地質(zhì)雷達(dá)在地鐵基坑底隱伏巖溶探測中應(yīng)用

地鐵施工擾動對周圍巖土體以及構(gòu)筑物存在影響,為查明其影響程度以便進(jìn)行相應(yīng)加固處理措施,有必要在地鐵施工過程及之后進(jìn)行勘查工作.地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為無損、快速、有效地勘查技術(shù)在城市地鐵勘查中得到廣泛應(yīng)用.作者運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對深圳地鐵9111某標(biāo)段進(jìn)行探測工作,取得良好的勘查效果.

隨著工程建設(shè)質(zhì)量的提高和施工環(huán)境的日益復(fù)雜,物探技術(shù)的精度和可靠性的要求越來越高,單一的物探方法很難滿足要求。本文采用地質(zhì)雷達(dá)與地震映像法相結(jié)合的綜合物探技術(shù),以宜萬鐵路某一隧道內(nèi)的巖溶及裂隙帶的成功探測為例,證實(shí)了該方法在鐵路隧道底部隱伏巖溶勘查中的可行性和有效性。

巖溶地形的有效勘察是保證巖溶地區(qū)工程施工安全與質(zhì)量的重要因素。從應(yīng)用條件來看,地質(zhì)雷達(dá)方法較其它地球物理方法更適應(yīng)淺層復(fù)雜巖溶地形的勘察。這里介紹了地質(zhì)雷達(dá)在巖溶地形勘察中的工作原理和方法,分析了在巖溶地區(qū)雷達(dá)波的傳播特點(diǎn)與曲線特征,結(jié)合工程實(shí)例,探討了地質(zhì)雷達(dá)在巖溶地形勘察中的應(yīng)用。經(jīng)分析認(rèn)為,該技術(shù)能夠有效地完成巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察工作,有較好的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。

在我國南方城市建設(shè)中,作為承載建筑物的灰?guī)r、白云巖等硬質(zhì)巖層往往發(fā)育大小、深度不一的溶洞。為確保城市建筑安全,迫切需要查明建設(shè)場地內(nèi)巖溶發(fā)育情況。南方某小區(qū)巖溶發(fā)育深度大多位于地下10m以淺,巖洞規(guī)模從0.7～2.1m不等。通過地質(zhì)雷達(dá)試驗(yàn),確定施工參數(shù)為:頻率80hz,測線14條,線距5m,點(diǎn)距0.3m,。根據(jù)各測線剖面圖圈定的異常,確認(rèn)小區(qū)21#樓范圍內(nèi)主要有3個小溶洞,其中1個深度為6.5～9m,另2個深度為4～7m。

文中通過采用低頻地質(zhì)雷達(dá)天線對巖溶地區(qū)的隧道基底探測,并結(jié)合加深炮孔進(jìn)行驗(yàn)證,證明了該法是對隧底巖溶探測有效的、可行的方法。對比目前大面積采用釬探,地質(zhì)雷達(dá)方法可大大節(jié)省人力物力、減小對施工的影響,并可大大增加探測深度,在目前技術(shù)和設(shè)備水平條件下最優(yōu)的隧底探測方法。

目前已經(jīng)有多種地球物理方法可以用于巖溶的勘察,但是就隧道基底巖溶的勘察,考慮到工作場地的限制,一般而言,地質(zhì)雷達(dá)就是首選的探測技術(shù)。本文簡要介紹了地質(zhì)雷達(dá)的工作原理,分析了地質(zhì)雷達(dá)在隧道基底巖溶探測的可行性;介紹了在隧道工程施工的環(huán)境中,人為干擾源及地下巖溶異常圖像的識別方法;并通過實(shí)例及鉆探驗(yàn)證來證實(shí)這一識別方法的可靠性。本文還總結(jié)了地質(zhì)雷達(dá)法探測隧底巖溶的方法及注意事項。

通過對地質(zhì)雷達(dá)物探技術(shù)的介紹和運(yùn)用,探明了地鐵區(qū)間隧道地下管線的位置、材質(zhì)及埋置深度,為施工單位乃至設(shè)計人員提供詳細(xì)的信息,用于指導(dǎo)施工和變更設(shè)計,有效避免事故的發(fā)生,且獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

以某地鐵隧道超前地質(zhì)預(yù)報為工程實(shí)例,應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù),在分析了地質(zhì)雷達(dá)工作原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合前期勘察和施工現(xiàn)場情況,對掌子面前方的破碎帶和含水層進(jìn)行了準(zhǔn)確預(yù)報,驗(yàn)證了地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報的準(zhǔn)確性,并根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的原理,對其應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)給出了建議。

