城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)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(huán)境調(diào)查是影響城市軌道交通工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的重要因素，一旦對(duì)某一環(huán)境因素沒有查清，可能引起線路埋深、車站結(jié)構(gòu)等的變更，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)工程事故和人員傷亡[1]。工程周邊環(huán)境調(diào)查是城市軌道交通工程設(shè)計(jì)施工的重要依據(jù)，但國內(nèi)文獻(xiàn)少見對(duì)有關(guān)調(diào)查方法的分析研究。本文總結(jié)福州市軌道交通2號(hào)線、4號(hào)線、6號(hào)線等線路周邊環(huán)境調(diào)查工作經(jīng)驗(yàn)，在常規(guī)收集資料、走訪調(diào)查基礎(chǔ)上，提煉了幾個(gè)較為有效實(shí)用的調(diào)查方法，并探討了城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查中存在的幾個(gè)問題。

1 歷史影像圖在已拆除舊建筑物普查的應(yīng)用

城市軌道交通工程周邊環(huán)境，是指城市軌道交通工程建設(shè)影響范圍內(nèi)既有(或在建)的房屋、管線、橋梁、隧道、道路、軌道交通等建(構(gòu))筑物和設(shè)施，以及文物、地表水體等。目前，各類現(xiàn)存的地上建(構(gòu))筑物在大比例地形圖可以清晰標(biāo)注。但隨著城市建設(shè)飛速發(fā)展，不斷拆除建(構(gòu))筑物；城市規(guī)劃改變建筑用地性質(zhì)，原居民區(qū)、廠房等拆除后修建成道路、廣場、園林等各類設(shè)施，已拆除的舊建筑在實(shí)測現(xiàn)狀地形圖中無法顯示，其遺留的樁基等地下構(gòu)筑物容易被忽視，成為軌道交通建設(shè)的一大隱患。福州市軌道交通某線路盾構(gòu)區(qū)間穿越已拆遷建筑物下方時(shí)遇多根遺留樁基，導(dǎo)致盾構(gòu)推進(jìn)遇阻，因拔樁造成工期延長、施工費(fèi)用增加。因此，城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查應(yīng)特別注意已拆遷建筑物基礎(chǔ)的調(diào)查工作。

不同時(shí)期的影像圖(航拍圖、衛(wèi)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(shù)字航空攝影測量技術(shù)已在拆遷測量中進(jìn)行應(yīng)用[2]，可靠性較高，可以作為歷史建筑物普查的重要依據(jù)。

下文以某車站周邊環(huán)境調(diào)查為例，說明歷史影像圖在周邊環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及歷史影像資料，該站點(diǎn)附近場地建設(shè)期主要發(fā)生在近二三十年間。因此，調(diào)查項(xiàng)目組選取該車站近二三十年來不同時(shí)期的航拍影像圖，疊加擬建車站輪廓，如圖1～圖2所示。對(duì)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(chǔ)和深基礎(chǔ)，淺基礎(chǔ)對(duì)城市軌道交通工程建設(shè)影響較小，周邊環(huán)境調(diào)查的重點(diǎn)是可能遺留的深基礎(chǔ)(包括地下室、樁基、錨桿等)。根據(jù)影像圖對(duì)比結(jié)果，項(xiàng)目組評(píng)估認(rèn)為該時(shí)期低矮民房采用深基礎(chǔ)的可能性很低，對(duì)車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響較大的舊基礎(chǔ)為舊廠房可能采用的深基礎(chǔ)。經(jīng)走訪調(diào)查，尋找當(dāng)事人問詢舊建筑建設(shè)情況，并配合物探測試及現(xiàn)場局部開挖驗(yàn)證情況，查明該車站西側(cè)某出入口有樁基存在。針對(duì)該樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)、施工提前采取了處理措施。

