電阻率成像技術在不良地質探測中的應用研究

崔愛珍， 高丙山

（中國建筑第八工程局有限公司 華北分公司，天津 300452）

隨著城市建設的不斷發展，建筑密度越來越大，單一建筑對周邊環境及安全影響逐漸加大，尤其在土方開挖階段，不良地質對周邊環境影響較大。電阻率成像探測法采用FlashRES-UNIVERSAL 系統，多通道、多電極、全波形的數據采集系統，采集大量的數據通過反演形成電阻率分布圖像，充分反映地下不同土層的差異［1～2］。近年來，電阻率法在城市建設中有較多應用，如場地勘察、堤防隱患探測、煤礦采空區、人防工程等，通過引入電阻率成像探測法對工程周邊先期排查，及時處理，保證工程的順利進行，同時也對周邊的安全隱患消除，取得了一定的經濟效益。

1 工程概況

天津小白樓中心商務區某工程包括一幢56 層寫字樓,建筑高度313 m，建筑面積約123 635 m2；一幢65層酒店式公寓，結構高220 m,建筑面積約80 000 m2；兩幢塔樓間為4 層商業裙房，高24 m；地下5 層，主要為車庫、機電配套用房；基坑呈矩形，東西向長約93 m，南北向長約153 m，周長約490 m，基坑占地面積約14 500 m2。工程場地北靠馬場道，南倚合肥道，東鄰南昌路，西鄰九江路，是天津市核心商務區，周邊環境復雜。見圖1。

圖1 工程平面

場地表層為人工填土，其上層為雜填土，成分復雜、土質不均、結構松散，工程性質差；下層為素填土，呈松散～軟塑～可塑狀態，中～高壓縮性，結構性質差、不均勻；厚度5～7 m。

人工填土以下土層沉積地質年代及海陸變遷規律性明顯，為黏土、粉質黏土、黏土、粉砂。土層水平向較為均勻、工程性質變化不大；豎向各土層巖性及物理力學性質指標差異性較大。

受基底構造、地層巖性和地形、地貌、氣象以及海進、海退等綜合因素影響，水文地質條件復雜，場地埋深58.00 m 范圍內可劃分為一個潛水含水層和兩個承壓含水層。

2 電阻率成像探測不良地質分析

在基坑開挖前南側基坑影響范圍內的一幢6 層住宅傾斜率已達4.37‰，超過建筑房屋傾斜預警值3‰；另工程在進行第一步土方開挖期間，南側區域出現地面塌陷、塌槽現象，從施工對周邊環境安全考慮，需探明場地南側是否存在不良地質土體及其深度范圍。

2.1 電阻率成像探測技術

電阻率成像法主要以巖（礦）石的導電性差異為基礎，研究在施加電場的作用下地中傳導電流的分布規律［3］，通過地層的電性差異進行電性分層，尤其含水層的反應較為敏惑，推斷地下具有不同電阻率的地質體賦存情況。該方法具有采集信息量豐富、分辨率高、多解性弱以及全自動、快速采集的特點，為高精度、小目標的淺層勘探提供了可靠的保證。

2.2 不良地質探測分析

為確定場地不良土體的范圍，判斷場地不良土層是否影響周邊建筑物、道路、管線等，結合現場情況，在基坑南側探測3 個斷面，探測范圍為距基坑邊3～12 m 位置，分別位于基坑邊、圍墻邊、南側合肥道邊，共布置5條互相平行的電法測線。見圖2。

圖2 電法測線布置

土層電阻率受土層含水量影響較大，含水量越高，電阻率值越低。土層失水呈現高阻異常，含水呈現低阻異常。探測結果見圖3。

圖3 聯合成像結果與測線L1對比

由圖3 可以看出：測線L1 存在大范圍低阻異常，為富水區，最深部位達10 m，與場地塌陷區域重合；同時斷面存在局部高阻異常，為缺水區；測線L2、L3 斷面距基坑較遠，L2 測線范圍內高阻異常多于低阻異常，該范圍缺水面積較大；測線L3 水平坐標60～90 m，存在低阻異常區，另該斷面淺部高阻異常與L1 高阻異常對應為缺水區；測線L4、L5 電阻率整體升高，未見明顯低阻異常，L5 范圍低阻異常不明顯，位置與L3異常區對應。

整體來看，測線L1～L3 電阻率成像剖面的異常區域較大，形態大致相同，低阻異常區域土層被水充填，高阻異常區域缺水，其中距地下連續墻較近的測線L1 的富水區范圍較大，遠離地下連續墻剖面方向電阻率值成逐漸上升趨勢，土層含水量逐漸降低。按照探測結果分析，靠近地下連續墻的富水區土層在基坑開挖后易發生流失，影響周邊道路、管線、建筑物安全，同時考慮到基坑南側居民樓傾斜已達到報警值，對基坑變形控制提出更嚴格要求，針對基坑南側異常區域需采取相應措施進行加固處理。

3 不良土體處置

根據探測結果顯示，鄰近基坑外側3～9 m范圍存在不良土體、有空洞。在城市核心區域土體多采用旋噴加固、攪拌加固、注漿加固的方法。受場地空間限制旋噴加固和攪拌加固有很大的局限性；對周邊道路復雜、管線多、老化嚴重等施工條件，注漿加固也有很大的局限性。

本項目實施土體加固時，基坑已開始第一道支撐施工，基坑距場地圍擋只有6 m，施工空間非常有限，攪拌類、旋噴類受設備施工操作面影響無法實施；另場地圍墻緊靠城市主干道人行道，道路下方管線較為密集，管線老化嚴重且距需處理位置只有3 m，采取注漿加固存在較大風險。

根據現場實際情況，采用以下處理措施：

1）針對工程基坑南側存在不良土體采用攪拌+注漿組合加固方案；

2）采用攪拌類加固工藝將需加固范圍進行圍蔽形成封閉隔離墻，同時根據不良土體厚度分層將加固范圍進行隔離分倉；

3）攪拌圍蔽隔離墻深度比加固土體厚度深3～5 m，需充分將加固范圍與周邊環境進行隔離截斷，控制注漿加固漿液的流通路徑，盡可能減少固對周邊管線、道路、建筑物的影響。見圖4。

圖4 不良土體加固

4 結語

經過對地層注漿加固，增加土體的強度、剛度和抗滲性，保證基坑南側土體的穩定。加固實施后南側道路、管線變形得到了有效控制，防止地表塌陷的進一步擴大，保證了施工的安全性，基礎底板施工完成后道路最大沉降只有29 mm。南側居民樓在基礎施工完成傾斜率為4.62‰，基坑開挖期間只變化0.25‰，建筑物最大沉降7.55 mm，墻體未發現裂縫。

通過采用電阻率成像法探測地下不良土層，確定不良土層的深度和范圍，針對不良土層存在的問題，采取圍蔽注漿加固的措施消除不良土層對基坑的安全隱患，保證了工程的順利進行，取得了良好的效果，為后期類似工程對于不良土體的風險預控提供了一種處理方法。