘查主要包括以下6个方面内容： 地下
2、水赋存条件勘察及地下水位动态监测；地下水的补给、径流以及排泄条件评价；地下水腐蚀性评价；水文地质参数测定；抗浮设防水位计算；特殊工程问题和环境水文地质问题的专项研究。前四部分属于地下水勘测范畴，后两部分属于风险分析范畴。是研究的热点和难点。目前，解决以上水文地质问题仍然以传统水文地质勘查技术为主，但受场地条件、工期制约以及特殊环境下问题的特殊性，传统的水文地质勘查技术不能完全满足工作要求。地下水勘测与风险分析技术可解决轨道交通勘察工作中的参数测定、抗浮及复杂水文地质问题。8.1.2 技术内容地下水勘测与风险分析技术主要涉及到的技术分项有地下水流向流速测定技术、高精度注水试验技术、地下水数值模拟
3、技术、城市轨道交通工程的抗浮设防水位研究技术体系。（1）地下水流向流速测定：充电法地下水流速流向测定，是利用在地表所测到的等位线也将顺着地下水流动的方向逐渐移动这一原理，根据此位移的方向和速度可以判断地下水的流向和流速。（2）高精度注水试验技术：对于渗透性较差的粉土，粉细砂层，采用高精度地下水位自动记录仪（时间间隔0.25s）及配套设备开展降水头注水试验，计算渗透系数。对于渗透性较好的中砂、粗砂和卵石层，则采用超声波井管流量计（流量误差1%）开展定水头注水试验或定流量注水试验，渗透系数计算公式相同。（3）基坑降水数值模拟预测技术：首先，构建三维地质模型，地质钻孔数量和位置满足精度要求（详勘钻孔
4、）。然后，基于三维地质模型和验证性降水试验构建研究区地下水渗流模拟模型（模拟范围大于降水影响半径）。其中，技术的关键点是对于不规则形状基坑，采用数值模拟的定水头法计算基坑涌水量，对于非完整降水的概化，需通过增加垂向剖分的方式完成well模块的非完整井化应用。最后，基于数值模拟技术，完成不同降水方案下总涌水量和降水效果预测分析。（4）城市轨道交通工程抗浮设防水位研究技术体系：将水文地质学、地下水动力学、理论土力学、非饱和土力学相结合，综合采用模型试验、现场测试（水文地质试验、孔隙水压力监测等）、三维地质建模、GIS、数值模拟等技术手段，预测分析未来百年内可能出现的最高水位，最终，通过对建设场地地
5、下水渗流分析来完成抗浮设防水位的计算。8.1.3 主要技术性能和技术特点（1）充电法相比传统测定方法，具有安全风险小，施工成本低，测试工期短，相对环保等特点。（2）高精度注水试验流量监测误差为1%，地下水位自动观测仪监测时间精度为0.25s，相比传统人工观测手段具有精度高、操作简单、适用性强等特点。（3）解析法对于分析施工降水有较大的局限性，无法预测基坑非均匀降水效果，数值模拟法能够刻画非均质、不等厚以及复杂的水文地质条件，提高预测精度。（4）城市轨道交通工程抗浮设防水位研究方法体系以“点”，“面”预测方法相结合为原则，建立了以GIS技术和数值模拟技术为主，数理统计方法和水量均衡法为辅的最高水
6、位预测方法体系，技术层面上提高了抗浮设防水位预测精度。8.1.4 适用范围及应用条件充电法地下水流向流速测定技术通常适用于地下水位埋深30m以内的非硬化地面；高精度注水试验近乎适用于所有含水层；地下水数值模拟技术适用于以第四系含水层为主的地区；抗浮设防水位研究技术体系适用于所有工程。8.1.5 已应用情况研究成果先后被应用于长春、石家庄、合肥、乌鲁木齐、北京等多个城市的轨道交通新线建设中，为20条轨道交通工程的勘察设计提供了技术支撑，总里程389.6km，车站312座。8.2 综合物探、勘探技术8.2.1 技术产生背景在城市轨道交通工程勘察中，经常遇到复杂且多样的不良地质问题，给工程带来较大的
