今年6月是第23个全国“安全生产月”,活动主题为“人人讲安全、个个会应急——畅通生命通道”。城市轨道交通事关广大群众切身利益,其施工建设安全尤为重要。广州地铁自1997年一号线开通以来,建设规模逐步扩大,截至目前,已建成运营线路16条,总里程653公里,在建线路13条(段)。地铁施工面临着地下水位变化、地层结构不稳定、地质构造复杂、地下空洞和溶洞等诸多地质风险,如果处理不当将会给地铁安全建设带来巨大挑战。
我院岩土工程专业长期为广州地铁建设提供基础支撑, 不断研发新技术、新方法、新设备,尤其在地铁勘察、三维地质建模和地下病害探测等方面 ,实现对地下地质、地下水文等复杂环境的高效探测、分析和监测,为设计、施工和运营阶段提供准确的数据支持,助力最大程度保障地铁工程的安全建设和稳定运行。
高质量勘察
筑牢地铁设计施工根基
在地铁勘察设计阶段,岩土工程师利用先进的钻探、物探等设备,获取地下岩土的分布、物理性质、结构特征等详细信息,能及时发现地质构造的变化和地质灾害隐患,采取相应的应对措施,保障地铁施工的顺利进行。高质量的勘察资料不仅对地铁隧道的设计、地下结构的支护设计等起着至关重要的支撑作用,还为施工人员选择合适的施工方法和材料提供精准指导,确保施工质量安全。
以我院岩土工程专业承担的“广州市轨道交通十二号线工程KC-7标段(云溪公园站~岭南广场站)”岩土工程勘察任务为例,地铁沿线穿越密集建筑、市政管网、铁路、国家文物保护区等,地质环境十分复杂。
在下穿房屋路段,为查明路线地质,岩土专业使用特别改造设备开展高质量钻探,解决地铁下穿建筑下无法获取地层信息的难题。
在下穿国家文物保护区域,为最大程度降低岩土钻探对文物造成的可能伤害,岩土专业使用地质钻探结合物探方法,最大程度较少钻孔数量,既保护了文物又查明了岩土信息,为地铁施工提供准确的地质资料。




超高密度地震背景噪声探测

超高密度地震背景噪声探测解译剖面

原位测试现场
精细地质三维建模
保障地铁盾构施工安全
盾构法施工在国内城市轨道交通建设中被广泛使用,隧道往往处于比较差的地质条件和复杂的周围环境下,对地铁项目施工安全风险的控制要求很高。
在地下岩土结构复杂多变的情况下,盾构施工往往面临着诸多挑战,如地质灾害风险、地下管线交织等问题。而传统地质数据多以点状、线状的图形展示,无法反映三维全貌,同时勘察、施工协同不足,施工单位难以实时、动态掌握地质情况。
我院自主研发的“盾构掘进施工地上地下一体化平台”在广州市地铁十四号线二期广州火车站-乐岗路区间得到成功的应用,解决了地铁盾构施工中地质、管线、施工等协同问题,极大提高了盾构施工的安全性。

地上地下三维模型
“盾构掘进施工地上地下一体化平台”是基于地质、地上地下建构筑物等数据建立起地上地下一体化三维地质模型,并对盾构掘进施工过程数据进行集中管理而开发的一体化平台。
平台可实时展示隧道周边及掌子面的地质情况,实现不良工程地质条件及复杂工程环境预警,从而保障盾构施工安全,大幅度提高了施工的安全、精准和效率。

盾构掘进施工地上地下一体化平台为盾构施工提供有效的路径规划和施工方案设计
通过评估施工方案在地下岩土中的适用性和安全性,提供最优施工方案选择,最大程度地减少施工风险,提高施工效率。

盾构掘进施工地上地下一体化平台可实现与实际施工情况的实时对比和调整
基于地质模型与实际情况智能比对,及时预警地层突变,保障施工的安全进行。

盾构掘进施工地上地下一体化平台可实现盾构施工数据集成
系统实现了“地质三维系统”与“盾构施工监控系统”的集成,打破信息孤岛,实现全要素、全周期的盾构施工数据集成。
地质雷达探测
高效应对地下病害
当地铁路线穿越岩溶、软土等不良地质和特殊性岩土发育地区时,施工风险极大,易引起不均匀沉降,严重时存在塌陷风险。
利用先进的地质雷达技术,岩土工程师可以快速发现地下空洞、裂缝等隐患,为地面沉降提供准确的预警和预测。及时的监测和预警机制将为地铁建设方提供重要的决策依据,使其能够及时采取有效的措施,保障地铁建设及周边建构物安全。

我院使用GSSI-SIR4000二维地质雷达开展应急抢险工作

IDS三维地质雷达道路检测车
2023年某日,广州某道路地面局部出现轻微沉降和隆起,地下为隧道盾构作业区域,为迅速控制地面沉降,院岩土工程专业接到施工方通知后,第一时间赶赴现场并立即开展地质雷达检测工作。
历经2个小时的外业数据采集、数据处理和数据解译,发现地下疑似存在严重疏松体2处,技术人员将探测结果立即反馈给施工负责人,随后对疑似存在严重疏松体区域进行围蔽,并安排人员开展交通疏导。
施工负责人安排钻机对疑似存在严重疏松体进行打钻验证,结果显示探测结果准确无误,本次探测工作及时查明了地下病害,指导施工单位及时制定加固方案,规避了地下病害体进一步发展,保障了行人车辆安全。

对地质雷达探测的疑似严重疏松体进行打钻验证
未来,我院岩土工程专业还将积极探索人工智能、大数据、物联网、信息化等新兴技术在岩土勘测上的应用,推动地铁勘察设计建设朝着智能化、集约化、高效化、绿色化的方向发展,助力未来城市轨道交通建设的创新与进步,让人们享受更加安全、便捷、高效的出行体验。
供稿|岩土工程研究二所·地质环境调查研究中心
图源|项目组自绘、自摄
技术审核|总工程师办公室
文图编辑|办公室
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原文始发于微信公众号(广州市规划院):【广规有岩】除隐患,保安全,看岩土工程师如何助力保障地铁建设安全|安全生产月