城市軌道交通工程周邊環境調查方法及問題分析

田其煌

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

工程周邊環境調查是影響城市軌道交通工程規劃、設計和施工的重要因素，一旦對某一環境因素沒有查清，可能引起線路埋深、車站結構等的變更，嚴重時引發工程事故和人員傷亡[1]。工程周邊環境調查是城市軌道交通工程設計施工的重要依據，但國內文獻少見對有關調查方法的分析研究。本文總結福州市軌道交通2號線、4號線、6號線等線路周邊環境調查工作經驗，在常規收集資料、走訪調查基礎上，提煉了幾個較為有效實用的調查方法，并探討了城市軌道交通工程周邊環境調查中存在的幾個問題。

1 歷史影像圖在已拆除舊建筑物普查的應用

城市軌道交通工程周邊環境，是指城市軌道交通工程建設影響范圍內既有(或在建)的房屋、管線、橋梁、隧道、道路、軌道交通等建(構)筑物和設施，以及文物、地表水體等。目前，各類現存的地上建(構)筑物在大比例地形圖可以清晰標注。但隨著城市建設飛速發展，不斷拆除建(構)筑物；城市規劃改變建筑用地性質，原居民區、廠房等拆除后修建成道路、廣場、園林等各類設施，已拆除的舊建筑在實測現狀地形圖中無法顯示，其遺留的樁基等地下構筑物容易被忽視，成為軌道交通建設的一大隱患。福州市軌道交通某線路盾構區間穿越已拆遷建筑物下方時遇多根遺留樁基，導致盾構推進遇阻，因拔樁造成工期延長、施工費用增加。因此，城市軌道交通工程周邊環境調查應特別注意已拆遷建筑物基礎的調查工作。

不同時期的影像圖(航拍圖、衛星影像圖等)可直觀反映了影像圖拍攝期間的地面物情況。數字航空攝影測量技術已在拆遷測量中進行應用[2]，可靠性較高，可以作為歷史建筑物普查的重要依據。

下文以某車站周邊環境調查為例，說明歷史影像圖在周邊環境調查中的應用。

根據現場調查及歷史影像資料，該站點附近場地建設期主要發生在近二三十年間。因此，調查項目組選取該車站近二三十年來不同時期的航拍影像圖，疊加擬建車站輪廓，如圖1～圖2所示。對比圖1、圖2變化可知，圖1中存在的大量廠房、民房在圖2中已拆除并新建為城市道路及綠地。

圖1 某車站2006年航拍影像圖

圖2 某車站2016年航拍影像圖

舊建筑物遺留物中分為淺基礎和深基礎，淺基礎對城市軌道交通工程建設影響較小，周邊環境調查的重點是可能遺留的深基礎(包括地下室、樁基、錨桿等)。根據影像圖對比結果，項目組評估認為該時期低矮民房采用深基礎的可能性很低，對車站圍護結構影響較大的舊基礎為舊廠房可能采用的深基礎。經走訪調查，尋找當事人問詢舊建筑建設情況，并配合物探測試及現場局部開挖驗證情況，查明該車站西側某出入口有樁基存在。針對該樁基礎，設計、施工提前采取了處理措施。

2 鉆探法在基礎深度輔助判定中的應用

各類建(構)筑物調查工作優先采用收集資料的方式進行，特別是城建檔案館、建設單位存檔的竣工圖資料較為可靠，設計院的設計圖紙也可作為重要調查依據。但部分年代久遠的老舊建(構)筑物設計、竣工圖紙均無法找到，前期調查只能了解到大致基礎形式，但無法掌握深基礎的埋置深度。當樁基礎有可能侵入盾構區間時，樁基礎的埋深對盾構線路設計有較大影響。調查項目組嘗試采用鉆探取土、取芯方法用于基礎深度的輔助判定中。鉆探法分取土、取芯兩種類型：

(1)通過鉆探取土輔助判定基礎形式及埋置深度

城市軌道交通工程勘察期間在沿線布置了大量鉆孔進行鉆探，以揭示軌道交通工程沿線地質地層情況。利用勘察鉆孔揭示的地層情況，結合現場走訪調查取得的建筑層數、高度、結構形式及見證人口述資料等，并綜合考慮該年代鄰近類似建筑基礎特征、樁基設計施工水平等，可輔助判定基礎形式及埋置深度。例如，鉆孔揭示地層條件良好的地段，低層建筑無需采用深基礎的一般可以判定為淺基礎。在盾構上方存在穩定樁基持力層的地段可以通過持力層分布情況輔助判定樁基大致深度等。

(2)通過鉆機取芯來獲取結構物基礎埋置深度

當盾構需下穿橋臺、駁岸基礎時，需準確判定基礎埋置深度。但部分橋臺、駁岸無法收集到設計、竣工圖紙，現場走訪調查、物探方法無法準確判定基礎埋置深度時，可考慮采用取芯鉆機對結構物進行取芯，通過測量芯樣長度來判定基礎埋置深度。

