地鐵建設(shè)中地下建（構(gòu)）筑物調(diào)查方法研究

姚龍龍

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300201）

0 引言

我國城市地鐵正處于建設(shè)高潮中，擬建地鐵沿線既有建（構(gòu)）筑物調(diào)查是地鐵建設(shè)過程中最重要的前期勘察工作之一，關(guān)系到地鐵的選線、設(shè)計(jì)和鄰近建（構(gòu)）筑物的安全保護(hù)。目前調(diào)查工作主要由勘察單位承擔(dān)，有的地鐵建設(shè)項(xiàng)目由設(shè)計(jì)單位完成。調(diào)查沿線重要建筑物的地基條件、基礎(chǔ)類型、上部結(jié)構(gòu)和使用狀態(tài)是需要勘察、設(shè)計(jì)以及施工等相關(guān)單位共同來關(guān)注完成的一項(xiàng)重要工作。

1 調(diào)查工作的對象、內(nèi)容和范圍

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

1.1 調(diào)查對象和內(nèi)容

建(構(gòu))筑物調(diào)查的對象包括：建筑物（含既有、在建和規(guī)劃房屋建筑），構(gòu)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(diào)查包括以下內(nèi)容。

（1）房屋建筑、塔形物：建筑物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、地下地上層數(shù)、基礎(chǔ)形式(樁基礎(chǔ)的樁位平面分布布置、樁長、樁徑、樁頂及樁底標(biāo)高、設(shè)計(jì)荷載大小、傳遞特征，地下室基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和有無錨索等永久結(jié)構(gòu)的平面位置和高程信息)、埋深、建成年代等，對在建和規(guī)劃的房屋建筑信息調(diào)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(hù)及主體結(jié)構(gòu)形式、圍護(hù)或永久錨索結(jié)構(gòu)深度和厚度、主體結(jié)構(gòu)厚度、底板頂面標(biāo)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(chǔ)形式、樁位布置，樁長、樁徑、樁頂及樁底標(biāo)高，設(shè)計(jì)荷載大小、傳遞特征等。

（4）道路、公路和鐵路：寬度、設(shè)計(jì)荷載、基礎(chǔ)型式、地基處理措施等（含規(guī)劃信息）。

（5）河道：河寬、河深、基礎(chǔ)和河岸駁岸結(jié)構(gòu)形式、歷史及現(xiàn)狀水位標(biāo)高、河底標(biāo)高、通航要求等（含規(guī)劃信息）。繪制河床斷面。

（6）湖泊：湖寬、湖長、水深，歷史及現(xiàn)狀水位標(biāo)高、湖底標(biāo)高，沖刷線等（含規(guī)劃信息）。

根據(jù)以上調(diào)查內(nèi)容的基礎(chǔ)平面布置信息編繪成CAD電子成果，平面和高程系統(tǒng)與勘察測繪系統(tǒng)保持一致，插入到地形圖測繪成果圖中，增加調(diào)查成果的可視化程度。

1.2 調(diào)查范圍

（1）地下盾構(gòu)區(qū)間調(diào)查范圍是左右線路中線兩側(cè)向外各10～15 m，彎道處適當(dāng)加寬。

（2）車站和明挖區(qū)間調(diào)查范圍為基坑外側(cè)2.5倍基坑深度。常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)地下車站(標(biāo)準(zhǔn)段)一般埋深17～18 m（端頭井會更深一些），標(biāo)準(zhǔn)站的調(diào)查范圍為基坑外45～50 m。

（3）高架和地面段調(diào)查范圍一般為紅線外延5m。

（4）正好位于調(diào)查范圍之外的第一排重要建（構(gòu)）筑物也需進(jìn)行調(diào)查，主要指居民區(qū)、學(xué)校教學(xué)樓、宿舍樓等。

2 調(diào)查工作思路

地鐵沿線兩側(cè)建（構(gòu)）筑物往往很密集，為保證調(diào)查工作的質(zhì)量和工期，必須事前先制訂出詳細(xì)的調(diào)查方案，安排足夠的專業(yè)技術(shù)人員，分組分段進(jìn)行，并根據(jù)對地鐵建設(shè)的影響程度的不同分為一般建筑物和重要建筑物。調(diào)查的基本思路為：普查一般建筑物，精查重點(diǎn)建筑物。按照以下程序進(jìn)行：準(zhǔn)備工作、現(xiàn)場踏勘、編寫每個(gè)對象詳細(xì)調(diào)查方案、相關(guān)單位調(diào)研搜集、現(xiàn)場復(fù)核（包括特殊手段）、重難點(diǎn)部位調(diào)查、編制成果報(bào)告和位置電子詳圖、二級檢查、對最終調(diào)查成果的一級驗(yàn)收及上交成果。