地質(zhì)雷達(dá)對地下空洞等異常地質(zhì)的探測成果可有效避免城市地鐵建設(shè)對周邊環(huán)境和施工安全產(chǎn)生的不良影響。本文介紹了地質(zhì)雷達(dá)的構(gòu)成和測量原理,利用地質(zhì)雷達(dá)對城市地鐵建設(shè)途經(jīng)部分路段地下地質(zhì)情況進(jìn)行了探測,針對探測成果對地下空洞位置、深度、面積等基礎(chǔ)地理信息資料進(jìn)行了分析,為制定地下空洞處理方案和消除工程施工安全隱患提供了保障。

在巖溶隧道施工中,對掌子面前方一定范圍內(nèi)的地質(zhì)情況,進(jìn)行超前探測和預(yù)報是保證隧道施工安全的有效措施。該文介紹了地質(zhì)雷達(dá)的原理及方法,并結(jié)合實(shí)際工程,通過地質(zhì)雷達(dá)掃描特征的具體分析和隧道實(shí)際開挖現(xiàn)場跟蹤,對巖溶隧道不良地質(zhì)進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報。實(shí)例表明采用地質(zhì)雷達(dá)對隧道開挖中可能遇到的溶洞、斷層、含水裂隙等不良地質(zhì)體有較好的預(yù)測效果。該文對類似的隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作具有一定的指導(dǎo)意義。

在巖溶隧道施工中,對掌子面前方一定范圍內(nèi)的地質(zhì)情況,進(jìn)行超前探測和預(yù)報是保證隧道施工安全的有效措施。該文介紹了地質(zhì)雷達(dá)的原理及方法,并結(jié)合實(shí)際工程,通過地質(zhì)雷達(dá)掃描特征的具體分析和隧道實(shí)際開挖現(xiàn)場跟蹤,對巖溶隧道不良地質(zhì)進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報。實(shí)例表明采用地質(zhì)雷達(dá)對隧道開挖中可能遇到的溶洞、斷層、含水裂隙等不良地質(zhì)體有較好的預(yù)測效果。該文對類似的隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作具有一定的指導(dǎo)意義。

巖溶隧道中溶洞發(fā)育存在復(fù)雜性,對其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測是隧道安全施工的重要保障.在簡述地質(zhì)雷達(dá)基本工作原理基礎(chǔ)上,探討了地質(zhì)雷達(dá)探測溶洞的可行性,并介紹了地質(zhì)雷達(dá)的探測技術(shù)和測量方法.文章依托牛旺三號隧道,采用地質(zhì)雷達(dá)sir-3000對隧道現(xiàn)場掌子面采集數(shù)據(jù),并結(jié)合施工現(xiàn)場開挖進(jìn)行驗(yàn)證.現(xiàn)場開挖情況與預(yù)報結(jié)果基本吻合,表明地質(zhì)雷達(dá)在巖溶隧道超前預(yù)報中的準(zhǔn)確性.溶洞對應(yīng)的地質(zhì)雷達(dá)波形圖有明顯的特征:反射波以低頻波為主,同相軸錯斷,振幅明顯增強(qiáng),并伴隨弧形繞射現(xiàn)象.

巖溶地區(qū)隧道施工中對掌子面前方一定范圍的地質(zhì)情況進(jìn)行超前預(yù)報是保證隧道施工安全的關(guān)鍵。六宜高速公路共有33座隧道,均處于巖溶地區(qū)。在建設(shè)過程中均采用了地質(zhì)雷達(dá)對隧道進(jìn)行全程跟蹤超前地質(zhì)預(yù)報,針對地質(zhì)雷達(dá)的特點(diǎn),總結(jié)了地質(zhì)雷達(dá)巖溶預(yù)報的規(guī)律,一共揭露巖溶災(zāi)害不下數(shù)百起,有效的指導(dǎo)了巖溶隧道施工。文章以加底峒隧道為例,具體闡述了sir-20型地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)的基本工作原理及其在巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報中的測試方法,并針對巖溶預(yù)報雷達(dá)圖像進(jìn)行了具體的解譯。

地質(zhì)雷達(dá)具有不影響施工、無損、快速便捷、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn),對斷層、破碎帶、含水帶的預(yù)報十分準(zhǔn)確,可以適用于巖溶隧道短期超前地質(zhì)預(yù)報工作。以湖北省境內(nèi)在建的長樂山隧道、椿樹埡隧道兩處公路隧道為例,闡述了地質(zhì)雷達(dá)成功應(yīng)用的實(shí)例,旨在說明地質(zhì)雷達(dá)在巖溶隧道短期超前地質(zhì)預(yù)報的優(yōu)越性。