7、风险。钻探是城市轨道交通地质勘察的主要手段，传统钻探手段在勘察中往往利用多个钻孔信息连接地质剖面，这种以点代面的方式在解决复杂的不良地质情况（断裂、岩溶带、采空区等）时存在明显不足。物探因其能够获得连续的地质物性信息，可有效的弥补钻探的不足。同时，轨道交通多在城市中敷设，经常存在场地无法协调和钻机无法就位的情况，物探因为设备轻便，在场地受限的情况下相对钻探具有很大的优势。但物探自身存在解译的多解性，单一物探由于只能获得一种物性信息，在数据反演、推测地质情况时存在局限性，因此如何有效的压制物探解译的多解问题是急需攻克的难题。8.2.2 技术内容不同的物探方法有不同的适用范围，在不良地质体探测中有
8、不同的响应特征。将多种物探方法分别应用于断层、岩溶、采空区等不良地质体，能够分别获得每种方法在不同的不良地质体探测中的效果，这是将物探手段综合应用的前提。断层构造往往存在断裂破碎带，破碎带在浅层地震成果上会出现反射波同相轴错位等特征；破碎带一般富水，在高密度电法成果中存在明显的低阻异常；断裂破碎带及断裂上下盘的地层差异在微动剖面上会出现明显的横向面波速度变化。由于单一物探方法存在较多的干扰和不确定性，在解释中往往存在成果的过度解读，因此将以上方法综合应用，先利用浅层地震和高密度电法可大面积铺设的特点进行普查，对浅层地震和高密度电法同时存在断裂异常的位置精细布设微动勘探点，可获得断裂的具体位置及
9、产状。岩溶发育一般存在裂隙或溶洞，溶洞一般分为充填、半充填或不充填。高密度电法根据充填与否表现为低阻或高阻，跨孔弹性波CT表现为弹性波低速区域，地微动一般表现为低速特征。将三种方法综合应用，先利用高密度电法可布设勘探网的优势进行普查，再利用地微动进行异常区域的验证。如果存在场地受限的情况，无法布设三角台阵的地微动，可利用跨孔CT代替地微动。采空区在瞬变电磁中往往变现为高阻异常，而跨孔弹性波CT则表现为低速异常。将两种方法综合利用，对瞬变电磁成果中的高阻异常布设钻孔，应用跨孔弹性波CT探测，若在高阻区域同时获得低速特征，基本可判定为采空区。8.2.3 主要技术性能和技术特点综合物探方法综合了多种
10、原理的地球物理探测方法和全国多地的复杂地质条件中，从多地的地质体的电性、波阻抗性质、磁性、重力等多个物性参数着手，充分获取了地质体的多维度物性信息，有力的削弱了单一物探反演的局限性，能够精确的还原地质体真实信息，适用于全国多地轨道交通建设中的不良地质体探测。8.2.4 适用范围及应用条件本方法应用范围为轨道交通工程沿线不良地质体的勘察： （1）探测轨道交通沿线断层构造，为设计提供依据，为地铁的运行与安全提供安全保障。（2）探测轨道交通沿线岩溶发育情况，为桩基设计提供依据。（3）探测轨道交通沿线采空塌陷区等，为建设安全与运营安全提供保障。（4）在轨道交通工程钻机无法进场情况下，局部替代钻探，获得
11、场地的地质信息。8.2.5 已应用情况北京地铁17号线高密度电法、微动探测城市活断层，南宁市轨道交通4号线利用跨孔地震波CT及电阻率CT方法探测岩溶，济南市轨道交通工程利用高密度电法和地微动探测岩溶，长春8条轨道交通线路勘察遇到的多种不良地质体，西安比亚迪云轨项目地裂缝探测。8.3 围护结构渗漏声纳检测技术8.3.1 技术产生背景随着城市轨道交通建设的快速发展，地铁深基坑止水帷幕因受施工技术和施工工艺的限制，特别是复杂水文地质条件下的不确定因素等原因，在地下连续墙墙体及槽段接缝处，混凝土浇筑质量及槽缝刷壁控制不当，极易造成基坑止水帷幕渗漏。基坑开挖后如发生渗漏水或涌水涌砂，需启动应急抢险预案，
