靜力觸探法精細化探測深埋管線的研究與應用

2020-09-11 07:33:02董光輝解亞雄姚龍龍

天津建設科技 2020年4期

文/董光輝解亞雄姚龍龍

擬建地鐵沿線周邊環境調查，特別是埋深＞10 m的管線屬性信息調查是地鐵建設前期勘察過程中最重要的工作之一，關系到地鐵的選線、設計和鄰近建（構）筑物的安全保護。在地鐵建設勘察設計階段，遇到地鐵車站或區間等結構必須穿越埋深10 m 以上的管線時，無法采用常規的雷迪管線探測儀進行精細化探測，但只有獲取了深埋管線的精確三維信息結果，設計者方可出具施工圖指導施工［1］。

鑒于以上需要，本文提出采用靜力觸探法進行深埋管線的精細化探測。

1 靜力觸探法探測

1.1 常規操作

靜力觸探技術(CPT)是巖土工程勘察專業，特別軟土鉆孔勘察中較為常用的一種原位測試技術；主要是在巖土勘察鉆大孔徑孔之前，利用靜力觸探獲得軟土的天然地基承載力及判斷是否接觸到硬質物體。常規操作流程：架設好靜力觸探儀器設備后，進行接桿下鉆，一般鉆到巖土大孔徑孔同深的位置［2］。

1.2 精細化探測

精細化探測為常規探測工作的深化，是指在軌道交通施工圖設計或施工階段，因設計、施工需要，要求進一步提高探測精度或針對常規物探因場地條件、探測手段所限未能探明的關鍵對象，采用特定的高精度探測方法對地下管線和地下障礙物進行詳細探測的過程。

相對于常規操作精細化探測表現在：

1）不同于常規操作1 個孔位即可；精細化探測每排需要布置至少6個以上孔位，至少3排斷面；

2）鉆桿下鉆時，鉆桿的垂直度要求精度高，可利用水平尺隨時調整，條件允許時，可使用全站儀調平，利用豎絲隨時觀測調整；

3）需要精確測量出各孔位平面和高程數值；

4）數據處理比常規操作復雜，需要和地鐵各結構進行數據比對。

2 工程案例

2.1 工程概況

某城市地鐵3 號線施工圖設計階段，某區間需要穿越一個地下3層的冷凍室，線路左右線為上下設置，但進出冷凍室區間平行設置。在該冷凍室下方距離23 m 位置有埋深16.20 m(到管頂）、外直徑1.5 m 的給水管，平行于給水管是埋深15.60 m（到管底）、外直徑1.0 m 污水管，給水管和污水管平面間距是5.5 m。在給水管和污水管下方，區間隧道設計頂部距離管線底分別為0.4、2.55 m。此處地下土層為黏性土。

以上是根據管線竣工屬性信息數據和設計數據推算。為了更精確地獲得2 根深埋管線的信息，采用靜力觸探法進行精細化探測，采用井中磁梯度野外測試方法進行復核驗證。

2.2 操作要點

2.2.1 準備工作

在準備好KE—U310型靜探儀靜力觸探儀器相關的設備后，首先取得路政管理的許可，擱置隔離墩在安全距離范圍內進行鉆桿鉆孔工作。

2.2.2 探測

第一步，根據竣工資料或淺埋段探測的管線點，在管線半徑范圍內放樣出管線和地鐵中線相交位置，兩側各3.5 m位置放樣出管線中線位置。

第二步，分別在3處位置，垂直于管線中線方向鉆孔，每排斷面根據現場條件間隔1/4管徑鉆孔至少6個點位，放樣出每個斷面的孔位。

第三步，在每個孔位上架設好鉆機并與顯示器調試連接，鉆前對鉆機進行水平尺調平工作，每壓入3 m進行一次鉆機水平調整，隨時關注顯示器上波形變化，判斷出接觸到的管頂位置埋深數據并記錄。

第四步，測量出每個孔位的高程數值。

第五步，根據勘察和測得的孔位高程數據，精確算得每個孔位的埋深數據，結合鉆孔的各個孔位觸探到管面的埋深數據，把3個斷面的圓在CAD軟件中畫出，找到中心進行擬合后，分析得到管頂的埋深數值，繼而根據管頂的埋深數值和孔位高程數值，推算出管底的高程數值，與設計的地鐵結構高程數值進行比較，同時推算出管頂位置離孔位的平面距離。

第六步，現場測量最終管頂位置的平面和高程值，整理成果報告，得出管底和結構物之間的豎向和平面的距離。

2.2.3 復測

根據現場條件，采用井中磁梯度技術在中線附近3.5 m范圍內復核井位2處。見圖1。