摘 要：盾构施工是目前地铁隧道施工最常用的施工工法，地面危险源是盾构施工的重难点，利用微动探测对不具备现场施工条件的危险源进行探测和保护。
关键字：盾构掘进 微动探测 基础探测 非开挖技术
1前 言
盾构施工中需要穿越无数的地面建构筑物，对建构筑物进行有效保护成为安全施工的前提。由于时间久远或产权变更等，很多建构筑物的相关基础资料出现部分丢失，因此如何了解建构筑物基础成为保护施工的关键点。目前获得基础相关资料的常用办法为：人工探挖、钻孔、地质雷达扫描、微动探测等。
微动探测技术是通过放置在工作区内的数台拾震仪，按照某种阵列同步地记录天然场微动信号，然后以平稳随机过程理论为依据，从微动信号中提取面波的频散曲线，通过对频散曲线的反演得到地下介质的横波速度结构，最后结合少量勘探钻孔资料得出地下岩性变化的界面深度。该方法施工简单、费用低、耗时少，对周围环境无任何影响。因此，微动探测技术在城市轨道交通勘察工作中具有非常好的应用前景。
2工程概况
19号线二期工程西航港客运中心站~温家山路站盾构区间采用四台盾构机施工。区间右线长度为5100.716m，盾构区间左线长度为5116.583m。盾构区间隧道最大埋深约31m，最小埋深11m，最小曲线半径1300m，最大坡度28‰。向东南敷设下穿四川新光多晶硅有限公司、恩威集团厂房、艾芙速递物流仓库、四川南方人防有限公司、牧山矿泉水有限公司、修正药业、110KV顺威线铁塔、成雅高速、110KV湾铜线铁塔之后向东北方向转弯下穿西南电器钢架房、成昆铁路、220KV湾铜线铁塔后向东南方向拐弯到达温家山路站。
根据现场吊调查，区间沿线的3座高压铁塔均发生过几次资料移交，通过与产权单位对接，均未能找到相关基础资料。由于高压铁塔的特殊性和危险源，对铁塔基础进行探明和进行保护是盾构穿越前的重点工作。考虑到开挖对铁塔基础造成不均匀卸荷影响和基础不稳定等因素，采用不开挖技术进行基础探测：微动探测。
微动探测技术是一种抗干扰能力强、探测深度大、适用范围广的新型物探技术,逐渐成为资源、能源开采以及工程地质勘查的重要物探手段,广泛应用于矿业工程、地铁工程、道路工程、土木工程等工程领域。首先阐述微动探测技术的基本原理、技术流程等关键问题,然后重点综述微动探测技术在地热构造、地层界面、断层、孤石、陷落柱、采空区、溶洞等地质构造或地质体探测中的工程应用成果;最后对微动探测技术发展及工程应用前景进行展望,为进一步深入研究微动探测技术奠定基础。
3微动探测施工技术
3.1微动探测原理
地球表层时刻存在着的非地震引起的微弱振动称为微动。微动信号属于天然源信号，微动的震源主要来自于自然现象和人类活动。微动没有特定的震源,振动波来自观测点的四面八方，携带有丰富的地球内部信息。
微动探测技术就是通过特有的检波器，通过特定的观测台阵来获取这种天然的微动信号，通过数据处理与分析手段提取面波信号，然后反演获得地下横波速度结构，以探查地质构造的地球物理勘探新技术。
微动是一种由体波和面波组成的复杂振动，并且面波的能量占信号总能量的 70%以上。微动勘探方法就是以平稳随机过程理论为依据，从微动信号中提取面波的频散曲线，通过对频散曲线的反演，获得地下介质的横波速度结构、达到勘探目的的一种地球物理探测方法。
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图1：波速度结构流程图
3.2设备信息
使用IGU-BD3C-5一体化高精度宽频带数字地震仪进行微动数据采集，通过空间自相关法从微动原始数据中逐点提取相速度频散曲线，利用谱比法逐点计算H/V曲线，并对频散曲线及H/V曲线进行综合地球物理反演，给出待测目标体的空间展布信息。微动观测采用各点独立观测、观测台阵等方式进行。
将磁开关靠近采集站上盖LED灯处，红灯亮起后移开（1秒钟后LED开始闪烁），为成功开启。当采集站完成并通过自检->GPS搜索->时钟驯服等开机流程后（自动流程），采集站上LED开始闪烁绿灯，表示采集站被成功开启。
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图2：微动探测设备及使用状态
3.3现场施作