12、立即采取堵漏补强措施，一方面影响基坑及周边环境安全及稳定，另一方面造成工期延误和经济损失，甚至会造成不良的社会影响。因此，在基坑开挖前就准确检测出止水帷幕是否存在渗漏，并采取有针对性的超前堵漏补强措施，有效规避基坑渗漏风险，确保基坑施工安全。声纳渗流检测技术能够对地下水的任一空间点的水平和垂向流速及其矢量进行准确测量，提供地下工程必须的水文地质参数，解决国民经济急需的与地下工程渗漏相关的各种水文地质渗流解决方案。该技术具有测量准确、快速、高效、环保和便捷等特点，得到了业界的普遍认可与好评。8.3.2 技术内容声纳是水下唯一能够进行信息的探测、识别、导航、通讯的物理测量方法。声纳渗流检测技术正是
13、利用这一特性，构建矢量声纳传感器阵列，能够精细地测量出声波在流体中能量传递的大小与分布，并自动感应、识别、采集流体空间中的渗流场和对应的声场的大数据，完成水流速度场的测量和定位，自动生成地下隐蔽工程所需要的各种水文地质参数图表，以此建立三维可视化云图和原位水文地质解析模型，见图8.3-1。内容包括：（1）天然流场下的现场各水文地质单元纵横断面的补排关系，即地下水的渗透流速、方向、渗流量、渗透系数；多含水层的涌水量和吸水量以及各分层静水头高度的测量；潜水含水层的给水度与承压含水层的释水系数，裂隙含水层的渗透系数和裂隙渗透张量，岩溶地下水的流速、流量与方向等测量。（2）人工流场下的基坑渗漏缺陷定位
14、定量检测，在原位定量测定地下水渗透流速、流向、渗流量等参数，立体展示三维渗流场可视化云图、渗流流速任一剖面等值线图，快速准确反映渗漏位置、渗漏路径、补给来源、流速、流向、流量、渗透系数等量化指标，属于事前主动控制风险。通过基坑地下连续墙预埋声测管或土体钻孔埋管，能够提前测定地下连续墙接缝处的渗漏位置和渗流路径，动态指导优化设计、堵漏加固和后续施工，检验验证渗漏治理效果，确保基坑开挖和周边环境安全。图8.3-1 基坑渗漏三维渗流场可视化云图8.3.3 主要技术性能和技术特点在基坑止水帷幕施工时，预先在地下连续墙或围护桩钢筋笼的接头或转角处靠近迎土面一侧，绑扎12根内径不小于50mm的无缝钢管或P
15、VC管，声纳检测管长度与止水帷幕同深，作为基坑围护结构渗漏检测的窗口。在基坑土方开挖之前，将基坑内的水位降至开挖底板以下一定深度，模拟基坑内外最大水头差时的围护结构渗漏状况，若基坑止水帷幕存在渗漏缺陷，必然会形成人工流场，该技术能够灵敏地侦测到地下水的微弱流动所产生的水声场的细微变化，从而迅速准确地捕捉到渗流场的纳米级的变化量值，定量测定渗透流速、流向、渗流量等量化指标，准确判断基坑渗漏位置、渗漏路径以及补给来源，为基坑止水帷幕超前堵漏处理提供技术支持和决策依据，并可以通过复测验证堵漏处理效果，该技术成果可作为富水地层深基坑开挖条件验收主控项目之一，见图8.3-2。 A. 地连墙接缝预埋渗流管 B. 基坑渗漏检测现场 C. 基坑渗流场三维矢量云图 D. 基坑渗漏缺陷三维坐标位置显示E. 地连墙渗漏缺陷加固施工 F. 接缝埋管检测加固前后流速对比曲线图8.3-2 基坑止水帷幕渗漏声纳检测加固施工工法8.3.4 适用范围及应用条件适用于地铁深基坑止水结构的渗漏检测、水文地质勘察、施工抢险等方面的渗漏水动态监测和检测，特别是富水地层深基坑、盾构端头加固、联络通道矿山法施工、盾构开仓换刀地下水渗漏源头与渗漏通道路径的定位定量检测与治理。8.3.5 已应用情况该技术已在
