吴灿培

(深圳市鹏城水务技术有限公司，广东 深圳 518000)

深圳市在2013年接连发生了几次较大的地面坍塌事故：3月26日福田区景洲大厦通道地面坍塌事故(1人死亡)；5月20日横岗华茂工业园路面坍塌事故(5人死亡)；6月25日南山区粤海街道一小区门口路面塌陷(2人轻伤)；8月4日龙华新区一小区门口地面塌陷(3人轻伤)；8月17日盐葵路路面塌陷事故(1人轻伤)等[1-3]。

造成地面坍塌事故的因素是多方面的，且具有一定的相关性，往往各因素间相互影响、产生连锁反应，进而引发地面坍塌[4]。由深圳市规划国土委组织有关专家对地面坍塌事故分析认为，近期深圳市地面坍塌主要是由非自然因素导致。其形成原因有：由于管渠自身建设(包括河道暗渠化、管道敷设等)或其他地下工程(轨道建设、基坑开挖、顶管施工等)导致管道破裂，水在地下流动时对土壤产生侵蚀，进而形成地下空洞，或由于地下工程建设影响直接形成地下空洞，并最终造成地面坍塌[5]。

1 工程概况

研究区对排水管道坍塌隐患的探测范围根据排水管网的重要性以及其发生安全事故时的危害程度进行确定。本研究以深圳市坪山新区的深汕大道、丹梓大道、龙兴南路、锦绣东路、人民中路、秀沙路、梓兴路、吉康路、新东路、宝梓北路、光祖北路、人民路、明冠一路、梓横西路、秀新路、梓兴路、城兴路、吉梓路、兰景路、联裕路、宏发路、宜卓路、宜卓一巷路、新兴路、狮岭路、翠景路等市政道路排水管道的坍塌隐患进行探测。探测重点范围为市政主干道管线、工业区排水管网等区域。研究区排水管道主要埋设于第四系松散覆盖土层中，该区分布的松散土类型包括人工填土(Qml)，冲洪积黏性土、砂性土层(Qal+pl)，坡残积黏性土类(Qdl+el)。

2 地质雷达检测方法

2.1 地质雷达原理及数据处理流程

市政排水管道坍塌隐患探测的地球物理探测目前还没有一套成熟的方法，由于城市探测施工环境的独特性，与野外环境存在的最大差别是城市建筑物林立、地面人来车往、地表为混凝土或沥青层覆盖，地下又有各种电缆、管道等埋设物，电磁及震动干扰都较大，给物探的外业施工和数据的采集处理均带来不便。经综合考虑本研究采用地质雷达法进行管道坍塌隐患的探测。

地质雷达数据处理流程为：数据解编→剔除直流漂移→静校正→增益控制(突出深部信号)→抽取平均道→一维带通滤波→滑动平均→输出时间剖面图→根据速度分析进行时深转换。

2.2 场区地球物理条件分析

研究区地质雷达探测场区内从上到下依次为人工填土层、第四系残坡积层、燕山期花岗岩和石炭系灰岩，残坡积层中的黏土和砂砾石含量有一定差异，而下伏基岩均为花岗岩。表1为本场区主要工程地质岩土体的介质的物性参数。

表1 部分岩土介质的物性参数

综合场地地质条件及表1中物性参数可见，场区内第四系黏土层、砂砾质黏土层与花岗岩之间，无论在介电常数、电阻率以及地震波纵横速度等方面均存在较明显的差异。如果场区内存在有土洞、淘空等塌陷地质隐患，由于空气、水的物性参数与第四系地层及花岗岩之间存在着更为明显的差异，这为地球物理勘察提供了较好的物性条件。

2.3 地质雷达测线布置

对地质雷达使用之前，需对研究区进行测试布置，布置要求如下：

(1)对管径小于1000 mm的污水管、雨水管、混流管在管道正上方布置一条地质雷达测线进行探测，探测深度根据管道埋深确定，要求探测深度不小于管底埋深。

(2)对管径大于等于1000 mm的污水管、雨水管、混流管及箱涵除在顶部布设一条地质雷达测线外，应在管涵两侧边缘0.2～0.5 m位置布设两条地质雷达测线，查明管涵两侧是否有空洞或不密实区发育。

(3)对管涵养护单位已查明的安全隐患点，应根据隐患点类型和管涵规模布置网格状测线进行重点勘察，具体测线布置情况应根据实际情况进行布设。

(4)对地质雷达探测结果初步分析后圈定的异常位置，应根据异常规模和性质提交管涵养护单位进行QV或CCTV探测验证。

结合现场实际情况，在现场用亚米级GPS和皮尺结合井盖的位置现场放出测线位置，并对物探测线控制点使用红油漆进行标注。物探测线在平面图上的误差要小于1 mm，绝对误差要求小于20 cm。如遇障碍物无法穿越需要偏移测线位置时应做好记录。

3 地质雷达探测结果分析

3.1 地质雷达异常解释判别

地质雷达法的解释主要是在数据处理后，通过波的对比追踪出同相轴及其反射情况来进行对比解释。

(1)强相位对比。对于良好的反射层位，波形横向变化稳定，连续特征明显，可选其中最强的相位对比。

(2)多相位对比。当反射层两边岩性或地质结构变化时，回引起波形变化，各相位的强弱关系也会改变，若只追踪强相位，将使对比中断，则可同时追踪一个波几个相位互相参照，使对比继续下去。

(3)波组和波系对比。相距较近的两个以上的复合波在地质结构较稳定时，干涉特征很少改变，对比易于探测，利用波组和波系进行对比，可以更全面考虑层组间的关系，准确的探测和追踪反射波。

(4)干涉带对比和相邻剖面对比。

3.2 坍塌隐患探测结果分析

本次施工测线在地下管涵上方的中心和管涵两侧1 m左右的上方，局部由于场地的限制而被迫进行了一些偏移，通过对地质雷达探测数据的处理解释及分析，将本次地质雷达探测的异常分两类：土体不密实或空洞区的范围、土体不密实区，目前共发现地质雷达异常74个，其中空洞或不密实区21个，不密实区或富水带53个。各片区道路地质雷达探测部分典型异常分布情况，如图1～图4所示。

图1 2号隐患地质雷达剖面图

图2 3号隐患地质雷达剖面图

图3 9号隐患地质雷达剖面图

图4 12号隐患地质雷达剖面图

4 结 论

本研究基于地质雷达技术完成了深圳市坪山区深汕公路、丹梓大道、龙兴南路、等主要市政道路排水管涵坍塌隐患探测，雷达测线共计479 625.29 m。发现地质雷达异常73个，其中20个空洞或不密实区，53个不密实区或富水带。可对空洞或不密实区较多地段的地下排水管道应做定期检查，防止因管道损坏，造成进一步的水土流失。