3.3.1布置方式
根据微动探测施工的原理和现场条件，我们对高压铁塔的基础探测采用线性台阵组合形式。每组采用7个地震仪进行布阵，节点间距设置为1米，考虑到铁塔的4个基础均为相同基础，因此每个铁塔只对一个基础进行布阵检查。
依据现场实际情况，羊航线高压铁塔测区布设2组微动测线，分别是一组与基础相交，一组与基础平行的方式布置，类似V字型；顺威线高压线铁塔测区布设3组微动测线，分别是两组与基础相交，一组与基础平行的方式布置；湾铜线高压铁塔测区布设7组微动测线，进行详细的布阵，是我们对基础探测研究的重点。
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图3：羊航线铁塔测区微动测线 图4：顺威线高压线铁塔测区微动测线 图5：湾铜线高压线铁塔测区微动测线
3.2.2现场测量
根据设定的布置台阵进行现场布阵，布阵前需要对地震仪放置位置进行平整，严格控制所有地震仪的高程差不超过0.5m。在使用中需要通过调节设备三个脚钉，使水准气泡位于中心位置。在全部地震仪布置完成后开始进行计时，每组测量时间为15min，在测量期间严禁人员和车辆通过，避免对数据准确性造成影响。在测量期间做好记录，详细记录每一个微动测点（台阵）的数据采集相关信息，包括项目名称、日期、数据采集起止时间（精确到分钟）、微动点编号、施工序号、台阵参数与采集环境信息等。
每组的测量必须在上一组完成后在进行，且每次布置新的台阵时必须注意地震仪的顺序，防止出现数据误差导致计算结果不准确。
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图7：微动探测布置图
3.2.3数据处理
在数据均按照设定方案施工完成后即可进行撤离现场，将磁开关紧贴着采集站上盖B/C处，停留2~3秒，提起磁开关在空中停留0.1~0.5秒，再快速把磁开关贴一下采集站上盖B/C处，LED快速闪烁，为成功关闭。数据分析采用计算机在专业软件下进行分析，分析模式及流程如下：
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图8：数据处理流程图
3.4探测结果
通过数据分析，顺威线、羊航线高压线铁塔铁塔底座在水平方向展布约0.8~1米，竖直方向展布约3~3.5米,深度区间约4~4.5米；湾铜线高压线铁塔底座在水平方向展布约 0.8~1 米，竖直方向展布约 7.5~8 米。
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图8：顺威线、羊航高压线铁塔底座示意图 图9：湾铜线高压线铁塔底座示意图
4 结 论
通过对比探测报告与产权单位提提供的初设数据，微动探测报告的数据与实际的数据接近，误差小，均在相关文件要求范围内。微动探测与常规的开挖进行基础探测相比较，微动探测具有：探测施工时间短；对周边环境无影响；没有施工安全隐患；劳动力及机械设备需求极小；各种工况适应能力强、数据分析快及探测报告准确等特点。在城市老旧城区，不具备机械设备进场施工的环境具有极大的优势。在城市轨道交通施工中能够为众多建构筑物提供准确的基础形式及深度，为建构筑物保护施工提供指导，确保施工安全，避免现场的施工事故的发生和建构筑物发生危险。
参考文献：
[1] 沈雨忆 基于微动探测的江汉盆地浅部土层结构特征研究［D］. 大地测量与地球动力学, 2018, 38(5): 482-486.；
[2] 刘永勤 微动探测技术在轨道交通工程勘察中的应用研究［J］. 工程勘察.2010.（1）；
[3] 李龙飞 地基基础桩基检测技术的探索与应用浅述［J］. 建筑与装饰.2017(01).TU476.16；
[4] 彭明刚 微动探测技术在地铁盾构区间孤石探测中的应用［J］.价值工程.2018(27) -0198-02。
作者简介：
周一男：(1991-)，男，四川仁寿人，工程师，现任职中国水电五局成都地铁19号线土建4工区项目盾构工程部主任，从事市政工程技术管理工作。
杨 崇：（1996-），男，安徽亳州人，技术员，现任职中国水电五局成都地铁19号线土建4工区项目盾构工程部技术员，从事市政工程技术管理工作。