樊 杰
(北京市政路桥管理养护集团有限公司,北京 101300)
现代城镇区域内复杂多样化的地下条件,使得地下管线及空洞探测成为一项挑战,需要精确、高效的技术手段支持。探地雷达技术因其高效性和精确度,已成为地下空洞检测领域的重要技术之一。
探讨和分析北京市某区域内道路地下空洞的检测及修复方案,强调地质雷达与地理信息系统(GIS)集成技术在此过程中的应用及效益。通过对已有研究成果的分析与整合,指出现有地下空洞检测技术在特定环境下的局限性与挑战,尤其是在复杂地质条件和城市化程度高的区域。研究表明,尽管探地雷达技术在地下管线探测中显示出较高的可行性与效率,但在实际操作中,仍需面对数据处理复杂、解释困难等问题。此外,综合使用探地雷达与GIS 集成技术,能够有效提高地下管线探测的准确率和效率,为地下空洞检测提供更为详细的数据支持。
因此,基于地质雷达探测技术与GIS 集成技术,提出一套针对地下空洞检测与修复的综合方案。通过实地调查与检测,结合先进的数据分析方法,设计一系列针对性的修复措施,旨在提高道路基础设施的安全性与稳定性,减少由地下空洞引发的城市安全风险。研究意义在于,深入探索地下空洞的检测与修复技术,为城市基础设施的维护提供科学依据和技术支持,对于促进城市安全管理、提升公共安全水平具有重要价值。
以北京市某区域内的道路为例,该区域位于北京市中心,周边以商业建筑、住宅区及交通设施为主,地下管线密集,包括水管、电缆、燃气管等,地质结构复杂,由于长期承受重载交通及地下水位变化,部分道路出现不同程度的沉降现象,引起公众与管理部门关注。在此背景下,对该区域内道路进行详细的现场调查,调查内容主要包括道路表面裂缝、沉降状况,以及通过地质雷达等技术手段初步评估地下可能存在的空洞。
人工检测主要侧重对道路表面的直接观察,包括裂缝、沉降及其他可能显示地下空洞存在的迹象。技术人员通过详细记录道路表面状况,配合测量工具对沉降区域的深度与范围进行精确测量。此方法的优势在于直观、快速,能够迅速锁定疑似问题区域,为后续深入检测提供初步数据支持。
CCTV 检测通过将带有摄像头的探测器置入地下管道,利用视频监控技术对管道内部进行实时观察。此方法特别适用评估地下管线的状态,识别管道漏洞、破裂或与地下空洞相关的其他异常情况。CCTV 检测能够提供管道内部清晰的视觉资料,使技术人员能够准确判断地下结构的完整性,进而评估可能对道路稳定性构成威胁的风险点。
二维地质雷达,一种利用电磁波探测地下结构的非破坏性检测技术,能够有效穿透地表,探测地下的异常区域,包括空洞、裂隙及其他地下结构。检测工作通过发送高频率电磁波并接收其反射波,分析反射波的特性来识别地下的不同介质。电磁波在不同介质中的传播速度和反射特性的差异,使得技术人员能够准确地识别地下空洞的位置、大小及形状。地质雷达探测调查工作量统计见表1。
表1 地质雷达探测调查工作量统计表
两处存在异常区测线A、测线B,见表2、表3。
表2 测线A 成果表
表3 测线B 成果表
应用路面结构钻孔取芯机,调查结果见表4、表5。
表4 地质雷达探测数据成果汇总表
表5 路面结构钻芯取样结果汇总表
结果显示,该区域共有5 个主要的隐患区域,各自展示不同类型的道路下方问题,包括路面沉陷、路面修补需要及路面裂缝。
应用路面结构钻孔取芯机进行的取样分析为这些隐患点提供更具体的基层特征信息。取样结果使得技术人员能够更加精确地了解每个隐患点下方的土质状况,为制定修复方案提供科学依据。
例如,路面沉陷通常与基层完整性损坏有关,而钻孔取样结果表示基层的具体损坏程度和类型,如水泥与碎石脱空,或者直接到达底层泥土的情况。对于路面修补区域,取样结果可能指出需要特别注意的基层断开区域。路面裂缝的区域,则可能通过取样结果确认裂缝下的基层情况,例如基层是否断开或基层已碎,以及裂缝对下方土层的影响。
培训之后,进行集中封闭式的岗位测评。选定同一时间、同一地点,由全部职能科室主任组成的评审团队各自独立地根据岗位说明书对所有参评岗位按照评价要素逐一打分,填写“北医三院职能部门岗位评价评分表”。
在对区域2 和区域3 初步探查后,采用加长杆改装的钻孔取芯机对这两个区域进行深入探查。此次改装旨在提高钻探深度,以便更准确地评估地下隐患点的具体情况,重点研究对于那些初步检测表明可能存在较深层次问题的区域。
