南通江淮路及相关区域路陷检测

一、工程概况

南通市崇川江淮路（云客公馆-云公馆）出现道路塌陷。根据市建设局、现场抢险专家组的指导意见，受江苏中南集团的委托，我司对塌陷区域的相关路段、人行道进行检测，查明地下可能存在疏松、脱空的隐患区域，避免二次灾害的发生。塌陷区域示意图如图所示。经过详细的无损检测，筑升团队在江淮路、项目部门口等区域发现薄弱区域，并针对性地提出注浆堵水方案，并于六、七月份实施，经各方评定，取得了良好的效果。

二、工程现状

江淮路位于中南CBD商圈内，车流量大，人群密集，沿线地下雨水、供水、通信和电力管线较多。2017年6月10日，南通市内普降暴雨，15时许，江淮路（云客公馆-云公馆）出现道路塌陷。塌陷区市政雨水管、供水管断裂，并有断裂管线及一辆面包车落入塌陷区内。随着降雨的持续，以及雨水管、供水管及其他管线持续向塌陷区内注水，塌陷区域不断扩大，最终形成约20×10m的塌陷区，如图（a）。塌陷区北侧为三层地下室，深度17m，其北侧为一大型深基坑。在塌陷区域的正北方向，地下室北侧立墙外，出现一涌水区，表明地下室底板下侧形成渗流通道，且渗流水量呈现逐步增大的趋势。

事故发生后，现场迅速成立专家组，并形成应急处理方案。由于降雨持续，现场条件复杂，塌陷区域周边道路存在较大安全隐患。根据现场专家组提出的应急处理方案，首先对现场采取交通管制，并停止事故区域北侧深基坑降水，降低水位差，维持周边区域土体受力平衡。同时，立即对塌陷区域采取砂土回填措施，减缓道路地基土的流失，避免垮塌区域的进一步扩大，如图（c）。经过连夜抢险，于11日完成砂石回填，地下室底板管涌现象消失，且天气条件转好，现场情况较稳定。事故对中南城B座等高层建筑的用水、用电造成一定影响，市燃气、供电等相关部门立即进入现场，开展相关管线的维修和铺设工作，如图（e）。

二、检测方法、目标和依据

2.1 检测方法

我公司本着“技术先进，手段可靠，成果有效，经济节约”的原则，按照规范和标准的要求，精心设计本工程的检测方案。基于相关设计参数和勘查资料，以多种成熟有效的无损检测手段，保证勘探成果的科学性、有效性。

因此，根据相关设计、勘察资料，结合本工程的特点和场地环境，采用地质雷达和高密度面波检测技术，对江淮路道路及相关区域的缺陷情况进行综合勘探。根据地下管线分布合理布置测线，明确路面基层以及地基等可能存在的缺陷和病害。

2.2 主要目标

根据工程现状及出现的问题，按照委托方的要求，本方案拟制定以下目标：

（1）进行现场详细测量，明确检测区域的现状；

（2）采用地质雷达和高密度面波检测技术，开展道路、人行道、地下室等区域的无损检测，明确可能存在的疏松、损伤区域；

（3）综合地质雷达和高密度面波法的勘探结果，综合分析缺陷和病害的具体部位，作为业主评价道路和地下室结构性能和使用功能的依据。

2.3编制依据

本方案的编制基于如下标准和规范：

（1）《雷达法检测建设工程质量技术规范》（DGJ32/TJ79-2009）；

（2）《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)2009年版；

（4）《多道瞬态面波勘察技术规程》JGJ/T143-2004；

（5）《城市工程地球物理探测规范》(CJJ7-2007)；

（6）《浅层地震勘查技术规范》（DZ/T0170-1997）；

（7）《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1-2008)；

（8）《城市道路路基设计规范》（CJJ194-2013）;

（9）《建筑地基检测技术规范》（JGJ340-2015）;

（10）《建筑基坑工程监测技术方案》（GB50497-2009）

（11）其他相关的国家或行业标准和规范。

三、检测方法与原理

3.1 地质雷达

地质雷达（Ground Penetrating radar，GPR）方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁波技术。采用主频为10⁶ Hz-10⁹Hz波段的电磁波，通过发射天线 (T)向地下发射宽频带短脉冲，同时由放置在地表的接收天线(R)接收反射回波，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播的路径、波形和电磁场强度，将随着介质的电性参数及几何形态的差异而变化。对于不同介质，电磁波传播将会出现反射、透射或折射现象。根据接收到的回波传播时间、幅度、频率和和波形等信息，对信号进行处理和图像解译，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。

