地鐵建設中地下建（構）筑物調查方法研究

姚龍龍

（天津市市政工程設計研究院，天津市 300201）

0 引言

我國城市地鐵正處于建設高潮中，擬建地鐵沿線既有建（構）筑物調查是地鐵建設過程中最重要的前期勘察工作之一，關系到地鐵的選線、設計和鄰近建（構）筑物的安全保護。目前調查工作主要由勘察單位承擔，有的地鐵建設項目由設計單位完成。調查沿線重要建筑物的地基條件、基礎類型、上部結構和使用狀態是需要勘察、設計以及施工等相關單位共同來關注完成的一項重要工作。

1 調查工作的對象、內容和范圍

擬建地鐵有下穿道路、河流、既有建（構）筑物之間或下穿既有建（構）筑物等情況。

1.1 調查對象和內容

建(構)筑物調查的對象包括：建筑物（含既有、在建和規劃房屋建筑），構筑物（橋涵、地下空間、鐵路、公路、市政道路、水塔、高壓線塔、廣告牌、人行天橋、棧橋及架空管線等），自然地理（河道、湖泊）等。調查包括以下內容。

（1）房屋建筑、塔形物：建筑物性質、結構形式、地下地上層數、基礎形式(樁基礎的樁位平面分布布置、樁長、樁徑、樁頂及樁底標高、設計荷載大小、傳遞特征，地下室基坑的圍護結構和有無錨索等永久結構的平面位置和高程信息)、埋深、建成年代等，對在建和規劃的房屋建筑信息調查等同于既有建筑，并注明資料來源或獲得方式。

（2）地下空間（地下車庫、地下長廊、地下河道及人防工程等）：圍護及主體結構形式、圍護或永久錨索結構深度和厚度、主體結構厚度、底板頂面標高及建成年代等，并注明資料來源或獲得方式。

（3）橋涵：橋梁型式、橋跨布置、墩臺基礎形式、樁位布置，樁長、樁徑、樁頂及樁底標高，設計荷載大小、傳遞特征等。

（4）道路、公路和鐵路：寬度、設計荷載、基礎型式、地基處理措施等（含規劃信息）。

（5）河道：河寬、河深、基礎和河岸駁岸結構形式、歷史及現狀水位標高、河底標高、通航要求等（含規劃信息）。繪制河床斷面。

（6）湖泊：湖寬、湖長、水深，歷史及現狀水位標高、湖底標高，沖刷線等（含規劃信息）。

根據以上調查內容的基礎平面布置信息編繪成CAD電子成果，平面和高程系統與勘察測繪系統保持一致，插入到地形圖測繪成果圖中，增加調查成果的可視化程度。

1.2 調查范圍

（1）地下盾構區間調查范圍是左右線路中線兩側向外各10～15 m，彎道處適當加寬。

（2）車站和明挖區間調查范圍為基坑外側2.5倍基坑深度。常規標準地下車站(標準段)一般埋深17～18 m（端頭井會更深一些），標準站的調查范圍為基坑外45～50 m。

（3）高架和地面段調查范圍一般為紅線外延5m。

（4）正好位于調查范圍之外的第一排重要建（構）筑物也需進行調查，主要指居民區、學校教學樓、宿舍樓等。

2 調查工作思路

地鐵沿線兩側建（構）筑物往往很密集，為保證調查工作的質量和工期，必須事前先制訂出詳細的調查方案，安排足夠的專業技術人員，分組分段進行，并根據對地鐵建設的影響程度的不同分為一般建筑物和重要建筑物。調查的基本思路為：普查一般建筑物，精查重點建筑物。按照以下程序進行：準備工作、現場踏勘、編寫每個對象詳細調查方案、相關單位調研搜集、現場復核（包括特殊手段）、重難點部位調查、編制成果報告和位置電子詳圖、二級檢查、對最終調查成果的一級驗收及上交成果。

