新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：城市轨道交通工程基本位于地下，为了消除安全隐患，空洞普查工作必不可少。本文采用地质雷达法对城市轨道交通工程进行探查，查明了不密实及脱空区域，取得良好的应用效果。
关键词：地质雷达；空洞普查；城市轨道交通；脱空
1 概述
乌鲁木齐市轨道交通工程在施工过程中由于工程地质条件发生了变化，随着季节的变化，受地下水影响，部分区域出现塌陷，在安全隐患消除工作中，开展空洞普查工作刻不容缓。
2 塌陷成因
人文建设破坏类，主要原因是工程质量欠佳、地下设施长期在运行过程中，缺少定期检测维护，导致结构破损而引发地质灾害。该类地面塌陷主要与地下水流有关[1]。而使用地球物理勘探技术进行面积性普查加钻探方法进行验证核实，应该是满足多快好省的工作原则[2]。
3探查技术
地质雷达属于电磁法无损勘探技术是当前土建领域应用最为广泛的短距离超前预报技术具有分辨率高、时效性强、便于操作的优点[3-4]。
地质雷达发射的入射波由空气进入土体的过中，电性参数的变化非常大。当电性界面在不同深度变化时，其时间一测线长度剖面同相轴对应的时间也会相应改变，通过时深转换，用各个时间的反射同相轴来解释地下反射界面的深度变化[5]。空气的电性参数非常小，可是在有机土中电性参数却很大。因此，在进行沉积土层的探测过程中，获取的电性参数都是逐渐变小的，地质雷达接收到的反射波与发射的入射波完全不同[6]。
地质雷达法数据的处理存在多种参数选择，其处理步骤主要有垂直带通滤波、去除直达波、背景去除、线性增益、平滑增益等[7]。
4 资料解释
4.1 解释原则
根据雷达图像、同相轴及波形、能量、相位等特征，识别目标异常体，并选取合适的岩体介电常数，计算目标异常体的位置、规模及大致产状。异常判定主要特征应为：1）、密实，雷达信号幅度较弱，甚至没有界面反射信号。2）、不密实，不连续，较分散的强反射信号，呈绕射弧形。3）、空洞，连续强反射信号，三振相明显，两端有绕射弧形，下部仍有反射信号。4）、钢筋分布，连续的小双曲线形强反射波信号。
4.2 异常判释标准
由于本次工作范围均在市区街道，周围设施对雷达探测结果影响较大，资料解释过程中应首先排除地表干扰造成的“假异常”。
（1）测线垂直通过过街天桥，在雷达图像上表现为规则的抛物线形态，抛物线顶点为过街天桥中心位置；
（2）测线通过地表金属井盖，表现为一组宽度较窄的垂直向下延伸的强反射波组；
（3）测线通过立交桥或渠道桥面（测线位于桥面上方，相当于测线下方存在空洞），表现为一组相对较宽的强反射波组，多次反射明显；
（4）测线经过BRT车站时，雷达波形在全时窗内表现为杂乱无序，长度相当于BRT车站长度；
（5）测线线过地下管线时，雷达波形表现为抛物线，抛物线单支斜率明显高于空气中反射体的斜率，反射波组振幅相对较弱。
5 空洞普查成果
1、图5.1-1（LD-1），发现1处明显异常，通过雷达剖面可以看出在剖面水平3-8米，埋深在3米左右有明显的反射弧异常，雷达波同相轴错断，异常部位振幅变大。推断可能是塌陷脱空区，或局部延伸发育的小空洞引起的异常，局部小范围存在松散软弱带。
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图5.1-1 LD-1 测线雷达异常图像
2、图5.1-2（LD-10）发现有1处异常。异常位置在水平4.5-7米，埋深在4.5-7米左右有明显的反射弧异常，雷达波同相轴错断，推断可能是塌陷脱空区，或局部延伸发育的松散软弱带引起的异常。
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图5.1-2 LD-10 测线雷达异常图像
3、图5.1-3（LD-22）剖面为平行道路探测所得，测线距1-2米，发现有2处异常。LD-22剖面在水平11-14、20-22米，埋深在2.5-4米有明显的反射弧异常，雷达波同相轴错断，振幅变大。推断可能是脱空区，或局部延伸发育的松散软弱带引起的异常。
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图5.1-3 LD-22 测线雷达异常图像
4、图5.1-4（LD-24）剖面为平行道路探测所得，剖面发现有1小反射弧异常，在水平17-18，埋深在0.5-1.5米处，埋深、范围较小，雷达波同相轴错断，振幅变大。推断可能是脱空区，或局部延伸发育的松散软弱带引起的异常。
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图5.1-4 LD-24 测线雷达图像
6 结论及建议
（1）本次物探工作从地质资料收集、仪器标定、野外数据采集都严格执行铁路工程物理勘探规范和规程，原始数据质量良好；
（2）通过对现场采集的地质雷达剖面数据处理分析，我们推断异常为地层不密实、局部空洞及塌陷脱空所致；
（3）物探是一种间接性的探查手段，建议施工时在异常区内设置监测点，以随时记录形变量，预防坍塌；
参考文献：
[1]赵明堂.地质雷达技术在城市地面塌陷隐患调査中的应用[J]．工程地球物理学报，2019，16（6）：904-909.
[2]郭圻蔚.日本福冈道路塌陷现骇人 30 米大坑 ［ EE/OL ］.［ 2016-11-09 ］ http：// www.chinanews，com/gj/2016/11-09/8057285.shtml.
[3]吴霞，温世儒，晏长根，等.不同风化程度灰岩的地质雷达波形与频谱特征研究[Ｊ].西南大学学报（自然科学版）.2016.38（6）：159 －164．
[4]温世儒.基于地质雷达的岩溶地区公路隧道超前探测技术研究[Ｄ].长安大学.2015.
[5]刘百祥，鲜鹏辉.浅层地震及地质雷达在地铁工程勘察中的应用[J]．工程地球物理学报，2019，16（6）：792-798
[6]荆智辉．地质雷达技术在岩土工程勘察中的应用[J]．工程技术与应用，2019，12.
[7]黄可为.地质雷达检测盾构法隧道管片的技术探讨[J]．福建建设科技，2019，03.
作者简介：
何开录（1986.8-），男，汉族，新疆昌吉回族自治州人，工程师，本科，研究方向：地球物理与空间信息。