地質(zhì)雷達(dá)在貴陽(yáng)軌道交通2號(hào)線施工災(zāi)害分析中的應(yīng)用

付君宜，陳發(fā)達(dá)，劉歡，王祥

（1.貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司，貴陽(yáng) 550012；2.貴陽(yáng)市城市軌道交通集團(tuán)有限公司，貴陽(yáng) 550081）

1 引言

工程物理勘探的方法有很多種，按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)其分類(lèi)亦不相同。按照探測(cè)原理，可以分為聲波法（如HSP水平聲波剖面法）、地震波法、電磁波法（如地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法）、電法等；按照預(yù)報(bào)距離，又可以分為長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)和短距離預(yù)報(bào)法，其中，長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)法有地震波反射法、TRT地震反射層析成像法、VSP負(fù)視速度法等；短距離預(yù)報(bào)法有地質(zhì)雷達(dá)法、Beam預(yù)報(bào)法、HSP水平聲波剖面法、陸地聲吶法等。上述方法在隧道超前探測(cè)實(shí)踐預(yù)報(bào)中均得到了應(yīng)用，但總體而言，地震波反射法、地質(zhì)雷達(dá)和瞬變電磁法的應(yīng)用較為廣泛[1-5]。

2 工程概況

2.1 區(qū)間隧道概況

貴陽(yáng)市軌道交通2號(hào)線為南北—東西—南北向骨干線，連接白云區(qū)、觀山湖區(qū)、老城區(qū)（云巖區(qū)及南明區(qū)）、龍洞堡片區(qū)。其中，觀水路站—油榨街站右線起訖里程為YDK36+126.948~YDK36+931.606，左線起訖里程為ZDK36+126.948~ZDK36+931.606，區(qū)間線間距13.5~14 m，軌面埋深10.5~34.0 m，為單洞單線隧道，采用礦山法施工。

2.2 地質(zhì)與構(gòu)造

貴陽(yáng)市軌道交通2號(hào)線沿線涉及地層有侏羅系下統(tǒng)自流井群（J1zl）、中統(tǒng)下沙溪廟組（J1x）；三疊系上統(tǒng)二橋組（T3e）、三橋組（T3sq）、三疊系中統(tǒng)改茶組（T2gc）、楊柳井組（T2yl）、松子坎組（T2sz）、三疊系下統(tǒng)安順組（T1a）、大冶組（T1d）、沙堡灣組（T1s）；二疊系上統(tǒng)大隆組（P1d）、長(zhǎng)興組（P1c）、二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M（P2lt）、二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）棲霞組（P1q）、梁山組（P1l）。地層巖性有砂巖、泥巖、泥頁(yè)巖、白云巖、泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r、溶塌角礫巖、黏土巖、硅質(zhì)巖及煤層等。

工程區(qū)水系均屬烏江水系，地處貓?zhí)恿饔?。西?cè)、北側(cè)發(fā)育烏江貓?zhí)又Я?，北?cè)為貓?zhí)樱粬|側(cè)、南側(cè)均為南明河及其支流。場(chǎng)地地下水類(lèi)型主要有孔隙水、巖溶裂隙水及巖溶管道水3種類(lèi)型，富水性較高。孔隙水主要賦存于第四系松散覆蓋層內(nèi)，主要接受大氣降雨補(bǔ)給，局部為上層滯水；巖溶裂隙水含量較豐富，主要賦存于碳酸鹽巖的風(fēng)化裂隙內(nèi)，主要接受大氣降雨及上游地表及地下水補(bǔ)給；巖溶管道水含水量較豐富，主要賦存于碳酸鹽巖的巖溶管道內(nèi)，主要接受周邊地表水體、大氣降雨及地下水補(bǔ)給。

