地铁建设中地下建（构）筑物调查方法研究

姚龙龙

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300201）

0 引言

我国城市地铁正处于建设高潮中，拟建地铁沿线既有建（构）筑物调查是地铁建设过程中最重要的前期勘察工作之一，关系到地铁的选线、设计和邻近建（构）筑物的安全保护。目前调查工作主要由勘察单位承担，有的地铁建设项目由设计单位完成。调查沿线重要建筑物的地基条件、基础类型、上部结构和使用状态是需要勘察、设计以及施工等相关单位共同来关注完成的一项重要工作。

1 调查工作的对象、内容和范围

拟建地铁有下穿道路、河流、既有建（构）筑物之间或下穿既有建（构）筑物等情况。

1.1 调查对象和内容

建(构)筑物调查的对象包括：建筑物（含既有、在建和规划房屋建筑），构筑物（桥涵、地下空间、铁路、公路、市政道路、水塔、高压线塔、广告牌、人行天桥、栈桥及架空管线等），自然地理（河道、湖泊）等。调查包括以下内容。

（1）房屋建筑、塔形物：建筑物性质、结构形式、地下地上层数、基础形式(桩基础的桩位平面分布布置、桩长、桩径、桩顶及桩底标高、设计荷载大小、传递特征，地下室基坑的围护结构和有无锚索等永久结构的平面位置和高程信息)、埋深、建成年代等，对在建和规划的房屋建筑信息调查等同于既有建筑，并注明资料来源或获得方式。

（2）地下空间（地下车库、地下长廊、地下河道及人防工程等）：围护及主体结构形式、围护或永久锚索结构深度和厚度、主体结构厚度、底板顶面标高及建成年代等，并注明资料来源或获得方式。

（3）桥涵：桥梁型式、桥跨布置、墩台基础形式、桩位布置，桩长、桩径、桩顶及桩底标高，设计荷载大小、传递特征等。

（4）道路、公路和铁路：宽度、设计荷载、基础型式、地基处理措施等（含规划信息）。

（5）河道：河宽、河深、基础和河岸驳岸结构形式、历史及现状水位标高、河底标高、通航要求等（含规划信息）。绘制河床断面。

（6）湖泊：湖宽、湖长、水深，历史及现状水位标高、湖底标高，冲刷线等（含规划信息）。

根据以上调查内容的基础平面布置信息编绘成CAD电子成果，平面和高程系统与勘察测绘系统保持一致，插入到地形图测绘成果图中，增加调查成果的可视化程度。

1.2 调查范围

（1）地下盾构区间调查范围是左右线路中线两侧向外各10～15 m，弯道处适当加宽。

（2）车站和明挖区间调查范围为基坑外侧2.5倍基坑深度。常规标准地下车站(标准段)一般埋深17～18 m（端头井会更深一些），标准站的调查范围为基坑外45～50 m。

（3）高架和地面段调查范围一般为红线外延5m。

（4）正好位于调查范围之外的第一排重要建（构）筑物也需进行调查，主要指居民区、学校教学楼、宿舍楼等。

2 调查工作思路

地铁沿线两侧建（构）筑物往往很密集，为保证调查工作的质量和工期，必须事前先制订出详细的调查方案，安排足够的专业技术人员，分组分段进行，并根据对地铁建设的影响程度的不同分为一般建筑物和重要建筑物。调查的基本思路为：普查一般建筑物，精查重点建筑物。按照以下程序进行：准备工作、现场踏勘、编写每个对象详细调查方案、相关单位调研搜集、现场复核（包括特殊手段）、重难点部位调查、编制成果报告和位置电子详图、二级检查、对最终调查成果的一级验收及上交成果。

2.1 准备工作

建（构）筑物调查的前期准备工作做好以下几项内容非常重要，只有做好了充分准备才能很好地提高调查质量和效率。首先以业主提供的任务范围内电子平面图为底图，调查基础平面成果体现在此图中。

（1）在业主提供的平面图中按规定调查范围划出要调查的区域范围。

（2）根据所配备的技术人员数量合理分组，给每组合理分配工作量，可以按照区域（区间、车站或市辖区）划块和建筑物分类等方法划分，但保证不漏项。

（3）各组对任务块内需要调查的建（构）筑物进行编绘图（需单独编号的建筑物用加粗线画出外轮廓）和编号。

（4）编制“建（构）筑物调查表”和“建（构）筑物调查情况一览表”。

调查表的主要内容有建筑编号、名称（曾用名、现名）、地理位置、层数（地上、地下）、使用现状、规划许可证号、建设单位、设计单位、施工单位、基础形式及详细内容（包括桩型、桩径、桩长、桩底绝对高程、桩端持力层等）、地下室详细内容（包括层数、底板底绝对标高、外边线离轨道中心线最小距离、围护结构形式以及有无锚索永久结构等）、已收集资料目录（如设计说明、总平面图、桩位图、桩断面图、承台详图、地下室底板平面图等）、资料来源（联系人及电话）、收集过程。

