路面地下空洞檢測及修復方案探究

樊 杰

（北京市政路橋管理養護集團有限公司，北京 101300）

現代城鎮區域內復雜多樣化的地下條件，使得地下管線及空洞探測成為一項挑戰，需要精確、高效的技術手段支持。探地雷達技術因其高效性和精確度，已成為地下空洞檢測領域的重要技術之一。

探討和分析北京市某區域內道路地下空洞的檢測及修復方案，強調地質雷達與地理信息系統（GIS）集成技術在此過程中的應用及效益。通過對已有研究成果的分析與整合，指出現有地下空洞檢測技術在特定環境下的局限性與挑戰，尤其是在復雜地質條件和城市化程度高的區域。研究表明，盡管探地雷達技術在地下管線探測中顯示出較高的可行性與效率，但在實際操作中，仍需面對數據處理復雜、解釋困難等問題。此外，綜合使用探地雷達與GIS 集成技術，能夠有效提高地下管線探測的準確率和效率，為地下空洞檢測提供更為詳細的數據支持。

因此，基于地質雷達探測技術與GIS 集成技術，提出一套針對地下空洞檢測與修復的綜合方案。通過實地調查與檢測，結合先進的數據分析方法，設計一系列針對性的修復措施，旨在提高道路基礎設施的安全性與穩定性，減少由地下空洞引發的城市安全風險。研究意義在于，深入探索地下空洞的檢測與修復技術，為城市基礎設施的維護提供科學依據和技術支持，對于促進城市安全管理、提升公共安全水平具有重要價值。

1 現場情況

以北京市某區域內的道路為例，該區域位于北京市中心，周邊以商業建筑、住宅區及交通設施為主，地下管線密集，包括水管、電纜、燃氣管等，地質結構復雜，由于長期承受重載交通及地下水位變化，部分道路出現不同程度的沉降現象，引起公眾與管理部門關注。在此背景下，對該區域內道路進行詳細的現場調查，調查內容主要包括道路表面裂縫、沉降狀況，以及通過地質雷達等技術手段初步評估地下可能存在的空洞。

2 現場調查與檢測

2.1 人工檢測

人工檢測主要側重對道路表面的直接觀察，包括裂縫、沉降及其他可能顯示地下空洞存在的跡象。技術人員通過詳細記錄道路表面狀況，配合測量工具對沉降區域的深度與范圍進行精確測量。此方法的優勢在于直觀、快速，能夠迅速鎖定疑似問題區域，為后續深入檢測提供初步數據支持。

2.2 CCTV 檢測

CCTV 檢測通過將帶有攝像頭的探測器置入地下管道，利用視頻監控技術對管道內部進行實時觀察。此方法特別適用評估地下管線的狀態，識別管道漏洞、破裂或與地下空洞相關的其他異常情況。CCTV 檢測能夠提供管道內部清晰的視覺資料，使技術人員能夠準確判斷地下結構的完整性，進而評估可能對道路穩定性構成威脅的風險點。

2.3 二維地質雷達

二維地質雷達，一種利用電磁波探測地下結構的非破壞性檢測技術，能夠有效穿透地表，探測地下的異常區域，包括空洞、裂隙及其他地下結構。檢測工作通過發送高頻率電磁波并接收其反射波，分析反射波的特性來識別地下的不同介質。電磁波在不同介質中的傳播速度和反射特性的差異，使得技術人員能夠準確地識別地下空洞的位置、大小及形狀。地質雷達探測調查工作量統計見表1。

表1 地質雷達探測調查工作量統計表

兩處存在異常區測線A、測線B，見表2、表3。

表2 測線A 成果表

表3 測線B 成果表

2.4 取樣結果

應用路面結構鉆孔取芯機，調查結果見表4、表5。

表4 地質雷達探測數據成果匯總表

表5 路面結構鉆芯取樣結果匯總表

結果顯示，該區域共有5 個主要的隱患區域，各自展示不同類型的道路下方問題，包括路面沉陷、路面修補需要及路面裂縫。

應用路面結構鉆孔取芯機進行的取樣分析為這些隱患點提供更具體的基層特征信息。取樣結果使得技術人員能夠更加精確地了解每個隱患點下方的土質狀況，為制定修復方案提供科學依據。

例如，路面沉陷通常與基層完整性損壞有關，而鉆孔取樣結果表示基層的具體損壞程度和類型，如水泥與碎石脫空，或者直接到達底層泥土的情況。對于路面修補區域，取樣結果可能指出需要特別注意的基層斷開區域。路面裂縫的區域，則可能通過取樣結果確認裂縫下的基層情況，例如基層是否斷開或基層已碎，以及裂縫對下方土層的影響。

培訓之后，進行集中封閉式的崗位測評。選定同一時間、同一地點，由全部職能科室主任組成的評審團隊各自獨立地根據崗位說明書對所有參評崗位按照評價要素逐一打分，填寫“北醫三院職能部門崗位評價評分表”。

2.5 加長桿改裝鉆孔取芯機

在對區域2 和區域3 初步探查后，采用加長桿改裝的鉆孔取芯機對這兩個區域進行深入探查。此次改裝旨在提高鉆探深度，以便更準確地評估地下隱患點的具體情況，重點研究對于那些初步檢測表明可能存在較深層次問題的區域。