應注意鉆孔取芯可能對結構物造成一定破壞，取芯前應征得產權單位同意，評估鉆孔取芯對結構物造成的影響及并采取封孔補強措施。取芯孔布置應沿可能的樁位線按一定間距排列，防止取芯孔位于樁間時造成誤判、漏判。

3 工程物探法在樁基礎深度判定中的應用

工程物探技術具有高效、快速、經濟、無損等特點，在探測地下障礙物方面可發揮獨特的作用，并已得到了廣泛的應用[3]。福州市軌道交通工程周邊環境調查綜合運用了多種物探手段，如地質雷達、高密度電法、多道瞬態面波、地震映像法等。但從福州地區的調查實踐看，受地下管線、震動干擾、場地地質、地下水等各種因素干擾影響，且探測成果存在多解性，以上方法對于探測淺部地下障礙物水平邊界有一定效果，但探測地下障礙物深度的精度不高，使用效果不理想。

磁梯度法常用于檢測樁基礎的鋼筋籠長度，在調查既有建筑物樁基礎時也常被采用[4]。當預估擬調查建(構)筑物下部為配筋樁基礎，且可疑樁基位置1.5m范圍內有鉆機成孔條件時，可成孔后用井中磁梯度法進行探測，以準確取得鋼筋籠長度，推算樁基埋深。

如某盾構區間下穿某涵洞，經前期收集得到的部分圖紙表明該涵洞采用灌注樁基礎，通長配筋，但無法準確取得樁長數據。通過調取歷史影像圖、現場復核明確樁基邊界后，擬采用井中磁梯度法探測樁基深度。圖3為涵洞灌注樁樁側井中磁梯度法測試曲線。根據該曲線磁異常數據，可判定灌注樁樁長約14.8m。

圖3 某區間涵洞樁側井中磁梯度法測試曲線

4 城市軌道交通工程周邊環境調查存在的問題及對策

結合福州地區調查經驗，分析認為當前城市軌道交通工程周邊環境調查工作存在以下問題：

(1)調查方法不明確

城市軌道交通工程周邊環境調查，主要依據《城市軌道交通工程周邊環境調查指南》《城市軌道交通巖土工程勘察規范》開展工作。也許是考慮到調查工作的復雜性、差異性，規范和指南均未明確具體調查方法，國內公開文獻未見城市軌道交通工程周邊環境調查方法的詳細論述。

對此，建議由有關主管部門組織科研院所、調查單位開展調查方法的科研攻關，特別是針對各類物探方法的適用性等方面開展研究，并形成指導性規范發布實施。

(2)調查程序不規范

國家對周邊環境調查資質未提出明確要求，多個城市的軌道交通工程周邊環境調查一般委托勘察單位或物探單位承擔，但周邊環境調查內容眾多，涉及勘察、物探、測繪、路橋、水利、園林、文物等多個專業。勘察、物探單位的人員配置往往不具備復雜管線探測、水體滲漏情況調查、文物調查等能力。對此，建議專項委托有資質、有能力的單位承擔。

因調查工作以收集資料為主，但調查過程發現部分項目資料存檔缺失情況嚴重，存檔資料查找極其困難。對此，建議城建檔案管理部門強化各類竣工資料的歸檔及檔案信息化建設工作。

部分調查項目配備了調查監理單位，但對監理程序、監理工作要求未明確，監理流于形式，調查監理單位設置的必要性值得探討。

(3)調查結論不可靠

城市軌道交通工程建設大多位于鬧市區，周邊環境調查條件復雜，調查內容眾多，調查工作受到的干擾和條件限制較大，依靠現場走訪調查的資料真實性、準確性存疑；另外，調查工期普遍較短，調查工作可能存在遺漏。因此，調查的結論可靠性不足，調查精度大多無法衡量。對此，建議引入第三方調查單位，對重要、疑難建(構)筑物情況開展專項調查或驗證工作。

(4)收費依據不充分

調查工作需要通過多渠道取得各項資料，綜合采用多種技術手段進行調查，調查工作量大，成本高。但國內相關收費依據不充分，給調查費用預算、結算造成較大困擾，也影響了調查手段的充分應用和技術拓展。另外，因周邊環境調查不可預見因素眾多、技術手段限制，調查結論易出現偏差，造成工程費用增加或浪費，其責任和損失完全由調查單位承擔亦不合理。

對此，建議國家或省市發布相關調查收費、定額標準，以指導周邊環境調查取費工作。因調查資料偏差造成的損失，應綜合考慮場地實際情況及現有技術手段，由調查單位合情合理承擔一定比例的責任。

5 結語

目前，我國已進入城市軌道交通建設高峰期，城市軌道交通工程周邊環境調查工作復雜而重要。本文總結提煉的幾個調查方法可用于指導后續線路周邊環境調查工作。城市軌道交通工程周邊環境調查尚待研究的領域和問題較多，本文總結工作經驗對改進調查工作方法進行了有意義的探索，為提高城市軌道交通周邊環境調查水平提供參考。