“建（构）筑物调查表”中的几个表格项特别说明如下：因为很多建筑物在前期和后期使用过程中会有多次变更建筑物名称的现象，所以在名称栏中要特别注明曾用名；有部分建（构）筑物建造时间早，可能属于保护建筑物，可能已有开裂或破损现象，在“使用现状”一栏中注明是否有破损现象，可以为业主提供相关信息；在某些建筑物仅有规划选址资料却无基础设计或施工图的情况下，如能收集到规划许可证号，可以去规划局搜集该项目的相关信息（规划局一般无相关图件，只有程序信息文件）；由于部分建造年代久远或资料保存不善等原因，并不能保证最终所有建筑物均能查到所需的资料，故应该把所有的收集过程均记录在“收集过程”一栏中，为后续的调查工作提供方便，减少重复劳动。

“建（构）筑物调查情况一览表”主要目的是对各建（构）筑物是否已完成调查进行登记，以便使用过程中一目了然，对后期的使用也很有帮助。主要内容有：建筑物编号、名称、资料收集地点、完成时间。

2.2 现场踏勘

现场踏勘对所有建筑物都梳理一遍。踏勘时带上照相机，对现场对应编号进行照相，整理出来，以便查阅资料时作为现场参考资料，部分单位允许提供图件查阅，但不允许复印时也可以进行照相。每一幢建(构)筑物调查成果（包括资料和照片）应登记在所对应的调查表中，记录应细致全面。现场走访时可能会遇到业主不在，或经办人不在，所以可能需要多次反复走访。当地形图与现状地形有差异时，应现场手绘现状地形，后续进行必要的修测。

2.3 编写每个对象详细调查方案

每次踏勘走访回来后，走访结果均记录在调查表中。对于未收集到成果的建筑物，应将走访过程记录在“收集过程”一栏中，然后把所有的建(构)筑物调查情况列于“调查情况一览表”中，这样还有哪些建筑物还没有完成调查工作就可以做到一目了然。当全面踏勘走访结束后，应对未能收集到资料的分类。将建筑物按可以去收集的单位进行分类，针对每个调查对象编写详细调查方案，可以多个方案同时进行，结果进行比较确认。比如，可能去一家设计单位收集几幢建筑物时，则必须一次完成，否则，设计单位会因为收集人员的反复走访而不愿配合。

2.4 相关单位调研收集

分类并编写每个对象详细调查方案完成后应马上展开收集工作，收集过程中一定要注意看是否为竣工资料，若是设计或施工资料，一定要查清记录资料是否有变更，以变更后为准。资料的平面高程系统一定要查询清楚，是否和现在使用的城市建设系统保持一致，不一致的要找到转换关系或现场进行联测。纸质的和电子的成果最好一并收集到。

（1）对于收集到明确建设单位、代建单位、设计单位、施工单位或监理单位的，按对应主体单位进行收集。

（2）未能收集到上述主体单位时，对于建筑年代稍晚的建构筑物可以考虑去市或区城建档案馆查阅（建造年代久远的往往存档不齐全甚至无档可查）。

（3）对于小范围内的房建或桥涵产权属于镇、街道政府部门，可考虑到镇、街道办咨询竣工资料管理档案室进行查阅。

（4）当专业性强的的建(构)筑物资料不在档案馆时，可去产权、建成后管理处或养管单位查阅，产权单位主要有轨道集团、水利局、人防办、航道管理处、公路局、铁路局工务段、高速公路产权部门等，建成后管理处、养管单位和产权单位往往是一一对应的。

（5）对于一些建成时间较长或产权不清楚的建(构)筑物，主要还是靠走访使用者和当地群众，以了解沿线的建筑历史，查清可能存在的地下障碍物。

2.5 现场复核（包括特殊手段）及重难点部位调查

收集到资料后，一定要对特别重要建筑物、对有过变更设计以及较早建设的多层住宅小区（未能查到相关资料）等直接影响开挖和盾构推进的重要建筑物进行复核,必要时进行仪器探测。这项工作要贯穿于设计和施工阶段，及时进行现场复核探测，确保施工的安全。对于现场复核及重难点部位调查得到的各种调查点点位平面和高程测量工作，使用相应的测绘仪器，采用和地形图测绘一致的平面高程系统。

探测就是利用目标体与周边介质的物理性质差异，运用适当的地球物理原理和相应的仪器设备，通过分析研究观测到的物理场，探查地质、地质构造及其它目的物或目标的勘探方法。方法主要有：电磁波法（探地雷达）、电磁法（管线探测仪、瞬变电磁等）、电法（高密度电阻率法）、浅层地震法（高分辨率地震映像法、反射波法、瑞雷波法）、磁法（高精度磁测法、井中磁梯度法）。下面介绍几种常用方法。

2.5.1 探地雷达

探地雷达（见图1）是一种利用电磁波反射确定地下介质分布情况的电磁探测方法。利用发射天线向地下发射单脉冲电磁波，该脉冲在探测物体内部传播过程中，遇到不同电性介质界面，产生不同强度的反射，通过接收天线在时域上接收后散射及反射电磁波，利用接收到的电磁波电磁学特征及发、收天线几何位置关系，经过信号处理，得出探测区内的反射体空间位置及形态（见图2、图3）。

