摘要：城市公共交通配套工程的建设是现阶段城市化发展新阶段的必然趋势，要安全合理的规划城市公共交通体系，首先需要查明整条线路岩溶路基的地质情况。在城市勘探中如果采用常规物探方法，往往存在一定的局限性，本文通过对比比较，发现一种抗干扰能力更强、勘探深度更大的微动勘探技术，并展示这种方法在某城市公共交通配套工程岩溶塌陷的应用效果。
关键词：微动勘探法；岩溶勘察；应用效果
1 前言
某市拟建城市公共交通配套工程位于地质灾害、岩溶地面塌陷和溶洞塌陷多发地段。且多分布在道路已硬化水泥路面，高密度电法无法插入电极，能采集到的二维地电性特征有限，对溶洞、裂隙或塌陷区无法准确判断。使用常规物探手段方法有一定的局限性。为了尽快查明施工场地不良地质特征，经过多次现场踏勘，并与业主、设计单位进行了充分的沟通，结合现场多次比对试验，最终采用微动勘探法，并结合钻孔资料的勘察技术手段开展工作，最终详细查明了拟建场地的水文及地质条件，查明施工场地不良地质作用（岩溶、断层及破碎带、地面沉降）的特征、成因、分布范围、发展趋势。对拟建场地地基做出岩土工程评价及不良地质作用的防治等提出治理方案的建议，为基础设计和施工提供必要的参考依据。
2 地质地球物理特征
测区内第四系覆盖层与基岩、基岩不同风化层间、岩溶体（充填物或未充填）与其周边岩土体间等均存在明显的电性（如介电常数、电阻率、电导率等电性参数）差异、横波及弹性纵波波速差异，形成明显的电性界面及波速界面，为该区开展物探勘察提供了良好的地球物理前提。
3 工作方法
微动是由体波（P波和S波）和面波（瑞雷波和勒夫波）组成的复杂振动，其中面波的能量占信号总能量的70 % 以上。微动勘探主要采用台阵方法（SPAC法）来接收微动信息，台阵主要选用圆形、“+”字形或“L”形，从微动信息中提取瑞利面波的频散特性，通过对频散曲线进行反演获得地层的横波速度，以此推断地壳浅部的横波速度结构。本次微动探测主要采用WD微动智能勘探仪，该仪器为北京市水电物探研究所在总结了国内外隧道地质超前预报技术的基础上，经过创新与改进，自主研发的隧道地质超前预报专用仪器。根据场地的实际情况及目的要求，本次工作参数为：微动勘探法单次记录不少于15分钟，接收道数为10道，采样间隔为5ms。本次工作检波器布置采用规则三角形台阵，最大三角形边长16米，最小三角形边长4米。
4 资料处理与分析
4.1 资料处理及解释方法
天然源面波资料的处理一般分为两阶段：（1）野外处理，即在现场对所采集的记录进行预处理（主要检查资料是否达到勘察深度），发现未满足勘察目的，立即补测，严格控制第一手资料的质量。（2）对所采集的资料进行内业整理解释，主要包括：①对原始资料进行整理核对、编录；②通过专用软件显示或打印各工区所采集的记录；③综合归纳总结并绘制面波频散曲线图，④通过对测区面波和地质资料的综合分析，做出推断解释。
资料解释方法：利用频散曲线图解译的深度取其拐点确定覆盖层和异常体（溶洞、破碎裂隙等）的埋深，综合地质调绘工作成果进行确定。
4.2 资料分析
根据本次微动探测资料分析，频散曲线在某深处明显畸变异常曲线出现明显拐点，推断异常为溶洞发育引起。频散点密度一般，面波视速度大部分随深度增大也呈直线上升，局部段频散曲线出现多次拐点，则推断为裂隙破碎发育引起。据此推断本测区覆盖层埋深为7～8米，推断8个物探异常，其中36个为推断为溶洞发育（WRD1～WRD36），发育深度在10.5-26m之间；推断了23个破碎裂隙发育异常（WPS1～WPS23）；垂直深度主要在10-15m内。
4.3 异常验证情况
完成微动测试以后，结合场地实际问题，随机抽取几个异常中心点经行钻探验证，发现物探异常与钻探揭露的岩溶发育具有较好的对应关系（图4-1、图4-2），但是异常的深度有所差异，通过资料再分析认为异常深度误差的原因应该是资料解释推断过程中按经验选取的参数不合适或受城市复杂的地质因素造成，如场地内地下管线种类多，各种电讯、电力、天然气、供水排水等管线密集，有的管线横穿或纵穿整个场地。本次物探工作在条件复杂的城市里开展工作，岩溶钻孔验证命中率达到62.5%，说明在该测区选择微动勘探法测量成果真实可靠。为基础设计和施工提供必要的参考依据。
4.4 建议
根据本次物探成果和岩土勘察成果，测区环境复杂，场地覆盖层厚度变化较大，地层分布不连续，岩层起伏较大，工程区地基均匀性整体较差，属不均匀地基。岩溶发育强烈，对桩基础施工影响如下：（1）沿线场地广泛分布填筑土，分布于场地表层，厚度为1.70～7.00m，分布厚度不均匀，平均厚度为3.06m，设计和施工时应考虑人工填土有可能产生湿陷、震陷等不良的影响。（2）桩基础施工过程中，在充填溶洞或空洞中，易出现桩孔缩颈、塌方现象，如不采取措施强行施工，会使桩孔中形成巨大空腔，引起桩位及周边地面塌陷沉降等灾害，同时在溶洞及陡峭基岩面部位易产生漏浆、偏孔等现象。（3）当桩孔穿越上下两层或多层溶洞时，会使上下两层溶洞水发生贯通，引起桩位附近地下水位发生较大变化。当溶洞裂隙之间连通性好时在地下水降落漏斗影响半径范围内的周边地表土层极易引发塌陷，危及地表建筑物安全。（4）当桩基础置于地下水径流通道或溶洞上部附近时，丰水期洪涝水位抬升，地下水压力增大，地下水径流通道易产生胀爆作用，可能引起桩基础的震动或抬升，危害线路工程安全。
建议在施工前中对异常区加强地质调查和钻探验证工作，以便更详细查明地质问题。并有针对性的对岩溶发育段进行注浆加固方法处理。
5 微动勘探技术在岩溶勘察的应用效果及前景
微动勘探技术通过在某市城市公共交通配套工程中岩溶地面塌陷和溶洞塌陷位置探测的成功应用，不仅弥补了一些常规物探手段的短板，还大大节省了时间和财力。对查明施工场地不良地质作用（岩溶、断层及破碎带、地面沉降）的特征、成因、分布范围、发展趋势，有明显的应用效果，是一种行之有效的物探方法。
城市地铁施工建设中，线路地质条件关系整个施工过程的安全，在繁忙拥堵的城市应用智能的微动勘探技术，即采集与处理有机结合、采集过程中实时获得勘探成果的智能勘探技术，局限性较小，更适用于城市岩溶勘察，是最具有优势的一种勘探方法之一。
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论文作者:谢绍彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/19
标签：岩溶论文; 地质论文; 物探论文; 溶洞论文; 场地论文; 推断论文; 资料论文; 《基层建设》2019年第9期论文;