摘要：結(jié)合某地鐵車站地連墻墻縫堵漏施工實例，根據(jù)直流電和瞬變電磁傳播理論，于鉆孔或地面用電極（可移動激發(fā)）激發(fā)直流和瞬變電磁場，在水面、地面及井中采用電極陣列接收響應(yīng)波形，每次激發(fā)可實現(xiàn)8次信號測量。通過軟件分離有用和無用信號，對有用信號進一步解釋，綜合電、聲測井結(jié)果確定滲漏發(fā)生情況，并精確定位滲漏發(fā)生位置。

關(guān)鍵詞：地連墻；直流電場；瞬變電磁；墻縫滲漏

0" "引言

隨著我國軌道交通的不斷發(fā)展，特別是地鐵較發(fā)達城市在臨近既有線的施工，致使基坑開挖深度越來越深。深基坑工程對基坑初期支護及降、排水要求較高，同時對施工工期和過程中的安全管控提出了更高要求。基坑降水的效果與圍護結(jié)構(gòu)、止水措施的施工質(zhì)量息息相關(guān)，其施工質(zhì)量對施工工期及現(xiàn)場施工人員的安全保障影響較大。目前對止水帷幕范圍的漏水點監(jiān)測無法具體到某個點位，現(xiàn)場也無法對漏水點進行有效處理，故基坑開挖會對開挖進度、堵漏成本及施工安全造成不良影響，并給施工現(xiàn)場埋下較大的安全隱患。

基于此，找到一種便于迅速且準(zhǔn)確地找到漏水點的一種方法，幫助施工現(xiàn)場快速、便捷地尋找處漏水點的位置，指導(dǎo)現(xiàn)場及時對漏水點位置進行處理十分重要。本文以瞬變電磁技術(shù)和直流電場滲漏水檢測技術(shù)為基礎(chǔ)，研究出一種方便現(xiàn)場施工的滲漏水檢測方法[1]。

1" "工程概況

1.1" "工程基本情況

天津地鐵6號線工程二工區(qū)景荷道站位于景荷道與微山南路交口處南側(cè)。車站西側(cè)為住宅小區(qū)香雪苑、東側(cè)為待開發(fā)地塊。車站臨近道路為景荷道和微山南路。本站車站長度531.5m，采用明挖法施工，標(biāo)準(zhǔn)段21m，北端為景荷道。該基坑開挖深度為17.04m（標(biāo)準(zhǔn)段），支護形式為地連墻+4道鋼支撐，地連墻隔斷第一承壓水層，采用高壓旋噴樁分倉降水。地連墻墻厚度為0.8m，墻長度（標(biāo)準(zhǔn)段）為33m，盾構(gòu)井段長度35m。

1.2" 地質(zhì)狀況

地連墻隔斷第一層承壓水但未隔斷第二層承壓水。第一承壓水層地層主要為粉砂、黏質(zhì)粉土；第二承壓水層主要為粉砂。開挖期間地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，承擔(dān)全部的水壓力、土壓力以及施工荷載。