2.5.2 反射波法

地震勘探方法是探测隐伏地质体的有效手段。当在地面一条测线上的某点放炮时，由震源产生的地震波将向地下传播，当地震波遇到两种具有波阻抗差异的地层分界面时就会产生反射，在放炮或锤击的同时，在地面上用地震仪器把来自地下分界面的反射波记录下来。地震反射波法通常采用共反射点多次覆盖观测系统，见图4、图5。

图1 探地雷达仪器

图2 彩色扫描图显示-LinaScan图

图3 探地雷达仪器原理示意图

2.5.3 高密度地震映像法

高密度地震映像法是一种先进的浅层地震物探方法,在地面或水域以下偏移距激发和接收对地下地层与目标体连续扫描的一种等偏移距反射法。其利用固定偏移距激发低频带弹性波,通过共偏移距观测来查明地质条件,从而进行工程物探勘察，见图6。

图4 地震勘探原理示意图

图5 浅层地震反射波剖面成果图

图6 地震映像法工作原理示意图

2.5.4 井中磁梯度法

由磁法勘探的基本理论可知，地球周围存在着地磁场，在地磁场的作用下所有磁性体均被磁化产生自己的磁场，它们叠加在正常的磁场上，使地磁场正常分布规律发生变化，这种变化的磁场称为磁异常。深埋金属管线或含钢筋的构筑物属于强铁磁性物质,受大地磁场的磁化作用,在其周围区域分布有较强的磁异常,因此,可以通过观测其磁异常的变化,尤其是垂直分量Za的梯度值的分布来判定异常体的平面位置及埋深，见图7。

图7 井中磁梯度野外测试方法示意图

2.6 编制成果报告和位置电子详图

建(构)筑物调查成果报告一般应提供纸质成果和电子文件成果。

（1）文字部分。按照市辖区域或区间车站分段，含建（构）筑物调查的现状和曾用名称、资料来源、权属单位、使用状况、现场照片、基础情况（含房屋桩径、桩长、桩顶桩底标高、桩位平面分布位置坐标，地下室、人防工程及地下车库等的桩位信息、边线坐标、底板和围护顶标高、厚度以及有无锚索等加固永久结构，桥涵的墩身分布坐标、地下承台和承台下桩位分布坐标和桩顶底标高等，河流水位及水底标高、河床断面以及河流现状和规划详细情况，穿越各种路基有无搅拌加固桩等的基础处理情况，还有各种道路市政设施路灯、高压铁塔等的基础和净空情况）、建设年代时间以及和电子调查成果相对应的编号等信息。对于有过变更设计和未能全面搜集、探测到基础资料的建筑物要特别注明，引起业主、设计和施工单位的注意，以便各家相关单位的进一步跟进和复核。

（2）位置电子详图部分。把各类基础调查成果坐标、高程转换成和电子地形图成果平面高程系统一致，编绘或插入在电子地形图成果中，以编号和文字、电子附图部分相对应并分层表示，便于查找，增加可视化程度，见图8。

（3）电子附图部分。对所收集到的图件（包括纸质和电子文件）应进行筛选，选取有参考价值和保留价值的图件。选取的纸质图件照像或扫描为JPG格式电子文件，然后和收集到的电子文件按照统一对应的编号进行分类。

2.7 二级检查和对最终调查成果的一级验收

各种调查成果需经过各作业队自检互检的过程检查和探测单位的质检部门最终检查，通过以上二级检查后，可把成果交由业主提供给设计使用部门，对成果范围、质量及使用方便的成果方式等提出意见，然后由探测单位进行整改。整改的最终合格成果由业主组织相关专家进行最终的一级验收。

2.8 上交成果

通过严格的二级检查和一级验收后，探测单位将盖章的纸质成果和刻盘的电子成果，正式提交业主单位，由业主按照相关程序下发设计使用单位。

3 合理的机制及检验依据分析

对调查成果验收需要合理的机制和已有的检验依据讨论分析。根据各城市地铁建设的经验，基础调查的工作涉及到勘察、测量和物探等相关专业，一般都是由具有工程勘察综合甲级资质或具有工程物探甲级资质且具有工程测绘甲级资质的单位来完成。勘察成果一般由专门的审查单位进行评审，测绘成果一般由专门的测绘产品质量监督检验单位进行评审,但建（构）筑物调查成果评审单位和评审标准在相应的规范中和实际操作中并无明确，许多城市均采用邀请各大城市测绘和勘察方面的专家召开审查验收会，而且并无审查验收的已有检验依据。

图8 位置电子详图样图

目前，有的一线大城市已经制订了地下建（构）筑物信息管理技术规程，并已经建立了独立的地下建（构）筑物数据库，给调查工作和调查成果审查验收提供了强有力的依据，但审查验收机制还有待于进一步推进，以专项工作来对待，建立专门的审查验收单位，大大减少地铁建设的成本和风险。同时期待一些被批准建设地铁的城市能跟上步伐。