加長桿改裝鉆孔取芯機通過增加鉆探桿的長度，使得鉆探能夠到達更深地層，從而獲取更深層次的地質信息。改裝對于深入理解地下結構，尤其是探測深層隱患點（如較深的空洞或土層不穩定區域）具有重要意義。通過此種方式，技術團隊能夠獲得更加詳細的地質數據，包括土壤類型、土壤密實度、水分含量等。見表6、表7。

表6 區域2 土壤深層探查結果

表7 區域3 土壤深層探查結果

對于區域2，加長桿鉆探的應用表明地下較深處存在一些結構問題，比如基層材料的斷裂或脫空現象，導致路面需修補的根本原因。在區域3，深層鉆探則表明路面沉陷背后更復雜的土質問題，如下方存在較大的空洞或土壤過于疏松。

3 修復方案決策

3.1 問題和原因分析

在對北京市某區域內道路地下空洞檢測及修復方案進行綜合分析時，明確發現路面沉陷與裂縫問題直接關聯于地下空洞的存在及土壤穩定性降低。地質雷達探測及深層土壤探查揭示，地下水活動引發的土壤沖刷是形成地下空洞的主要原因之一。地下管線的老化或泄漏導致水分非均勻分布，影響土壤結構和密實度，是路面沉陷的直接誘因。

具體而言，區域2 與區域3 的土壤深層探查結果顯示，土壤密實度逐層減小、水分含量增加，這些現象表明土壤承載能力下降，直接導致上方路面出現沉陷與裂縫。此外，不均勻的土壤壓縮及地下建設活動引起的直接干擾，加劇路面結構的不穩定性。地下建設活動將改變地下水流向，直接破壞土壤層結構，形成空洞，導致路面沉陷。

同時，路面材料的疲勞與自然老化也是路面問題形成的關鍵因素。長期承受交通荷載和環境因素的影響，路面及其基礎設施的材料強度逐漸降低，加劇路面裂縫和沉陷發生。此過程中，地下水活動與土壤條件的變化起到催化作用，使得原有的微小裂縫或弱點迅速擴展，形成明顯的路面損害。

3.2 修復方案

利用閉路電視（CCTV）檢測技術對所有疑似泄漏或損壞的地下管線進行全面的內部檢查。針對檢測到的管道損壞，采用無開挖修復技術（Cured-in-Place Pipe, CIPP）進行修復。對于嚴重損壞或技術評估認為無法通過內部襯里修復的管道，將進行局部或全面更換。在更換過程中，優先考慮使用具有更高耐久性和抗腐蝕性的材料，如高密度聚乙烯（HDPE）管材，以提高管道系統的長期穩定性和安全性。結合水文地質調查結果，對地下水流動進行調整，可能包括設置排水系統或調整地下水位，以減少地下水對管道及周邊土壤穩定性的潛在威脅。修復完成后，實施長期的管道監測計劃，包括定期使用CCTV 技術檢查管道狀態和實施地下水位監測，確保修復措施的效果，及時發現并處理新的問題。

3.2.2 路基土體加固

采用化學穩定劑，如石灰或水泥，與原土混合，提高土壤的承載力和穩定性。此方法通過改善土壤的物理和化學性質，有效防止水分對土壤的不利影響，減少土壤的可壓縮性。利用深層攪拌機械，在土體中混合硬化劑，形成連續的混凝土攪拌樁，增加土體的整體穩定性。在土壤較為疏松或存在大型空洞的區域，采用預制樁或現場灌注樁對地基進行加固。樁基能夠有效傳遞上部結構的載荷至更深層、更穩定的土層或巖石上，提高地基的整體穩定性。在斜坡穩定性或土壤側向移動控制方面，采用土釘墻和錨固技術進行加固。通過增加土體的抗剪強度，提高土體的穩定性，防止土壤位移。

3.2.3 路面修復

對路面裂縫進行徹底清理后，使用高強度、高彈性的填縫材料進行填補，以防水分滲透和裂縫進一步擴展。對于嚴重沉陷或損壞的路面區域，采取路面銑刨后重鋪的方法。選擇高質量的瀝青混凝土或水泥混凝土材料，根據道路使用情況和預期壽命要求，設計合理的路面結構。在路面局部沉陷不嚴重但需要提高承載力的區域，采用路面加固技術，如在現有路面上施加一層加固層，增加路面的整體強度和耐用性。改善道路兩側及地下的排水系統，確保雨水和地下水能夠及時有效地排除，減少水對路基和路面的侵蝕和損害。

4 結語

基于通過綜合運用現場調查、二維地質雷達探測與加長桿改裝鉆孔取芯機等先進技術，深入分析北京市某區域內道路地下空洞的檢測與修復問題，揭示道路損害的多重原因并提出針對性的修復方案。研究顯示，地下水活動、地下管線老化泄漏、土壤穩定性降低等因素是導致路面沉陷和裂縫的主要原因。基于這些發現，文章提出了包括管道修復、路基土體加固以及路面修復在內的綜合修復策略，旨在從根本上解決問題，恢復道路的穩定性和安全性。