電阻率成像技術(shù)在不良地質(zhì)探測中的應(yīng)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(shè)的不斷發(fā)展，建筑密度越來越大，單一建筑對周邊環(huán)境及安全影響逐漸加大，尤其在土方開挖階段，不良地質(zhì)對周邊環(huán)境影響較大。電阻率成像探測法采用FlashRES-UNIVERSAL 系統(tǒng)，多通道、多電極、全波形的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集大量的數(shù)據(jù)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(shè)中有較多應(yīng)用，如場地勘察、堤防隱患探測、煤礦采空區(qū)、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(jīng)濟效益。

1 工程概況

天津小白樓中心商務(wù)區(qū)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(jié)構(gòu)高220 m,建筑面積約80 000 m2；兩幢塔樓間為4 層商業(yè)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(wù)區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)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(fù)雜、土質(zhì)不均、結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)差；下層為素填土，呈松散～軟塑～可塑狀態(tài)，中～高壓縮性，結(jié)構(gòu)性質(zhì)差、不均勻；厚度5～7 m。

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

受基底構(gòu)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(zhì)條件復(fù)雜，場地埋深58.00 m 范圍內(nèi)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(zhì)分析

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

2.1 電阻率成像探測技術(shù)

電阻率成像法主要以巖（礦）石的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，研究在施加電場的作用下地中傳導(dǎo)電流的分布規(guī)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(yīng)較為敏惑，推斷地下具有不同電阻率的地質(zhì)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(biāo)的淺層勘探提供了可靠的保證。

2.2 不良地質(zhì)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(jié)合現(xiàn)場情況，在基坑南側(cè)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(cè)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(xiàn)高阻異常，含水呈現(xiàn)低阻異常。探測結(jié)果見圖3。

圖3 聯(lián)合成像結(jié)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(qū)，最深部位達10 m，與場地塌陷區(qū)域重合；同時斷面存在局部高阻異常，為缺水區(qū)；測線L2、L3 斷面距基坑較遠，L2 測線范圍內(nèi)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(biāo)60～90 m，存在低阻異常區(qū)，另該斷面淺部高阻異常與L1 高阻異常對應(yīng)為缺水區(qū)；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(qū)對應(yīng)。

整體來看，測線L1～L3 電阻率成像剖面的異常區(qū)域較大，形態(tài)大致相同，低阻異常區(qū)域土層被水充填，高阻異常區(qū)域缺水，其中距地下連續(xù)墻較近的測線L1 的富水區(qū)范圍較大，遠離地下連續(xù)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(jié)果分析，靠近地下連續(xù)墻的富水區(qū)土層在基坑開挖后易發(fā)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(cè)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(cè)異常區(qū)域需采取相應(yīng)措施進行加固處理。

3 不良土體處置

根據(jù)探測結(jié)果顯示，鄰近基坑外側(cè)3～9 m范圍存在不良土體、有空洞。在城市核心區(qū)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(fù)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(shè)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(fēng)險。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用以下處理措施：

1）針對工程基坑南側(cè)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(jù)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(huán)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(jié)語

經(jīng)過對地層注漿加固，增加土體的強度、剛度和抗?jié)B性，保證基坑南側(cè)土體的穩(wěn)定。加固實施后南側(cè)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(chǔ)底板施工完成后道路最大沉降只有29 mm。南側(cè)居民樓在基礎(chǔ)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(fā)現(xiàn)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(fēng)險預(yù)控提供了一種處理方法。