地质雷达由一体化主机、天线及相关配件组成。地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲，电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射，并直接反馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机，如图3.1-2。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经过相关后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。地质雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的情况。

3.2 高密度面波法

半空间弹性介质中，其表面某一局部受到扰动后，由近及远，介质各点将离开自己的平衡位置进入振动状态而出现波动现象。在波动中常见的有纵波和横波，以及只沿介质的表面传播的面波。半无限空间在表面点荷载作用下，其波动场的类型、位移方式、传播方向以及振幅大小，如图图3.2-1所示。

面波的波面是以激发点为柱心的圆柱面，有水平和垂直两个成分，质点的振动轨迹为一椭圆，垂直成分与水平成分的振幅随深度的增加都急剧衰减。面波的穿透深度与波长有关，其振幅从介质表面沿深度方向快速衰减，在半波长以内约集中了全部能量的80%，在一个波长以内则集中了全部能量的约95%以上，如图3.2-2所示。。因此，面波的传播速度主要由从介质的表面到半波长的深度范围内的介质决定，其传播速度约为横波速度的0.9倍。高频面波波长较短，只能穿透地表附近很浅的范围内的地层，因而其传播速度只反映浅层地下构造；而低频面波，波长很大，能穿透较深地层，其传播速度能综合反映从地表到深层的地下构造。通过获得不同频率的面波的传播速度，采用相应的数据处理方法将深度信息分离开，即可得到整个地下构造信息。

面波勘探的实现方法，可分为四步：（1）数据采集：将多个振动传感器等间距布置成一条测线，在测线移动方向进行人工激振，由地震仪记录检波器接收到的地面振动；（2）波形处理：通过各种数学手段，将噪音干扰去除，只保留有用的面波信息；（3）频散分析：对经过波形处理抽取的面波信号，采用速度扫描法和频率-波数谱法（F-K法），计算出面波的频散曲线，亦即面波的各个频率成分的相位传播速度；（4）构造分析：对于层状介质，将理论频散曲线与实测曲线比较，并按算法不断修改构造模型，直至两者差距足够小，最终获得探地构造剖面。

面波勘探得到的是横波的速度构造结果。与纵波相比，横波对地层的探地变化较敏感，能更好的反映介质的弹性模型等力学参数，与工程上经常使用标准贯入试验（N值）相关性较好，能够可靠的评判地基构造变化和地基质量。下图所示为某损伤道路剪切波速度断面，红色框图区域为路基软弱区。

四、测线布置

　　基于城市主干道设计标准，根据现场场地条件及调查分析，拟布置如下测线，如图。检测区域包括：江淮路道路（工农路辅路—海风街）以及C01地块，江淮路两侧人行道（工农路辅路—崇安路）、工农路辅路（欧尚区域）、崇安路（桃园路以北）、CBD售楼处西侧绿化带和北侧道路和三层地下室，以及在建C楼项目部门口及内部道路的地层缺陷情况进行综合勘探。

五、主要结论

本次检测采用地质雷达和高密度面波法，对江淮路及周边区域进行了检测，并对采集数据进行了处理与分析。检测区域包括：江淮路道路（工农路辅路—海风街）以及C01地块，江淮路两侧人行道（工农路辅路—崇安路）、工农路辅路（欧尚区域）、崇安路（桃园路以北）、CBD售楼处西侧绿化带和北侧道路和三层地下室，以及在建C楼项目部门口及内部道路的地层缺陷情况进行综合勘探。

检测结果示意图，如图所示。由图可知，地基土不密实区域主要为地下室边墙以外的回填土区域。

（1）区域1：范围为地下室外墙至人行盲道、绿化带至东侧围挡东侧5m，表层脱空，地基土不密实；

（2）区域2：范围为地下室外墙至绿化带西侧人行道、江淮路至绿化带北侧，回填土非常不密实，疑似存在脱空区；

（3）区域3：C楼项目部门口及内部道路，表层混凝土路面良好，但内部道路下部地基土软弱，不密实，疑似存在渗漏通道；

（4）区域4：区域为工农路辅路东侧绿化带，回填土不密实；

（5）区域5：地下室底板地基不密实，存在渗流通道；

（6）区域6：范围为金石商务酒店门口，地下室外墙至人行盲道，回填土剪切波速度较低，松软，可能有土颗粒损失；

（7）区域7：地下室外墙至人行盲道，地基土不密实；

（8）区域8、9：路面不均匀沉降，地基土密实度低。