2.1 準(zhǔn)備工作

建（構(gòu)）筑物調(diào)查的前期準(zhǔn)備工作做好以下幾項(xiàng)內(nèi)容非常重要，只有做好了充分準(zhǔn)備才能很好地提高調(diào)查質(zhì)量和效率。首先以業(yè)主提供的任務(wù)范圍內(nèi)電子平面圖為底圖，調(diào)查基礎(chǔ)平面成果體現(xiàn)在此圖中。

（1）在業(yè)主提供的平面圖中按規(guī)定調(diào)查范圍劃出要調(diào)查的區(qū)域范圍。

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

（3）各組對任務(wù)塊內(nèi)需要調(diào)查的建（構(gòu)）筑物進(jìn)行編繪圖（需單獨(dú)編號的建筑物用加粗線畫出外輪廓）和編號。

（4）編制“建（構(gòu)）筑物調(diào)查表”和“建（構(gòu)）筑物調(diào)查情況一覽表”。

調(diào)查表的主要內(nèi)容有建筑編號、名稱（曾用名、現(xiàn)名）、地理位置、層數(shù)（地上、地下）、使用現(xiàn)狀、規(guī)劃許可證號、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、基礎(chǔ)形式及詳細(xì)內(nèi)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(xì)內(nèi)容（包括層數(shù)、底板底絕對標(biāo)高、外邊線離軌道中心線最小距離、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式以及有無錨索永久結(jié)構(gòu)等）、已收集資料目錄（如設(shè)計(jì)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(lián)系人及電話）、收集過程。

“建（構(gòu)）筑物調(diào)查表”中的幾個(gè)表格項(xiàng)特別說明如下：因?yàn)楹芏嘟ㄖ镌谇捌诤秃笃谑褂眠^程中會有多次變更建筑物名稱的現(xiàn)象，所以在名稱欄中要特別注明曾用名；有部分建（構(gòu)）筑物建造時(shí)間早，可能屬于保護(hù)建筑物，可能已有開裂或破損現(xiàn)象，在“使用現(xiàn)狀”一欄中注明是否有破損現(xiàn)象，可以為業(yè)主提供相關(guān)信息；在某些建筑物僅有規(guī)劃選址資料卻無基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或施工圖的情況下，如能收集到規(guī)劃許可證號，可以去規(guī)劃局搜集該項(xiàng)目的相關(guān)信息（規(guī)劃局一般無相關(guān)圖件，只有程序信息文件）；由于部分建造年代久遠(yuǎn)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(yīng)該把所有的收集過程均記錄在“收集過程”一欄中，為后續(xù)的調(diào)查工作提供方便，減少重復(fù)勞動(dòng)。

“建（構(gòu)）筑物調(diào)查情況一覽表”主要目的是對各建（構(gòu)）筑物是否已完成調(diào)查進(jìn)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(nèi)容有：建筑物編號、名稱、資料收集地點(diǎn)、完成時(shí)間。

2.2 現(xiàn)場踏勘

現(xiàn)場踏勘對所有建筑物都梳理一遍。踏勘時(shí)帶上照相機(jī)，對現(xiàn)場對應(yīng)編號進(jìn)行照相，整理出來，以便查閱資料時(shí)作為現(xiàn)場參考資料，部分單位允許提供圖件查閱，但不允許復(fù)印時(shí)也可以進(jìn)行照相。每一幢建(構(gòu))筑物調(diào)查成果（包括資料和照片）應(yīng)登記在所對應(yīng)的調(diào)查表中，記錄應(yīng)細(xì)致全面?，F(xiàn)場走訪時(shí)可能會遇到業(yè)主不在，或經(jīng)辦人不在，所以可能需要多次反復(fù)走訪。當(dāng)?shù)匦螆D與現(xiàn)狀地形有差異時(shí)，應(yīng)現(xiàn)場手繪現(xiàn)狀地形，后續(xù)進(jìn)行必要的修測。

2.3 編寫每個(gè)對象詳細(xì)調(diào)查方案

每次踏勘走訪回來后，走訪結(jié)果均記錄在調(diào)查表中。對于未收集到成果的建筑物，應(yīng)將走訪過程記錄在“收集過程”一欄中，然后把所有的建(構(gòu))筑物調(diào)查情況列于“調(diào)查情況一覽表”中，這樣還有哪些建筑物還沒有完成調(diào)查工作就可以做到一目了然。當(dāng)全面踏勘走訪結(jié)束后，應(yīng)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(jìn)行分類，針對每個(gè)調(diào)查對象編寫詳細(xì)調(diào)查方案，可以多個(gè)方案同時(shí)進(jìn)行，結(jié)果進(jìn)行比較確認(rèn)。比如，可能去一家設(shè)計(jì)單位收集幾幢建筑物時(shí)，則必須一次完成，否則，設(shè)計(jì)單位會因?yàn)槭占藛T的反復(fù)走訪而不愿配合。