2.1 準備工作

建（構）筑物調查的前期準備工作做好以下幾項內容非常重要，只有做好了充分準備才能很好地提高調查質量和效率。首先以業主提供的任務范圍內電子平面圖為底圖，調查基礎平面成果體現在此圖中。

（1）在業主提供的平面圖中按規定調查范圍劃出要調查的區域范圍。

（2）根據所配備的技術人員數量合理分組，給每組合理分配工作量，可以按照區域（區間、車站或市轄區）劃塊和建筑物分類等方法劃分，但保證不漏項。

（3）各組對任務塊內需要調查的建（構）筑物進行編繪圖（需單獨編號的建筑物用加粗線畫出外輪廓）和編號。

（4）編制“建（構）筑物調查表”和“建（構）筑物調查情況一覽表”。

調查表的主要內容有建筑編號、名稱（曾用名、現名）、地理位置、層數（地上、地下）、使用現狀、規劃許可證號、建設單位、設計單位、施工單位、基礎形式及詳細內容（包括樁型、樁徑、樁長、樁底絕對高程、樁端持力層等）、地下室詳細內容（包括層數、底板底絕對標高、外邊線離軌道中心線最小距離、圍護結構形式以及有無錨索永久結構等）、已收集資料目錄（如設計說明、總平面圖、樁位圖、樁斷面圖、承臺詳圖、地下室底板平面圖等）、資料來源（聯系人及電話）、收集過程。

“建（構）筑物調查表”中的幾個表格項特別說明如下：因為很多建筑物在前期和后期使用過程中會有多次變更建筑物名稱的現象，所以在名稱欄中要特別注明曾用名；有部分建（構）筑物建造時間早，可能屬于保護建筑物，可能已有開裂或破損現象，在“使用現狀”一欄中注明是否有破損現象，可以為業主提供相關信息；在某些建筑物僅有規劃選址資料卻無基礎設計或施工圖的情況下，如能收集到規劃許可證號，可以去規劃局搜集該項目的相關信息（規劃局一般無相關圖件，只有程序信息文件）；由于部分建造年代久遠或資料保存不善等原因，并不能保證最終所有建筑物均能查到所需的資料，故應該把所有的收集過程均記錄在“收集過程”一欄中，為后續的調查工作提供方便，減少重復勞動。

“建（構）筑物調查情況一覽表”主要目的是對各建（構）筑物是否已完成調查進行登記，以便使用過程中一目了然，對后期的使用也很有幫助。主要內容有：建筑物編號、名稱、資料收集地點、完成時間。

2.2 現場踏勘

現場踏勘對所有建筑物都梳理一遍。踏勘時帶上照相機，對現場對應編號進行照相，整理出來，以便查閱資料時作為現場參考資料，部分單位允許提供圖件查閱，但不允許復印時也可以進行照相。每一幢建(構)筑物調查成果（包括資料和照片）應登記在所對應的調查表中，記錄應細致全面。現場走訪時可能會遇到業主不在，或經辦人不在，所以可能需要多次反復走訪。當地形圖與現狀地形有差異時，應現場手繪現狀地形，后續進行必要的修測。

2.3 編寫每個對象詳細調查方案

每次踏勘走訪回來后，走訪結果均記錄在調查表中。對于未收集到成果的建筑物，應將走訪過程記錄在“收集過程”一欄中，然后把所有的建(構)筑物調查情況列于“調查情況一覽表”中，這樣還有哪些建筑物還沒有完成調查工作就可以做到一目了然。當全面踏勘走訪結束后，應對未能收集到資料的分類。將建筑物按可以去收集的單位進行分類，針對每個調查對象編寫詳細調查方案，可以多個方案同時進行，結果進行比較確認。比如，可能去一家設計單位收集幾幢建筑物時，則必須一次完成，否則，設計單位會因為收集人員的反復走訪而不愿配合。

2.4 相關單位調研收集

分類并編寫每個對象詳細調查方案完成后應馬上展開收集工作，收集過程中一定要注意看是否為竣工資料，若是設計或施工資料，一定要查清記錄資料是否有變更，以變更后為準。資料的平面高程系統一定要查詢清楚，是否和現在使用的城市建設系統保持一致，不一致的要找到轉換關系或現場進行聯測。紙質的和電子的成果最好一并收集到。