2 鉆探法在基礎(chǔ)深度輔助判定中的應(yīng)用

各類建(構(gòu))筑物調(diào)查工作優(yōu)先采用收集資料的方式進(jìn)行，特別是城建檔案館、建設(shè)單位存檔的竣工圖資料較為可靠，設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)圖紙也可作為重要調(diào)查依據(jù)。但部分年代久遠(yuǎn)的老舊建(構(gòu))筑物設(shè)計(jì)、竣工圖紙均無法找到，前期調(diào)查只能了解到大致基礎(chǔ)形式，但無法掌握深基礎(chǔ)的埋置深度。當(dāng)樁基礎(chǔ)有可能侵入盾構(gòu)區(qū)間時(shí)，樁基礎(chǔ)的埋深對(duì)盾構(gòu)線路設(shè)計(jì)有較大影響。調(diào)查項(xiàng)目組嘗試采用鉆探取土、取芯方法用于基礎(chǔ)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(chǔ)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(jìn)行鉆探，以揭示軌道交通工程沿線地質(zhì)地層情況。利用勘察鉆孔揭示的地層情況，結(jié)合現(xiàn)場走訪調(diào)查取得的建筑層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)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(chǔ)特征、樁基設(shè)計(jì)施工水平等，可輔助判定基礎(chǔ)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(chǔ)的一般可以判定為淺基礎(chǔ)。在盾構(gòu)上方存在穩(wěn)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(jī)取芯來獲取結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)埋置深度

當(dāng)盾構(gòu)需下穿橋臺(tái)、駁岸基礎(chǔ)時(shí)，需準(zhǔn)確判定基礎(chǔ)埋置深度。但部分橋臺(tái)、駁岸無法收集到設(shè)計(jì)、竣工圖紙，現(xiàn)場走訪調(diào)查、物探方法無法準(zhǔn)確判定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，可考慮采用取芯鉆機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行取芯，通過測量芯樣長度來判定基礎(chǔ)埋置深度。

應(yīng)注意鉆孔取芯可能對(duì)結(jié)構(gòu)物造成一定破壞，取芯前應(yīng)征得產(chǎn)權(quán)單位同意，評(píng)估鉆孔取芯對(duì)結(jié)構(gòu)物造成的影響及并采取封孔補(bǔ)強(qiáng)措施。取芯孔布置應(yīng)沿可能的樁位線按一定間距排列，防止取芯孔位于樁間時(shí)造成誤判、漏判。

3 工程物探法在樁基礎(chǔ)深度判定中的應(yīng)用

工程物探技術(shù)具有高效、快速、經(jīng)濟(jì)、無損等特點(diǎn)，在探測地下障礙物方面可發(fā)揮獨(dú)特的作用，并已得到了廣泛的應(yīng)用[3]。福州市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查綜合運(yùn)用了多種物探手段，如地質(zhì)雷達(dá)、高密度電法、多道瞬態(tài)面波、地震映像法等。但從福州地區(qū)的調(diào)查實(shí)踐看，受地下管線、震動(dòng)干擾、場地地質(zhì)、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(duì)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(chǔ)的鋼筋籠長度，在調(diào)查既有建筑物樁基礎(chǔ)時(shí)也常被采用[4]。當(dāng)預(yù)估擬調(diào)查建(構(gòu))筑物下部為配筋樁基礎(chǔ)，且可疑樁基位置1.5m范圍內(nèi)有鉆機(jī)成孔條件時(shí)，可成孔后用井中磁梯度法進(jìn)行探測，以準(zhǔn)確取得鋼筋籠長度，推算樁基埋深。

如某盾構(gòu)區(qū)間下穿某涵洞，經(jīng)前期收集得到的部分圖紙表明該涵洞采用灌注樁基礎(chǔ)，通長配筋，但無法準(zhǔn)確取得樁長數(shù)據(jù)。通過調(diào)取歷史影像圖、現(xiàn)場復(fù)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(cè)井中磁梯度法測試曲線。根據(jù)該曲線磁異常數(shù)據(jù)，可判定灌注樁樁長約14.8m。

圖3 某區(qū)間涵洞樁側(cè)井中磁梯度法測試曲線

4 城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查存在的問題及對(duì)策

結(jié)合福州地區(qū)調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，分析認(rèn)為當(dāng)前城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查工作存在以下問題：

(1)調(diào)查方法不明確

城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查，主要依據(jù)《城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查指南》《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》開展工作。也許是考慮到調(diào)查工作的復(fù)雜性、差異性，規(guī)范和指南均未明確具體調(diào)查方法，國內(nèi)公開文獻(xiàn)未見城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查方法的詳細(xì)論述。