2.4 相關(guān)單位調(diào)研收集

分類并編寫每個(gè)對象詳細(xì)調(diào)查方案完成后應(yīng)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(shè)計(jì)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(zhǔn)。資料的平面高程系統(tǒng)一定要查詢清楚，是否和現(xiàn)在使用的城市建設(shè)系統(tǒng)保持一致，不一致的要找到轉(zhuǎn)換關(guān)系或現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)測。紙質(zhì)的和電子的成果最好一并收集到。

（1）對于收集到明確建設(shè)單位、代建單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位或監(jiān)理單位的，按對應(yīng)主體單位進(jìn)行收集。

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

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

（4）當(dāng)專業(yè)性強(qiáng)的的建(構(gòu))筑物資料不在檔案館時(shí)，可去產(chǎn)權(quán)、建成后管理處或養(yǎng)管單位查閱，產(chǎn)權(quán)單位主要有軌道集團(tuán)、水利局、人防辦、航道管理處、公路局、鐵路局工務(wù)段、高速公路產(chǎn)權(quán)部門等，建成后管理處、養(yǎng)管單位和產(chǎn)權(quán)單位往往是一一對應(yīng)的。

（5）對于一些建成時(shí)間較長或產(chǎn)權(quán)不清楚的建(構(gòu))筑物，主要還是靠走訪使用者和當(dāng)?shù)厝罕?，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(xiàn)場復(fù)核（包括特殊手段）及重難點(diǎn)部位調(diào)查

收集到資料后，一定要對特別重要建筑物、對有過變更設(shè)計(jì)以及較早建設(shè)的多層住宅小區(qū)（未能查到相關(guān)資料）等直接影響開挖和盾構(gòu)推進(jìn)的重要建筑物進(jìn)行復(fù)核,必要時(shí)進(jìn)行儀器探測。這項(xiàng)工作要貫穿于設(shè)計(jì)和施工階段，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核探測，確保施工的安全。對于現(xiàn)場復(fù)核及重難點(diǎn)部位調(diào)查得到的各種調(diào)查點(diǎn)點(diǎn)位平面和高程測量工作，使用相應(yīng)的測繪儀器，采用和地形圖測繪一致的平面高程系統(tǒng)。

探測就是利用目標(biāo)體與周邊介質(zhì)的物理性質(zhì)差異，運(yùn)用適當(dāng)?shù)牡厍蛭锢碓砗拖鄳?yīng)的儀器設(shè)備，通過分析研究觀測到的物理場，探查地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造及其它目的物或目標(biāo)的勘探方法。方法主要有：電磁波法（探地雷達(dá)）、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(dá)

探地雷達(dá)（見圖1）是一種利用電磁波反射確定地下介質(zhì)分布情況的電磁探測方法。利用發(fā)射天線向地下發(fā)射單脈沖電磁波，該脈沖在探測物體內(nèi)部傳播過程中，遇到不同電性介質(zhì)界面，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的反射，通過接收天線在時(shí)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(xué)特征及發(fā)、收天線幾何位置關(guān)系，經(jīng)過信號處理，得出探測區(qū)內(nèi)的反射體空間位置及形態(tài)（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(zhì)體的有效手段。當(dāng)在地面一條測線上的某點(diǎn)放炮時(shí)，由震源產(chǎn)生的地震波將向地下傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅絻煞N具有波阻抗差異的地層分界面時(shí)就會產(chǎn)生反射，在放炮或錘擊的同時(shí)，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(diǎn)多次覆蓋觀測系統(tǒng)，見圖4、圖5。

圖1 探地雷達(dá)儀器

圖2 彩色掃描圖顯示-LinaScan圖

圖3 探地雷達(dá)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(jìn)的淺層地震物探方法,在地面或水域以下偏移距激發(fā)和接收對地下地層與目標(biāo)體連續(xù)掃描的一種等偏移距反射法。其利用固定偏移距激發(fā)低頻帶彈性波,通過共偏移距觀測來查明地質(zhì)條件,從而進(jìn)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(chǎn)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(guī)律發(fā)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(gòu)筑物屬于強(qiáng)鐵磁性物質(zhì),受大地磁場的磁化作用,在其周圍區(qū)域分布有較強(qiáng)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(bào)告和位置電子詳圖