2" "明挖基坑滲漏水原因分析

2.1" "施工現(xiàn)場滲漏水情況

車站基坑開挖過程中出現(xiàn)地連墻接縫多處發(fā)生滲漏，且部分位置滲漏較嚴(yán)重。地連墻接縫滲漏如圖1所示。

2.2" "墻縫處滲漏水原因分析

根據(jù)超聲波圖、現(xiàn)場施工情況，分析地連墻墻縫滲漏水原因有如下9點：一是地連墻連接幅施工前，未對先行幅接茬位置進行徹底清刷，導(dǎo)致先行幅接縫位置夾泥現(xiàn)象嚴(yán)重，混凝土澆筑不密實。二是抓槽完成后槽底部清理不徹底，致使比重較大、黏度高的泥漿在槽底堆積嚴(yán)重，混凝土澆筑時，漏斗混凝土雖然將大量的廢漿翻帶至頂部，但因底部泥漿沉積較多導(dǎo)致接縫處存在夾泥現(xiàn)象。三是地連墻先行幅接縫處成槽垂直度無法保證，連接幅施工時，不能完全將接茬位置處的泥土完全抓徹底，致使接茬位置處夾泥。四是泥漿性能較差，抓槽完成后至混凝土澆筑過程較長，甚至有可能隔夜，致使泥漿沉積嚴(yán)重，導(dǎo)致此位置無法澆筑密實，內(nèi)部夾帶泥土。五是基坑開挖過程中，開挖深度較大時鋼支撐架設(shè)不及時，致使地連墻結(jié)構(gòu)變形過大，并產(chǎn)生裂縫。六是每盤混凝土初凝時間不同，鎖口管拔出時間不同，開拔時間過早造成混凝土流至下一個連接幅范圍內(nèi)，導(dǎo)致其施工縫位置混凝土澆筑不密實。七是在進行水下混凝土澆筑時，未按照水下混凝土澆筑時要求的導(dǎo)管埋深深度進行控制，造成導(dǎo)管拔除混凝土面，或者埋深較淺，導(dǎo)致夾泥。八是鎖口管背后回填不密實導(dǎo)致混凝土繞流，使施工縫處混凝土澆筑不密實。九是在水下混凝土澆筑過程中，因混凝土供應(yīng)不及時造成現(xiàn)場未能連續(xù)澆筑，最終使連續(xù)墻出現(xiàn)冷縫，導(dǎo)致滲漏水發(fā)生。

3" "電磁法檢測技術(shù)原理

3.1" "檢測方法

根據(jù)直流電和瞬變電磁傳播理論，于鉆孔或地面用電極（可移動激發(fā)）激發(fā)直流和瞬變電磁場，在水面、地面及井中采用電極陣列接收響應(yīng)波形[2]。滲漏電場分布及響應(yīng)波形如圖2所示。每次激發(fā)實現(xiàn)8次信號測量，通過使用軟件分離有用和無用信號，對有用信號進一步解釋，綜合電、聲測井結(jié)果確定滲漏發(fā)生情況，并精確定位滲漏發(fā)生位置[3]。

3.2" "相關(guān)理論及工作機理

3.2.1" "相關(guān)理論

根據(jù)電磁學(xué)原理，通過使用不接地的回線或者接地的電流源向地下發(fā)射一次脈沖，稱之為一次場。該穩(wěn)定磁場由閉合穩(wěn)定電流產(chǎn)生，在固定的時間點中斷電流，脈沖也就跟隨著消失。地下的導(dǎo)電介質(zhì)將產(chǎn)生一個大小相等、方向相反的渦流場，以阻止一次場的消失，這個渦流場被稱為二次場。

二次場渦流內(nèi)容涵蓋地下結(jié)構(gòu)有效的信息，在第一次脈沖磁場間歇時，現(xiàn)場操作可使用接地電極和線圈觀察二次場。通過對收集到的信息進行篩選和分析，可達到探知下方地質(zhì)的目的。這個過程所研究的時間和場效應(yīng)被稱之為時間域電磁法。因為二次場和一次場都是瞬態(tài)場，所以該方法也可稱為瞬變電磁法。

3.2.2" "工作機理

瞬變電磁法主要工作內(nèi)容是探測地下地質(zhì)體電阻率的分布，針對不同位置，分析電阻率非正常數(shù)據(jù)。瞬變電磁工作內(nèi)容由發(fā)射，電磁感應(yīng)以及接受信號3部分組成，其檢測裝置由發(fā)射以及接收回線組成，這一點與其他電磁法類似[1-2]。

具體主要過程大致為在發(fā)射線圈上加脈沖電流，產(chǎn)生瞬變電磁場。該磁場沿著地表向深處傳播，遇到不同介質(zhì)，產(chǎn)生渦流場。當(dāng)發(fā)射圈電流中斷時，外加瞬變電磁場撤銷，渦流場以磁場的形式釋放能量，利用接收線圈接收相應(yīng)磁場信息。

4" "瞬變電磁法檢測優(yōu)缺點

4.1" "優(yōu)點概述

瞬變電磁法探測速度較快，針對地下結(jié)構(gòu)抗干擾能力強，探測深度大，針對地鐵施工深基坑能有效全面探測，簡單易操作，適合對地下滲漏水結(jié)構(gòu)的探測[4]。

4.2" "缺點概述

瞬變電磁法雖然其操作方便，效率高，但接收地底傳回的電磁信號，易受周圍空間不穩(wěn)定電磁干擾影響。依據(jù)瞬變電磁法檢測到的數(shù)據(jù)，在特殊情況下不能作為指導(dǎo)現(xiàn)場施工的依據(jù)。

