SSP地震散射與二維探地雷達在淺埋深地下病害體探測中的對比分析

陳宗剛，孟 磊，趙越順，胡海澤

中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065

隨著城市經濟和建設的不斷發展，地下空間的利用率越來越高，使得城市地下空間也越來越復雜。近年來，城市塌陷事故頻發，對城市安全和人民群眾的生命財產安全構成了重大威脅。為了確保人民群眾的生命財產安全，對城市地下病害體進行排查檢測已經成為學術界的研究熱點。

目前，探測地下病害體的主要物探方法有高密度電法、瞬變電磁法、地震映像法、雙頻激電法、天然源面波法等，各有優缺點。SSP地震散射技術[1]和探地雷達[2]作為新型的地球物理探測方法，具有高效、無損、分辨率高等優勢，被廣泛應用于城市地下病害體的探測中。文章針對這兩種技術進行試驗和實際資料處理，發現二者對不同埋深地質體的分辨率不同。對于深圳市某項目，探地雷達更適用于該地區的地下病害體探測，能滿足項目需求，并且對成果采用蛇眼內窺鏡驗證，確定探地雷達在該地區的探測是有效的、可信的。

1 技術方法試驗

1.1 埋深較深管道的探測

對深圳市某工區一管徑為1500mm、埋深為9m的管道進行探測。對橫切管道進行探測，經處理得到SSP地震散射成果圖，如圖1所示。對相對里程9～20m段進行探地雷達掃描，成果如圖2所示。

圖1 地層波速分布圖與地質偏移圖

圖2 相對里程9～20m探地雷達剖面圖

從圖1可知，在測線的相對里程9～11.5m處的9～10.5m深度內為低速異常區，在對應的偏移圖像中，波阻抗先降低后升高，推測此處為管道所在位置。

從圖2可知，在深度4m以下未采集到有效信號，無法判斷異常。經與已知管道位置進行核對得出，SSP地震散射成果與已知管道位置（埋深9m）相對應。

1.2 埋深較淺管道的探測

對深圳市某工區一管徑為300mm，埋深1.15m的管道進行探測。對橫切管道進行探測，經過處理得到SSP地震散射成果圖，如圖3所示。對相對里程10～17m段進行探地雷達掃描，經處理得到探地雷達剖面圖，如圖4所示。

從圖3可知，在相對里程11～15m埋深0～1m處存在低波阻抗層位，但其埋深與現場不符，無法判斷異常是否為管道；而根據圖4的雷達剖面可知，在相對里程13～15m埋深1.1m處存在較強的電磁波反射，與周圍的介質形成明顯的異常特征，可判斷此處為管線的特征反映，與已知管道相對應。

圖3 地層波速分布圖與地質偏移圖

圖4 相對里程10～17m探地雷達剖面圖

在深圳市某項目中，管道埋深均為0.6～3.1m，因此選擇探地雷達對該項目排水管線周邊的地下病害體進行探測。

2 應用實例

深圳市某區項目，需對地下排水管道周邊空洞塌陷隱患進行探測，對排水管道內窺檢測存在破裂、滲漏結構性缺陷且等級為3、4級的管段位置進行地下病害體探測。項目探測成果如圖5所示。

圖5 某一測線的雷達剖面圖

圖5為該廠區某一管段（存在4級破裂缺陷）的雷達剖面圖，在相對里程樁號6～10m埋深0.5～0.8m處整體振幅加強，內部波形結構雜亂，可判斷地下空間存在不密實疏松土體。對此處異常體采用蛇眼內窺鏡進行驗證，如圖6所示。在打孔的過程中，在0.5m處存在掉鉆現象，內窺視頻及照片顯示，在深度0.6～0.9m處，底層呈現薄層狀，顆粒間隙較大，存在不密實狀況，說明判斷的不密實體與實際相符，如圖7所示。

圖6 鉆孔蛇眼內窺鏡檢查疑似疏松體

圖7 鉆孔蛇眼內窺鏡檢查疑似空洞

該廠區其他段管道（存在4級滲漏缺陷）的探地雷達剖面如圖8所示。從圖8可知，在相對里程8.5～12.5m處埋深0.45～1.5m處，整體振幅加強，繞射波明顯，多次波發育，反射波組呈倒懸雙曲線形態，可判斷此處為地下空間疑似空洞。對此異常采用蛇眼內窺鏡進行驗證，在蛇眼內窺鏡從孔口下放至0.45m處時，可見明顯空洞。

圖8 某一其他測線的雷達剖面圖

3 結束語

在深圳市某項目管道周邊進行探地雷達掃描，對于推斷出的松散體、空洞，經蛇眼內窺鏡驗證，與實際相符，說明探地雷達可有效探測該項目區域的地下病害體，能為該項目區域的地下空間的安全保駕護航。