电阻率成像技术在不良地质探测中的应用研究

崔爱珍， 高丙山

（中国建筑第八工程局有限公司 华北分公司，天津 300452）

随着城市建设的不断发展，建筑密度越来越大，单一建筑对周边环境及安全影响逐渐加大，尤其在土方开挖阶段，不良地质对周边环境影响较大。电阻率成像探测法采用FlashRES-UNIVERSAL 系统，多通道、多电极、全波形的数据采集系统，采集大量的数据通过反演形成电阻率分布图像，充分反映地下不同土层的差异［1～2］。近年来，电阻率法在城市建设中有较多应用，如场地勘察、堤防隐患探测、煤矿采空区、人防工程等，通过引入电阻率成像探测法对工程周边先期排查，及时处理，保证工程的顺利进行，同时也对周边的安全隐患消除，取得了一定的经济效益。

1 工程概况

天津小白楼中心商务区某工程包括一幢56 层写字楼,建筑高度313 m，建筑面积约123 635 m2；一幢65层酒店式公寓，结构高220 m,建筑面积约80 000 m2；两幢塔楼间为4 层商业裙房，高24 m；地下5 层，主要为车库、机电配套用房；基坑呈矩形，东西向长约93 m，南北向长约153 m，周长约490 m，基坑占地面积约14 500 m2。工程场地北靠马场道，南倚合肥道，东邻南昌路，西邻九江路，是天津市核心商务区，周边环境复杂。见图1。

图1 工程平面

场地表层为人工填土，其上层为杂填土，成分复杂、土质不均、结构松散，工程性质差；下层为素填土，呈松散～软塑～可塑状态，中～高压缩性，结构性质差、不均匀；厚度5～7 m。

人工填土以下土层沉积地质年代及海陆变迁规律性明显，为黏土、粉质黏土、黏土、粉砂。土层水平向较为均匀、工程性质变化不大；竖向各土层岩性及物理力学性质指标差异性较大。

受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响，水文地质条件复杂，场地埋深58.00 m 范围内可划分为一个潜水含水层和两个承压含水层。

2 电阻率成像探测不良地质分析

在基坑开挖前南侧基坑影响范围内的一幢6 层住宅倾斜率已达4.37‰，超过建筑房屋倾斜预警值3‰；另工程在进行第一步土方开挖期间，南侧区域出现地面塌陷、塌槽现象，从施工对周边环境安全考虑，需探明场地南侧是否存在不良地质土体及其深度范围。

2.1 电阻率成像探测技术

电阻率成像法主要以岩（矿）石的导电性差异为基础，研究在施加电场的作用下地中传导电流的分布规律［3］，通过地层的电性差异进行电性分层，尤其含水层的反应较为敏惑，推断地下具有不同电阻率的地质体赋存情况。该方法具有采集信息量丰富、分辨率高、多解性弱以及全自动、快速采集的特点，为高精度、小目标的浅层勘探提供了可靠的保证。

2.2 不良地质探测分析

为确定场地不良土体的范围，判断场地不良土层是否影响周边建筑物、道路、管线等，结合现场情况，在基坑南侧探测3 个断面，探测范围为距基坑边3～12 m 位置，分别位于基坑边、围墙边、南侧合肥道边，共布置5条互相平行的电法测线。见图2。

图2 电法测线布置

土层电阻率受土层含水量影响较大，含水量越高，电阻率值越低。土层失水呈现高阻异常，含水呈现低阻异常。探测结果见图3。

图3 联合成像结果与测线L1对比

由图3 可以看出：测线L1 存在大范围低阻异常，为富水区，最深部位达10 m，与场地塌陷区域重合；同时断面存在局部高阻异常，为缺水区；测线L2、L3 断面距基坑较远，L2 测线范围内高阻异常多于低阻异常，该范围缺水面积较大；测线L3 水平坐标60～90 m，存在低阻异常区，另该断面浅部高阻异常与L1 高阻异常对应为缺水区；测线L4、L5 电阻率整体升高，未见明显低阻异常，L5 范围低阻异常不明显，位置与L3异常区对应。

整体来看，测线L1～L3 电阻率成像剖面的异常区域较大，形态大致相同，低阻异常区域土层被水充填，高阻异常区域缺水，其中距地下连续墙较近的测线L1 的富水区范围较大，远离地下连续墙剖面方向电阻率值成逐渐上升趋势，土层含水量逐渐降低。按照探测结果分析，靠近地下连续墙的富水区土层在基坑开挖后易发生流失，影响周边道路、管线、建筑物安全，同时考虑到基坑南侧居民楼倾斜已达到报警值，对基坑变形控制提出更严格要求，针对基坑南侧异常区域需采取相应措施进行加固处理。

3 不良土体处置

根据探测结果显示，邻近基坑外侧3～9 m范围存在不良土体、有空洞。在城市核心区域土体多采用旋喷加固、搅拌加固、注浆加固的方法。受场地空间限制旋喷加固和搅拌加固有很大的局限性；对周边道路复杂、管线多、老化严重等施工条件，注浆加固也有很大的局限性。

本项目实施土体加固时，基坑已开始第一道支撑施工，基坑距场地围挡只有6 m，施工空间非常有限，搅拌类、旋喷类受设备施工操作面影响无法实施；另场地围墙紧靠城市主干道人行道，道路下方管线较为密集，管线老化严重且距需处理位置只有3 m，采取注浆加固存在较大风险。

根据现场实际情况，采用以下处理措施：

1）针对工程基坑南侧存在不良土体采用搅拌+注浆组合加固方案；

2）采用搅拌类加固工艺将需加固范围进行围蔽形成封闭隔离墙，同时根据不良土体厚度分层将加固范围进行隔离分仓；

3）搅拌围蔽隔离墙深度比加固土体厚度深3～5 m，需充分将加固范围与周边环境进行隔离截断，控制注浆加固浆液的流通路径，尽可能减少固对周边管线、道路、建筑物的影响。见图4。

图4 不良土体加固

4 结语

经过对地层注浆加固，增加土体的强度、刚度和抗渗性，保证基坑南侧土体的稳定。加固实施后南侧道路、管线变形得到了有效控制，防止地表塌陷的进一步扩大，保证了施工的安全性，基础底板施工完成后道路最大沉降只有29 mm。南侧居民楼在基础施工完成倾斜率为4.62‰，基坑开挖期间只变化0.25‰，建筑物最大沉降7.55 mm，墙体未发现裂缝。

通过采用电阻率成像法探测地下不良土层，确定不良土层的深度和范围，针对不良土层存在的问题，采取围蔽注浆加固的措施消除不良土层对基坑的安全隐患，保证了工程的顺利进行，取得了良好的效果，为后期类似工程对于不良土体的风险预控提供了一种处理方法。