隧道在施工過程中常常面臨各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的威脅,如不能及時發(fā)現(xiàn)將可能造成重大的人員和財產(chǎn)損失,所以超前地質(zhì)預(yù)報是隧道施工中一個十分重要的環(huán)節(jié)。地質(zhì)雷達(dá)是分辨率較高的一種物探儀器,具有成本低、效率高等特點(diǎn),在超前地質(zhì)預(yù)報中得到了廣泛的應(yīng)用,其對于掌子面前方的溶洞具有一定的識別能力。黔大高速東清段位于貴州省畢節(jié)市,其土老沖隧道和保羅山隧道的隧址區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶,屬于典型的巖溶隧道。通過對實(shí)際預(yù)報案例的研究,分析了巖溶裂隙和溶洞的雷達(dá)波形特征,以期對今后該區(qū)域的類似工程提供參考和借鑒,提高地質(zhì)雷達(dá)圖像解譯的精度。

以貴州省某高速公路巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)用為實(shí)例,介紹了地質(zhì)雷達(dá)在巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報的方法,通過雷達(dá)軟件數(shù)據(jù)處理,預(yù)報前方溶洞的大小和規(guī)模,降低隧道施工風(fēng)險,確保隧道順利掘進(jìn)和正常施工。

被評為高風(fēng)險隧道的龍廈鐵路象山隧道地質(zhì)復(fù)雜,尤其是1,2#斜井間溶洞區(qū)域,地質(zhì)情況極其復(fù)雜,地下水很發(fā)育,安全風(fēng)險高,施工壓力大。象山隧道采取多種探測手段綜合地質(zhì)預(yù)報,而其中地質(zhì)雷達(dá)在短距離溶洞探測方面相對準(zhǔn)確。就地質(zhì)雷達(dá)探測的方法特點(diǎn)、優(yōu)勢進(jìn)行闡述,并對地質(zhì)雷達(dá)在1#斜井左線溶洞段的應(yīng)用進(jìn)行分析、總結(jié)及與開挖情況對比,說明地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報整體的效果。

地質(zhì)雷達(dá)作為一種無損探測技術(shù),由于其探測剖面能較好的揭示地下淺表層巖土體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu),在隧道施工中廣泛應(yīng)用。已有文獻(xiàn)中地質(zhì)雷達(dá)多用于掌子面前方地質(zhì)情況的探測,但對于隧道,特別是巖溶隧道底板下方的地質(zhì)情況的清晰認(rèn)識對指導(dǎo)施工及隧道在后期運(yùn)營過程中的安全有著重要意義。以大村隧道為例,利用sir-3000地質(zhì)雷達(dá)對大村隧道出口段底板下的巖溶發(fā)育及分布情況進(jìn)行探測分析,為隧道施工提供科學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。

地質(zhì)雷達(dá)是利用介質(zhì)問的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等電性差異分界面對高頻電磁波的反射來探測地下目標(biāo)體的，首先探討地質(zhì)雷達(dá)工作原理，通過溶洞物理模擬驗(yàn)證了溶洞在地質(zhì)雷達(dá)圖像的基本特征為一虛實(shí)軸相等的雙曲線，最后利用地質(zhì)雷達(dá)對龍王渠隧道仰拱溶洞進(jìn)行探測。結(jié)果表明多處有溶洞異常反射的區(qū)域均有發(fā)育溶洞，地質(zhì)雷達(dá)在龍王渠隧道仰拱物探中取得了良好的效果。

對某廠區(qū)路面沿市政污水管網(wǎng)方向進(jìn)行探測,鉆孔驗(yàn)證結(jié)果表明:雷達(dá)圖像異常特征與空洞缺陷實(shí)際位置吻合較好。說明地質(zhì)雷達(dá)在路面無損探測方面的優(yōu)越性能及其良好效果。

對地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)工作原理進(jìn)行了闡述,分析了地質(zhì)雷達(dá)的工作特性,列舉了在煤礦其應(yīng)用實(shí)例,指出了其存在的不足之處。

通過地質(zhì)雷達(dá)在國道主干線北京至上海公路(輔線)濟(jì)南至萊蕪高速公路隧道工程中的探測結(jié)果,分析得出隧道初期支護(hù)背后填充密實(shí)度、空洞以及二襯厚度及背后鋼筋,為隧道工程建設(shè)提供更好的質(zhì)量保障。