（1）對于收集到明確建設單位、代建單位、設計單位、施工單位或監理單位的，按對應主體單位進行收集。

（2）未能收集到上述主體單位時，對于建筑年代稍晚的建構筑物可以考慮去市或區城建檔案館查閱（建造年代久遠的往往存檔不齊全甚至無檔可查）。

（3）對于小范圍內的房建或橋涵產權屬于鎮、街道政府部門，可考慮到鎮、街道辦咨詢竣工資料管理檔案室進行查閱。

（4）當專業性強的的建(構)筑物資料不在檔案館時，可去產權、建成后管理處或養管單位查閱，產權單位主要有軌道集團、水利局、人防辦、航道管理處、公路局、鐵路局工務段、高速公路產權部門等，建成后管理處、養管單位和產權單位往往是一一對應的。

（5）對于一些建成時間較長或產權不清楚的建(構)筑物，主要還是靠走訪使用者和當地群眾，以了解沿線的建筑歷史，查清可能存在的地下障礙物。

2.5 現場復核（包括特殊手段）及重難點部位調查

收集到資料后，一定要對特別重要建筑物、對有過變更設計以及較早建設的多層住宅小區（未能查到相關資料）等直接影響開挖和盾構推進的重要建筑物進行復核,必要時進行儀器探測。這項工作要貫穿于設計和施工階段，及時進行現場復核探測，確保施工的安全。對于現場復核及重難點部位調查得到的各種調查點點位平面和高程測量工作，使用相應的測繪儀器，采用和地形圖測繪一致的平面高程系統。

探測就是利用目標體與周邊介質的物理性質差異，運用適當的地球物理原理和相應的儀器設備，通過分析研究觀測到的物理場，探查地質、地質構造及其它目的物或目標的勘探方法。方法主要有：電磁波法（探地雷達）、電磁法（管線探測儀、瞬變電磁等）、電法（高密度電阻率法）、淺層地震法（高分辨率地震映像法、反射波法、瑞雷波法）、磁法（高精度磁測法、井中磁梯度法）。下面介紹幾種常用方法。

2.5.1 探地雷達

探地雷達（見圖1）是一種利用電磁波反射確定地下介質分布情況的電磁探測方法。利用發射天線向地下發射單脈沖電磁波，該脈沖在探測物體內部傳播過程中，遇到不同電性介質界面，產生不同強度的反射，通過接收天線在時域上接收后散射及反射電磁波，利用接收到的電磁波電磁學特征及發、收天線幾何位置關系，經過信號處理，得出探測區內的反射體空間位置及形態（見圖2、圖3）。

2.5.2 反射波法

地震勘探方法是探測隱伏地質體的有效手段。當在地面一條測線上的某點放炮時，由震源產生的地震波將向地下傳播，當地震波遇到兩種具有波阻抗差異的地層分界面時就會產生反射，在放炮或錘擊的同時，在地面上用地震儀器把來自地下分界面的反射波記錄下來。地震反射波法通常采用共反射點多次覆蓋觀測系統，見圖4、圖5。

圖1 探地雷達儀器

圖2 彩色掃描圖顯示-LinaScan圖

圖3 探地雷達儀器原理示意圖

2.5.3 高密度地震映像法

高密度地震映像法是一種先進的淺層地震物探方法,在地面或水域以下偏移距激發和接收對地下地層與目標體連續掃描的一種等偏移距反射法。其利用固定偏移距激發低頻帶彈性波,通過共偏移距觀測來查明地質條件,從而進行工程物探勘察，見圖6。

