地質雷達在貴陽軌道交通2號線施工災害分析中的應用

付君宜，陳發達，劉歡，王祥

（1.貴州正業工程技術投資有限公司，貴陽 550012；2.貴陽市城市軌道交通集團有限公司，貴陽 550081）

1 引言

工程物理勘探的方法有很多種，按照不同的分類標準其分類亦不相同。按照探測原理，可以分為聲波法（如HSP水平聲波剖面法）、地震波法、電磁波法（如地質雷達法、瞬變電磁法）、電法等；按照預報距離，又可以分為長距離預報和短距離預報法，其中，長距離預報法有地震波反射法、TRT地震反射層析成像法、VSP負視速度法等；短距離預報法有地質雷達法、Beam預報法、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實踐預報中均得到了應用，但總體而言，地震波反射法、地質雷達和瞬變電磁法的應用較為廣泛[1-5]。

2 工程概況

2.1 區間隧道概況

貴陽市軌道交通2號線為南北—東西—南北向骨干線，連接白云區、觀山湖區、老城區（云巖區及南明區）、龍洞堡片區。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 地質與構造

貴陽市軌道交通2號線沿線涉及地層有侏羅系下統自流井群（J1zl）、中統下沙溪廟組（J1x）；三疊系上統二橋組（T3e）、三橋組（T3sq）、三疊系中統改茶組（T2gc）、楊柳井組（T2yl）、松子坎組（T2sz）、三疊系下統安順組（T1a）、大冶組（T1d）、沙堡灣組（T1s）；二疊系上統大隆組（P1d）、長興組（P1c）、二疊系中統龍潭組（P2lt）、二疊系下統茅口組（P1m）棲霞組（P1q）、梁山組（P1l）。地層巖性有砂巖、泥巖、泥頁巖、白云巖、泥質白云巖、灰巖、泥灰巖、溶塌角礫巖、黏土巖、硅質巖及煤層等。

工程區水系均屬烏江水系，地處貓跳河流域。西側、北側發育烏江貓跳河支流，北側為貓跳河；東側、南側均為南明河及其支流。場地地下水類型主要有孔隙水、巖溶裂隙水及巖溶管道水3種類型，富水性較高。孔隙水主要賦存于第四系松散覆蓋層內，主要接受大氣降雨補給，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化裂隙內，主要接受大氣降雨及上游地表及地下水補給；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，主要接受周邊地表水體、大氣降雨及地下水補給。

二橋站（不含）—浣紗路站區間：屬巖溶槽谷地貌，YDK30+020.112~YDK30+950為越嶺隧道段，山體呈渾圓狀，植被發育，多為灌木，地形起伏較大，地面標高1 080.80~1 220.3 m，最大高差60.0 m。YDK30+950~YDK31+507.151段現狀為硬化路面、市西河，地勢總體呈東高西低狀，地面標高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街天橋、民用住宅等，上空有電纜電線，地下管網密集，人口密集，工程環境復雜。

浣紗路站—延安路站：屬巖溶槽谷地貌，地勢較平坦稍有起伏，地勢總體呈西高東低狀。經過多年的人工整治和城市建設，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，無明顯的地形特征。現狀地面標高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，于延安中路和合群路交叉口處接延安路站，周邊建（構）筑物密集，距隧道外輪廓線2.5~8 m，上空有電纜電線，地下管網密布，人流、車流量大，工程環境較復雜。

延安路站—省醫站：擬建區間場地范圍內地下各種管線密布，但均位于隧道結構頂板之上，施工一般對其影響較小。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。區間隧道沿寶山南路下方敷設，管線復雜，有雨水、污水、電信、電力、給水、燃氣等，其中影響較大者為1根φ600 mm污水管，位于隧道拱頂，橫跨隧道敷設，與隧道凈距為1.8 m。

省醫站至觀水路站區間：屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現狀為硬化路面，地勢總體較平緩，地面標高1 073.19~1 079.04 m，最大高差約5.0 m，地表建（構）筑物密集，分布蟠桃宮立交橋、人行過街天橋等，地下管線密集，工程周邊環境復雜。