加长杆改装钻孔取芯机通过增加钻探杆的长度,使得钻探能够到达更深地层,从而获取更深层次的地质信息。改装对于深入理解地下结构,尤其是探测深层隐患点(如较深的空洞或土层不稳定区域)具有重要意义。通过此种方式,技术团队能够获得更加详细的地质数据,包括土壤类型、土壤密实度、水分含量等。见表6、表7。
表6 区域2 土壤深层探查结果
表7 区域3 土壤深层探查结果
对于区域2,加长杆钻探的应用表明地下较深处存在一些结构问题,比如基层材料的断裂或脱空现象,导致路面需修补的根本原因。在区域3,深层钻探则表明路面沉陷背后更复杂的土质问题,如下方存在较大的空洞或土壤过于疏松。
在对北京市某区域内道路地下空洞检测及修复方案进行综合分析时,明确发现路面沉陷与裂缝问题直接关联于地下空洞的存在及土壤稳定性降低。地质雷达探测及深层土壤探查揭示,地下水活动引发的土壤冲刷是形成地下空洞的主要原因之一。地下管线的老化或泄漏导致水分非均匀分布,影响土壤结构和密实度,是路面沉陷的直接诱因。
具体而言,区域2 与区域3 的土壤深层探查结果显示,土壤密实度逐层减小、水分含量增加,这些现象表明土壤承载能力下降,直接导致上方路面出现沉陷与裂缝。此外,不均匀的土壤压缩及地下建设活动引起的直接干扰,加剧路面结构的不稳定性。地下建设活动将改变地下水流向,直接破坏土壤层结构,形成空洞,导致路面沉陷。
同时,路面材料的疲劳与自然老化也是路面问题形成的关键因素。长期承受交通荷载和环境因素的影响,路面及其基础设施的材料强度逐渐降低,加剧路面裂缝和沉陷发生。此过程中,地下水活动与土壤条件的变化起到催化作用,使得原有的微小裂缝或弱点迅速扩展,形成明显的路面损害。
利用闭路电视(CCTV)检测技术对所有疑似泄漏或损坏的地下管线进行全面的内部检查。针对检测到的管道损坏,采用无开挖修复技术(Cured-in-Place Pipe, CIPP)进行修复。对于严重损坏或技术评估认为无法通过内部衬里修复的管道,将进行局部或全面更换。在更换过程中,优先考虑使用具有更高耐久性和抗腐蚀性的材料,如高密度聚乙烯(HDPE)管材,以提高管道系统的长期稳定性和安全性。结合水文地质调查结果,对地下水流动进行调整,可能包括设置排水系统或调整地下水位,以减少地下水对管道及周边土壤稳定性的潜在威胁。修复完成后,实施长期的管道监测计划,包括定期使用CCTV 技术检查管道状态和实施地下水位监测,确保修复措施的效果,及时发现并处理新的问题。
3.2.2 路基土体加固
采用化学稳定剂,如石灰或水泥,与原土混合,提高土壤的承载力和稳定性。此方法通过改善土壤的物理和化学性质,有效防止水分对土壤的不利影响,减少土壤的可压缩性。利用深层搅拌机械,在土体中混合硬化剂,形成连续的混凝土搅拌桩,增加土体的整体稳定性。在土壤较为疏松或存在大型空洞的区域,采用预制桩或现场灌注桩对地基进行加固。桩基能够有效传递上部结构的载荷至更深层、更稳定的土层或岩石上,提高地基的整体稳定性。在斜坡稳定性或土壤侧向移动控制方面,采用土钉墙和锚固技术进行加固。通过增加土体的抗剪强度,提高土体的稳定性,防止土壤位移。
3.2.3 路面修复
对路面裂缝进行彻底清理后,使用高强度、高弹性的填缝材料进行填补,以防水分渗透和裂缝进一步扩展。对于严重沉陷或损坏的路面区域,采取路面铣刨后重铺的方法。选择高质量的沥青混凝土或水泥混凝土材料,根据道路使用情况和预期寿命要求,设计合理的路面结构。在路面局部沉陷不严重但需要提高承载力的区域,采用路面加固技术,如在现有路面上施加一层加固层,增加路面的整体强度和耐用性。改善道路两侧及地下的排水系统,确保雨水和地下水能够及时有效地排除,减少水对路基和路面的侵蚀和损害。
基于通过综合运用现场调查、二维地质雷达探测与加长杆改装钻孔取芯机等先进技术,深入分析北京市某区域内道路地下空洞的检测与修复问题,揭示道路损害的多重原因并提出针对性的修复方案。研究显示,地下水活动、地下管线老化泄漏、土壤稳定性降低等因素是导致路面沉陷和裂缝的主要原因。基于这些发现,文章提出了包括管道修复、路基土体加固以及路面修复在内的综合修复策略,旨在从根本上解决问题,恢复道路的稳定性和安全性。