圖4 地震勘探原理示意圖

圖5 淺層地震反射波剖面成果圖

圖6 地震映像法工作原理示意圖

2.5.4 井中磁梯度法

由磁法勘探的基本理論可知，地球周圍存在著地磁場，在地磁場的作用下所有磁性體均被磁化產生自己的磁場，它們疊加在正常的磁場上，使地磁場正常分布規律發生變化，這種變化的磁場稱為磁異常。深埋金屬管線或含鋼筋的構筑物屬于強鐵磁性物質,受大地磁場的磁化作用,在其周圍區域分布有較強的磁異常,因此,可以通過觀測其磁異常的變化,尤其是垂直分量Za的梯度值的分布來判定異常體的平面位置及埋深，見圖7。

圖7 井中磁梯度野外測試方法示意圖

2.6 編制成果報告和位置電子詳圖

建(構)筑物調查成果報告一般應提供紙質成果和電子文件成果。

（1）文字部分。按照市轄區域或區間車站分段，含建（構）筑物調查的現狀和曾用名稱、資料來源、權屬單位、使用狀況、現場照片、基礎情況（含房屋樁徑、樁長、樁頂樁底標高、樁位平面分布位置坐標，地下室、人防工程及地下車庫等的樁位信息、邊線坐標、底板和圍護頂標高、厚度以及有無錨索等加固永久結構，橋涵的墩身分布坐標、地下承臺和承臺下樁位分布坐標和樁頂底標高等，河流水位及水底標高、河床斷面以及河流現狀和規劃詳細情況，穿越各種路基有無攪拌加固樁等的基礎處理情況，還有各種道路市政設施路燈、高壓鐵塔等的基礎和凈空情況）、建設年代時間以及和電子調查成果相對應的編號等信息。對于有過變更設計和未能全面搜集、探測到基礎資料的建筑物要特別注明，引起業主、設計和施工單位的注意，以便各家相關單位的進一步跟進和復核。

（2）位置電子詳圖部分。把各類基礎調查成果坐標、高程轉換成和電子地形圖成果平面高程系統一致，編繪或插入在電子地形圖成果中，以編號和文字、電子附圖部分相對應并分層表示，便于查找，增加可視化程度，見圖8。

（3）電子附圖部分。對所收集到的圖件（包括紙質和電子文件）應進行篩選，選取有參考價值和保留價值的圖件。選取的紙質圖件照像或掃描為JPG格式電子文件，然后和收集到的電子文件按照統一對應的編號進行分類。

2.7 二級檢查和對最終調查成果的一級驗收

各種調查成果需經過各作業隊自檢互檢的過程檢查和探測單位的質檢部門最終檢查，通過以上二級檢查后，可把成果交由業主提供給設計使用部門，對成果范圍、質量及使用方便的成果方式等提出意見，然后由探測單位進行整改。整改的最終合格成果由業主組織相關專家進行最終的一級驗收。

2.8 上交成果

通過嚴格的二級檢查和一級驗收后，探測單位將蓋章的紙質成果和刻盤的電子成果，正式提交業主單位，由業主按照相關程序下發設計使用單位。

3 合理的機制及檢驗依據分析

對調查成果驗收需要合理的機制和已有的檢驗依據討論分析。根據各城市地鐵建設的經驗，基礎調查的工作涉及到勘察、測量和物探等相關專業，一般都是由具有工程勘察綜合甲級資質或具有工程物探甲級資質且具有工程測繪甲級資質的單位來完成?？辈斐晒话阌蓪ｉT的審查單位進行評審，測繪成果一般由專門的測繪產品質量監督檢驗單位進行評審,但建（構）筑物調查成果評審單位和評審標準在相應的規范中和實際操作中并無明確，許多城市均采用邀請各大城市測繪和勘察方面的專家召開審查驗收會，而且并無審查驗收的已有檢驗依據。

圖8 位置電子詳圖樣圖

目前，有的一線大城市已經制訂了地下建（構）筑物信息管理技術規程，并已經建立了獨立的地下建（構）筑物數據庫，給調查工作和調查成果審查驗收提供了強有力的依據，但審查驗收機制還有待于進一步推進，以專項工作來對待，建立專門的審查驗收單位，大大減少地鐵建設的成本和風險。同時期待一些被批準建設地鐵的城市能跟上步伐。