若檢測位置附近有較大的金屬結(jié)構(gòu)，會對檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的影響[5-6]，對此需要選擇別的物探方式。瞬變電磁法對淺層的垂向分層能力不強，雖然采用小邊長同點裝置，可以達到很高的橫向分辨率，但由于采樣時間不能提前太早，因此對淺層的垂向分層能力受到限制。

5" "應(yīng)用電磁檢測法檢測地連墻墻縫滲漏水

5.1" "檢測過程

5.1.1" "前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

測量28口觀察井超聲數(shù)據(jù)，確定井深、套管深度、實際井深和聲波速度特征；測量W73-W74-W75（地連墻施工臨時編號）兩條地連墻縫的自然電位、人工直流電位和瞬變電磁分布特征。

5.1.2" "明確檢測目標(biāo)

選定測量位置和發(fā)射井，主要應(yīng)用SG-18井、QG-18井構(gòu)建發(fā)射井和接收井，確定具體接縫位置作為滲漏檢測目標(biāo)。施工現(xiàn)場觀測井布置如圖3所示。

5.1.3" "電極布設(shè)

布設(shè)接收電極陣列、回路電極、參考電極，并接線[7-8]。接收電極共計4排，每排15個間隔1m，中心位置在接縫位置左側(cè)0.5m；最近電極排距墻2m；回路電極5個，距墻16m；參考電極距回路電極1m；在QG-18井中布設(shè)水中接收電極。

5.1.4" "電極發(fā)射

電極布設(shè)完畢，在SG-18井中布設(shè)發(fā)射電極，開始測量。將SG18井作為發(fā)射井、QG18旁水泥管井作為接收井，地面電極作為接收陣列連續(xù)測量。SG18井發(fā)射電極下入深度23.5m，每隔30s上提發(fā)射電極0.5m，直到出水。發(fā)射電壓16V，發(fā)射電流4.8A。

構(gòu)建QG18井將其作為發(fā)射井，QG18旁水泥管井作為接收井，地面電極作為接收陣列連續(xù)測量。QG18井深度為13.5m，電壓為16V，電流為3.5A，每隔0.5m采樣1次，直至出水。

5.1.5" "數(shù)據(jù)采集

將QG18井作為發(fā)射井，采集瞬變數(shù)據(jù)。每隔2m采樣1次，過程為正向?qū)ā蜿P(guān)斷→反向?qū)ā聪蜿P(guān)斷。QG18井瞬變電磁數(shù)據(jù)采集完畢，將SG18井作為發(fā)射井，測量瞬變電磁場分布特征，每隔10m采樣1次，過程為正向?qū)ā蜿P(guān)斷→反向?qū)ā聪蜿P(guān)斷，共計2次測量完成。

6" "建議

發(fā)射電極移動時，坑內(nèi)和臨井測量到的電位均有比較大變化。對于W75-W74墻縫來講，測量的人工電位具有明顯異常，該縫地下部分連接較差，具有滲漏特征。對于W74-W73墻縫來講，測量的人工電位沒有明顯異常，該縫地下部分連接較好，沒有發(fā)生滲漏。

金屬套管對直流電屏蔽明顯，發(fā)射電極在金屬套管中移動時，地面和臨井測量到的電位變化很小，建議今后滲漏檢測時，在地連墻外新鉆鉆孔以構(gòu)建發(fā)射井。

7" "結(jié)束語

本文結(jié)合某地鐵車站地連墻墻縫堵漏施工實例，根據(jù)直流電和瞬變電磁傳播理論，于鉆孔或地面用電極（可移動激發(fā)）激發(fā)直流和瞬變電磁場，在水面、地面及井中采用電極陣列接收響應(yīng)波形，每次激發(fā)可實現(xiàn)8次信號測量。通過軟件分離有用和無用信號，對有用信號進一步解釋，綜合電、聲測井結(jié)果確定滲漏發(fā)生情況，并精確定位滲漏發(fā)生位置。瞬變電磁法操作簡單，針對地鐵深基坑施工具有非常高的效率，能有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工。但其也不能取代其他勘探手段，當(dāng)?shù)叵碌刭|(zhì)體以及探測空間范圍內(nèi)遇到金屬結(jié)構(gòu)時，其所收集分析到的數(shù)據(jù)無法使用。

參考文獻

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