對(duì)此，建議由有關(guān)主管部門組織科研院所、調(diào)查單位開展調(diào)查方法的科研攻關(guān)，特別是針對(duì)各類物探方法的適用性等方面開展研究，并形成指導(dǎo)性規(guī)范發(fā)布實(shí)施。

(2)調(diào)查程序不規(guī)范

國家對(duì)周邊環(huán)境調(diào)查資質(zhì)未提出明確要求，多個(gè)城市的軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查一般委托勘察單位或物探單位承擔(dān)，但周邊環(huán)境調(diào)查內(nèi)容眾多，涉及勘察、物探、測繪、路橋、水利、園林、文物等多個(gè)專業(yè)。勘察、物探單位的人員配置往往不具備復(fù)雜管線探測、水體滲漏情況調(diào)查、文物調(diào)查等能力。對(duì)此，建議專項(xiàng)委托有資質(zhì)、有能力的單位承擔(dān)。

因調(diào)查工作以收集資料為主，但調(diào)查過程發(fā)現(xiàn)部分項(xiàng)目資料存檔缺失情況嚴(yán)重，存檔資料查找極其困難。對(duì)此，建議城建檔案管理部門強(qiáng)化各類竣工資料的歸檔及檔案信息化建設(shè)工作。

部分調(diào)查項(xiàng)目配備了調(diào)查監(jiān)理單位，但對(duì)監(jiān)理程序、監(jiān)理工作要求未明確，監(jiān)理流于形式，調(diào)查監(jiān)理單位設(shè)置的必要性值得探討。

(3)調(diào)查結(jié)論不可靠

城市軌道交通工程建設(shè)大多位于鬧市區(qū)，周邊環(huán)境調(diào)查條件復(fù)雜，調(diào)查內(nèi)容眾多，調(diào)查工作受到的干擾和條件限制較大，依靠現(xiàn)場走訪調(diào)查的資料真實(shí)性、準(zhǔn)確性存疑；另外，調(diào)查工期普遍較短，調(diào)查工作可能存在遺漏。因此，調(diào)查的結(jié)論可靠性不足，調(diào)查精度大多無法衡量。對(duì)此，建議引入第三方調(diào)查單位，對(duì)重要、疑難建(構(gòu))筑物情況開展專項(xiàng)調(diào)查或驗(yàn)證工作。

(4)收費(fèi)依據(jù)不充分

調(diào)查工作需要通過多渠道取得各項(xiàng)資料，綜合采用多種技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查工作量大，成本高。但國內(nèi)相關(guān)收費(fèi)依據(jù)不充分，給調(diào)查費(fèi)用預(yù)算、結(jié)算造成較大困擾，也影響了調(diào)查手段的充分應(yīng)用和技術(shù)拓展。另外，因周邊環(huán)境調(diào)查不可預(yù)見因素眾多、技術(shù)手段限制，調(diào)查結(jié)論易出現(xiàn)偏差，造成工程費(fèi)用增加或浪費(fèi)，其責(zé)任和損失完全由調(diào)查單位承擔(dān)亦不合理。

對(duì)此，建議國家或省市發(fā)布相關(guān)調(diào)查收費(fèi)、定額標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)周邊環(huán)境調(diào)查取費(fèi)工作。因調(diào)查資料偏差造成的損失，應(yīng)綜合考慮場地實(shí)際情況及現(xiàn)有技術(shù)手段，由調(diào)查單位合情合理承擔(dān)一定比例的責(zé)任。

5 結(jié)語

目前，我國已進(jìn)入城市軌道交通建設(shè)高峰期，城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查工作復(fù)雜而重要。本文總結(jié)提煉的幾個(gè)調(diào)查方法可用于指導(dǎo)后續(xù)線路周邊環(huán)境調(diào)查工作。城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查尚待研究的領(lǐng)域和問題較多，本文總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)改進(jìn)調(diào)查工作方法進(jìn)行了有意義的探索，為提高城市軌道交通周邊環(huán)境調(diào)查水平提供參考。