觀水路站至一期終點站區間：屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現狀為硬化路面，地勢總體較平緩，地面標高1 044.4~1 067.76 m，最大高差約24.0m，最低點位于南明河，地表建（構）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街通道等，地下管線密集，工程周邊環境復雜。

觀水路站出站后，下穿寶山南路團坡橋及南明河，沿寶山南路敷設，后下穿油榨街既有地下過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）筑物及管線密集，人流、車流量大。在YDK36+376~YDK36+403、YDK36+438~YDK36+466段下穿團坡橋及南明河兩側的截污管。YDK37+210~YDK37+270段下穿既有油榨街地下人行通道。區間范圍內管線眾多，但大多位于隧道結構頂板之上，對隧道施工影響較小。

3 觀水路站—油榨街站區間隧道案例

據地質資料顯示，觀水路站—油榨街區間范圍內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安順組白云巖，區間范圍內發育南明河斷層，巖層總體呈單斜狀。南明河斷層為一逆斷層，該斷層在擬建場地內與線路相交于YDK36+420處，交角約87°，線路以區間隧道通過，斷層兩盤均為三疊系安順組白云巖。區間段屬巖溶槽谷地貌，沿線地面現狀為硬化路面，地勢總體較平緩，地面標高1 044.4~1 067.76 m，最大高差約24.0 m，最低點位于南明河。區間在YDK36+403~+438段下穿南明河，河內常年有水，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，根據相關資料，兩百年一遇洪水位標高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，地下水為埋深標高1 047.97~1054.36 m。本段周邊建（構）筑物密集，人流、車流量大，地下各種管線密布，但均位于隧道結構頂板之上，施工一般對其影響較小。

2020年9月15 日，觀油區間右線里程YDK36+635段團坡橋加油站綠化帶塌陷，選用了地質雷達對測區進行探測。根據現場施工條件，本次地質雷達布置4條測線，測線布置及異常區域如圖1所示，探測里程YDK36+620~YDK36+650。

圖1 觀水路站—油榨街站地質雷達測線布置示意圖

由圖1可見，雷達異常在平面成果圖上投影集中于一處，異常主要集中在測線R2~R3里程YDK36+634~YDK36+638段，判斷該區域地層存在脫空及富水的情況。根據現場采集的地質雷達數據，對地質雷達測線繪制成果剖面圖，如圖2所示。

圖2 里程YDK36+620～YDK36+650段地質雷達成果剖面圖

由圖2可得測線范圍內，測線R2里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~3 m存在異常，塌陷區域附近振幅較強，結果顯示區域長約4 m，寬約2 m同相軸雜亂且伴隨多次強反射信號，存在地下空腔及富水的情況；測線R3里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~2.7 m存在異常，塌陷區域附近振幅較強，結果顯示區域長約4 m，寬約2 m同相軸不連續，存在地下空腔。

4 結論

根據巖土勘察報告顯示，觀油區間隧道右線里程YDK36+635處覆蓋層厚度為7.8 m，覆蓋層以下為中風化白云巖，地下水位線位于隧道上方。根據地質雷達成果剖面圖顯示在測線S2~S3里程YDK36+634~YDK36+638段地表以下1.2~3 m的深度范圍內存在異常，塌陷區域附近振幅較強，結果顯示區域長約4 m，寬約2 m同相軸不連續，存在地下空腔。該塌陷區域附近存在地下橫穿馬路的排洪通道，前期地表出現的塌陷也是由于地下排洪溝的滲漏造成土體發生遇水軟化且不斷被沖刷掏蝕導致地表脫空，后經灌漿加固后未對排洪溝進行修復疏通，加之近期連續不斷的強降雨導致雨水不斷沖刷綠化帶附近的土體，最終導致綠化帶塌陷的險情。隧道開挖過程中存在大量抽排水或涌水情況，或出現隧道支護結構變形較大情況，或出現地面沉降或塌陷情況時，將對地下管網造成一定影響，致使其沉降或破損，反過來管網的滲漏（自來水和雨污水）將加劇地面沉降或塌陷。