二橋站（不含）—浣紗路站區(qū)間：屬巖溶槽谷地貌，YDK30+020.112~YDK30+950為越嶺隧道段，山體呈渾圓狀，植被發(fā)育，多為灌木，地形起伏較大，地面標(biāo)高1 080.80~1 220.3 m，最大高差60.0 m。YDK30+950~YDK31+507.151段現(xiàn)狀為硬化路面、市西河，地勢(shì)總體呈東高西低狀，地面標(biāo)高1 062.81~1 073.32 m，最大高差約11.0 m。越嶺段既有建筑物較少，僅分布有碧云山莊、防空洞，其他地段分布既有過(guò)街天橋、民用住宅等，上空有電纜電線，地下管網(wǎng)密集，人口密集，工程環(huán)境復(fù)雜。

浣紗路站—延安路站：屬巖溶槽谷地貌，地勢(shì)較平坦稍有起伏，地勢(shì)總體呈西高東低狀。經(jīng)過(guò)多年的人工整治和城市建設(shè)，以前的溝、塘、洼地等已被填埋，地表已被建筑物、道路、綠地等覆蓋，無(wú)明顯的地形特征。現(xiàn)狀地面標(biāo)高1 061~1 068 m，高差1~4 m。線路出紫林庵站后，沿延安中路下敷設(shè)，于延安中路和合群路交叉口處接延安路站，周邊建（構(gòu)）筑物密集，距隧道外輪廓線2.5~8 m，上空有電纜電線，地下管網(wǎng)密布，人流、車(chē)流量大，工程環(huán)境較復(fù)雜。

延安路站—省醫(yī)站：擬建區(qū)間場(chǎng)地范圍內(nèi)地下各種管線密布，但均位于隧道結(jié)構(gòu)頂板之上，施工一般對(duì)其影響較小。下穿中山東路與寶山南路地下通道及上跨電力隧道，隧頂距地下通道底板為6.9 m，隧底距電力隧道頂部3.3 m。區(qū)間隧道沿寶山南路下方敷設(shè)，管線復(fù)雜，有雨水、污水、電信、電力、給水、燃?xì)獾龋渲杏绊戄^大者為1根φ600 mm污水管，位于隧道拱頂，橫跨隧道敷設(shè)，與隧道凈距為1.8 m。

省醫(yī)站至觀水路站區(qū)間：屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現(xiàn)狀為硬化路面，地勢(shì)總體較平緩，地面標(biāo)高1 073.19~1 079.04 m，最大高差約5.0 m，地表建（構(gòu)）筑物密集，分布蟠桃宮立交橋、人行過(guò)街天橋等，地下管線密集，工程周邊環(huán)境復(fù)雜。

觀水路站至一期終點(diǎn)站區(qū)間：屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現(xiàn)狀為硬化路面，地勢(shì)總體較平緩，地面標(biāo)高1 044.4~1 067.76 m，最大高差約24.0m，最低點(diǎn)位于南明河，地表建（構(gòu)）筑物密集，均距離隧道輪廓有一定距離，地下分布油榨街地下過(guò)街通道等，地下管線密集，工程周邊環(huán)境復(fù)雜。

觀水路站出站后，下穿寶山南路團(tuán)坡橋及南明河，沿寶山南路敷設(shè)，后下穿油榨街既有地下過(guò)街通道及市南路高架橋，止于油榨街紅星美凱龍一帶，周邊建（構(gòu)）筑物及管線密集，人流、車(chē)流量大。在YDK36+376~YDK36+403、YDK36+438~YDK36+466段下穿團(tuán)坡橋及南明河兩側(cè)的截污管。YDK37+210~YDK37+270段下穿既有油榨街地下人行通道。區(qū)間范圍內(nèi)管線眾多，但大多位于隧道結(jié)構(gòu)頂板之上，對(duì)隧道施工影響較小。