建(構(gòu))筑物調(diào)查成果報(bào)告一般應(yīng)提供紙質(zhì)成果和電子文件成果。

（1）文字部分。按照市轄區(qū)域或區(qū)間車站分段，含建（構(gòu)）筑物調(diào)查的現(xiàn)狀和曾用名稱、資料來源、權(quán)屬單位、使用狀況、現(xiàn)場照片、基礎(chǔ)情況（含房屋樁徑、樁長、樁頂樁底標(biāo)高、樁位平面分布位置坐標(biāo)，地下室、人防工程及地下車庫等的樁位信息、邊線坐標(biāo)、底板和圍護(hù)頂標(biāo)高、厚度以及有無錨索等加固永久結(jié)構(gòu)，橋涵的墩身分布坐標(biāo)、地下承臺和承臺下樁位分布坐標(biāo)和樁頂?shù)讟?biāo)高等，河流水位及水底標(biāo)高、河床斷面以及河流現(xiàn)狀和規(guī)劃詳細(xì)情況，穿越各種路基有無攪拌加固樁等的基礎(chǔ)處理情況，還有各種道路市政設(shè)施路燈、高壓鐵塔等的基礎(chǔ)和凈空情況）、建設(shè)年代時(shí)間以及和電子調(diào)查成果相對應(yīng)的編號等信息。對于有過變更設(shè)計(jì)和未能全面搜集、探測到基礎(chǔ)資料的建筑物要特別注明，引起業(yè)主、設(shè)計(jì)和施工單位的注意，以便各家相關(guān)單位的進(jìn)一步跟進(jìn)和復(fù)核。

（2）位置電子詳圖部分。把各類基礎(chǔ)調(diào)查成果坐標(biāo)、高程轉(zhuǎn)換成和電子地形圖成果平面高程系統(tǒng)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(yīng)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(zhì)和電子文件）應(yīng)進(jìn)行篩選，選取有參考價(jià)值和保留價(jià)值的圖件。選取的紙質(zhì)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(tǒng)一對應(yīng)的編號進(jìn)行分類。

2.7 二級檢查和對最終調(diào)查成果的一級驗(yàn)收

各種調(diào)查成果需經(jīng)過各作業(yè)隊(duì)自檢互檢的過程檢查和探測單位的質(zhì)檢部門最終檢查，通過以上二級檢查后，可把成果交由業(yè)主提供給設(shè)計(jì)使用部門，對成果范圍、質(zhì)量及使用方便的成果方式等提出意見，然后由探測單位進(jìn)行整改。整改的最終合格成果由業(yè)主組織相關(guān)專家進(jìn)行最終的一級驗(yàn)收。

2.8 上交成果

通過嚴(yán)格的二級檢查和一級驗(yàn)收后，探測單位將蓋章的紙質(zhì)成果和刻盤的電子成果，正式提交業(yè)主單位，由業(yè)主按照相關(guān)程序下發(fā)設(shè)計(jì)使用單位。

3 合理的機(jī)制及檢驗(yàn)依據(jù)分析

對調(diào)查成果驗(yàn)收需要合理的機(jī)制和已有的檢驗(yàn)依據(jù)討論分析。根據(jù)各城市地鐵建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，基礎(chǔ)調(diào)查的工作涉及到勘察、測量和物探等相關(guān)專業(yè)，一般都是由具有工程勘察綜合甲級資質(zhì)或具有工程物探甲級資質(zhì)且具有工程測繪甲級資質(zhì)的單位來完成?？辈斐晒话阌蓪ｉT的審查單位進(jìn)行評審，測繪成果一般由專門的測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)單位進(jìn)行評審,但建（構(gòu)）筑物調(diào)查成果評審單位和評審標(biāo)準(zhǔn)在相應(yīng)的規(guī)范中和實(shí)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(yàn)收會，而且并無審查驗(yàn)收的已有檢驗(yàn)依據(jù)。

圖8 位置電子詳圖樣圖

目前，有的一線大城市已經(jīng)制訂了地下建（構(gòu)）筑物信息管理技術(shù)規(guī)程，并已經(jīng)建立了獨(dú)立的地下建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)庫，給調(diào)查工作和調(diào)查成果審查驗(yàn)收提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，但審查驗(yàn)收機(jī)制還有待于進(jìn)一步推進(jìn)，以專項(xiàng)工作來對待，建立專門的審查驗(yàn)收單位，大大減少地鐵建設(shè)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)期待一些被批準(zhǔn)建設(shè)地鐵的城市能跟上步伐。