3 觀水路站—油榨街站區(qū)間隧道案例

據(jù)地質(zhì)資料顯示，觀水路站—油榨街區(qū)間范圍內(nèi)上覆第四系人工填土、紅黏土，第四系覆蓋層厚度約2.2~13.0 m，下伏基巖為三疊系下統(tǒng)安順組白云巖，區(qū)間范圍內(nèi)發(fā)育南明河斷層，巖層總體呈單斜狀。南明河斷層為一逆斷層，該斷層在擬建場(chǎng)地內(nèi)與線路相交于YDK36+420處，交角約87°，線路以區(qū)間隧道通過(guò)，斷層兩盤(pán)均為三疊系安順組白云巖。區(qū)間段屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現(xiàn)狀為硬化路面，地勢(shì)總體較平緩，地面標(biāo)高1 044.4~1 067.76 m，最大高差約24.0 m，最低點(diǎn)位于南明河。區(qū)間在YDK36+403~+438段下穿南明河，河內(nèi)常年有水，河面寬約35.0 m，勘察期間水深約0.5~2.0 m，河床凹凸不平，最大高差約4.0 m，根據(jù)相關(guān)資料，兩百年一遇洪水位標(biāo)高1 051.388 m。而地下水埋深一般在隧道洞身頂板以上6.0~15.0 m范圍內(nèi)，地下水為埋深標(biāo)高1 047.97~1054.36 m。本段周邊建（構(gòu)）筑物密集，人流、車(chē)流量大，地下各種管線密布，但均位于隧道結(jié)構(gòu)頂板之上，施工一般對(duì)其影響較小。

2020年9月15 日，觀油區(qū)間右線里程YDK36+635段團(tuán)坡橋加油站綠化帶塌陷，選用了地質(zhì)雷達(dá)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，本次地質(zhì)雷達(dá)布置4條測(cè)線，測(cè)線布置及異常區(qū)域如圖1所示，探測(cè)里程YDK36+620~YDK36+650。

圖1 觀水路站—油榨街站地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線布置示意圖

由圖1可見(jiàn)，雷達(dá)異常在平面成果圖上投影集中于一處，異常主要集中在測(cè)線R2~R3里程YDK36+634~YDK36+638段，判斷該區(qū)域地層存在脫空及富水的情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)，對(duì)地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線繪制成果剖面圖，如圖2所示。

圖2 里程YDK36+620～YDK36+650段地質(zhì)雷達(dá)成果剖面圖

由圖2可得測(cè)線范圍內(nèi)，測(cè)線R2里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~3 m存在異常，塌陷區(qū)域附近振幅較強(qiáng)，結(jié)果顯示區(qū)域長(zhǎng)約4 m，寬約2 m同相軸雜亂且伴隨多次強(qiáng)反射信號(hào)，存在地下空腔及富水的情況；測(cè)線R3里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~2.7 m存在異常，塌陷區(qū)域附近振幅較強(qiáng)，結(jié)果顯示區(qū)域長(zhǎng)約4 m，寬約2 m同相軸不連續(xù)，存在地下空腔。

4 結(jié)論

根據(jù)巖土勘察報(bào)告顯示，觀油區(qū)間隧道右線里程YDK36+635處覆蓋層厚度為7.8 m，覆蓋層以下為中風(fēng)化白云巖，地下水位線位于隧道上方。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)成果剖面圖顯示在測(cè)線S2~S3里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~3 m的深度范圍內(nèi)存在異常，塌陷區(qū)域附近振幅較強(qiáng)，結(jié)果顯示區(qū)域長(zhǎng)約4 m，寬約2 m同相軸不連續(xù)，存在地下空腔。該塌陷區(qū)域附近存在地下橫穿馬路的排洪通道，前期地表出現(xiàn)的塌陷也是由于地下排洪溝的滲漏造成土體發(fā)生遇水軟化且不斷被沖刷掏蝕導(dǎo)致地表脫空，后經(jīng)灌漿加固后未對(duì)排洪溝進(jìn)行修復(fù)疏通，加之近期連續(xù)不斷的強(qiáng)降雨導(dǎo)致雨水不斷沖刷綠化帶附近的土體，最終導(dǎo)致綠化帶塌陷的險(xiǎn)情。隧道開(kāi)挖過(guò)程中存在大量抽排水或涌水情況，或出現(xiàn)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大情況，或出現(xiàn)地面沉降或塌陷情況時(shí)，將對(duì)地下管網(wǎng)造成一定影響，致使其沉降或破損，反過(guò)來(lái)管網(wǎng)的滲漏（自來(lái)水和雨污水）將加劇地面沉降或塌陷。