袁 峰 宗 靜

(1.江蘇科泰巖土工程有限公司，江蘇 泰州 225309； 2.南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210019)

近年來，城市道路塌陷越來越多，日漸成為城市管理的一大難題。路面塌陷不斷發(fā)生，且有同一區(qū)域多次發(fā)生塌陷的現(xiàn)狀。這勢必給地上建筑、地下管線、市內(nèi)交通帶來嚴重的破壞，造成財產(chǎn)損失，甚至人員傷亡。因此，探尋城市道路塌陷的原因，并制定相應(yīng)的治理措施已然成為當前地質(zhì)災(zāi)害治理的一個熱門課題[1]。國內(nèi)學(xué)者已進行了卓有成效的研究，其中，胡聿涵等[2]統(tǒng)計了近10年城市道路塌陷案例，認為人為因素是塌陷的主因，提出了以預(yù)防為主的治理對策；吳毅勇[3]認為地下水是路面塌陷的主要因素，并提出了預(yù)防和治理的措施；王繼偉[4]結(jié)合案例總結(jié)了地下空洞的成因，并提出了道路塌陷隱患檢測和確保安全運營的科學(xué)建議；劉春明[5]分析了部分城市道路塌陷的成因，提出了檢測技術(shù)和采取的對策；郭士禮等[6]分析了道路塌陷的誘因，提出了探地雷達的布置原則，并討論了參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集的評判方法；王建峰[7]從探測線圈參數(shù)入手，進行了瞬變電磁法應(yīng)用于道路塌陷的研究；許澤善等[8]根據(jù)蘭州市道路塌陷實際情況，分析了該地區(qū)地下病害的形成原因，介紹了探地雷達在病害檢測方面的技術(shù)和數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗及難題；呂祥鋒[9]分析了路基塌陷的原因，提出了小孔路基疏密鉆測方法，用于路基疏密判定，快速診斷塌陷危險區(qū)路基疏密程度；徐迎春[10]結(jié)合道路塌陷處理的經(jīng)驗分析了塌陷的原因，提出從設(shè)施巡查、管道隱患排查、地面空洞檢測等方面預(yù)防，并給出了完善應(yīng)急處置制度的建議；崔海濤等[11]通過多個城市的工程實踐，形成了一套車載陣列雷達預(yù)警探測道路塌陷的技術(shù)方法和作業(yè)流程，應(yīng)用于道路塌陷預(yù)警探測。基于上述學(xué)者研究，本文以南京市江寧區(qū)某道路塌陷工程事故為例，通過工程勘察方法和物探方法，調(diào)查分析了事故發(fā)生的原因，提出了有效的處理建議，以期對該地區(qū)道路塌陷的預(yù)防和治理提供經(jīng)驗參考。

1 工程背景

1.1 塌陷位置

南京江寧區(qū)金盛路某小區(qū)門口，城市道路出現(xiàn)路面局部塌陷。經(jīng)調(diào)閱該道路下市政管線資料，并于現(xiàn)場核對調(diào)查，發(fā)現(xiàn)塌陷區(qū)域地下約6 m～7 m深處有一條平行于道路的φ1 800 mm的污水管道；埋深2 m～3 m有一條平行于道路的φ500 mm污水管，塌陷區(qū)位于兩條污水管道之間?，F(xiàn)場情況詳見圖1。φ500 mm污水管，其管材為鋼筋混凝土，采用明挖施工；塌陷區(qū)另一側(cè)φ1 800 mm污水管，管材為鋼筋混凝土，采用頂管施工；污水管垂直側(cè)，即塌陷區(qū)北側(cè)埋有φ1 800 mm污水管的圓形工作井，該工作井頂板埋深約2.0 m，半徑約3.6 m，采用沉井法施工。

1.2 工程地質(zhì)概況

場地地面高程在6.550 m～6.811 m之間，地勢平坦。場地范圍內(nèi)巖土層自上而下分為：①1雜填土。雜色，松散，為粉質(zhì)粘土混大量磚塊、碎石填積，成分較為雜亂，最大粒徑大于0.1 m，碎石、磚塊等硬質(zhì)含量10%～20%，欠均質(zhì)。填齡大于5年。層厚1.5 m～3.2 m。①2素填土。黃褐色，軟～可塑，由粉質(zhì)粘土混少量碎磚、碎石填積，局部夾植物根系，土質(zhì)不均勻。填齡大于10年。層頂埋深1.5 m～1.7 m，層厚0.6 m～1.0 m。①2a淤泥、淤泥質(zhì)填土。灰色～灰黑色，流塑，含腐質(zhì)植物，有腐臭味。層頂埋深2.0 m～2.2 m，層厚0.2 m。②1粉土?；疑?，中密，局部稍密，含少量云母碎片，搖振反應(yīng)迅速。層頂埋深1.8 m～3.2 m，層厚3.3 m～5.0 m。②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂。灰色，流塑，粉土、粉砂為稍密，呈水平層理，局部呈互層狀，粉土、粉砂和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚比約1∶4～1∶3。層頂埋深5.2 m～7.1 m，揭露層厚2.9 m～5.5 m。②3粉土、粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?；疑?，稍～中密，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為流塑，呈水平層理，局部呈互層狀。層頂埋深10.2 m～11.6 m，揭露層厚3.4 m～4.1 m。②4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?；疑魉?，局部夾稍密粉土，切面稍有光澤，韌性、干強度低。層頂埋深14.3 m～15.1 m，層厚3.7 m～4.3 m。工程影響范圍內(nèi)的土體物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 土體物理力學(xué)參數(shù)

1.3 水文地質(zhì)概況

根據(jù)勘探揭示的場地巖土層分布情況和實地觀測結(jié)果，本場地地下水為潛水。主要賦存于①層人工填土層和②層新近沉積土中。①層人工填土結(jié)構(gòu)松散、孔隙大，有利于地下水的滲透及匯集，含水較為豐富，雨季時出水量較大，滲透性良好但不均勻，屬弱透水地層；②層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂,含水量較高，透水性較弱，屬弱透水地層。

2 工程勘察調(diào)查分析

2.1 工程勘察工作

勘探點沿塌陷區(qū)周圍布置，各勘探點間距為5 m～10 m左右。本工程共布置26個勘探點，其中取土孔8個，界限鑒別孔9個，靜力觸探孔9個。取土孔孔深按20 m控制，界限鑒別孔孔深按20 m控制，靜力觸探孔孔深按15 m控制，外業(yè)完成工作量見表2。

表2 鉆探工程量統(tǒng)計表

外業(yè)勘探工作于2019年12月23日～2019年12月28日進行，投入XY-1A型百米鉆機3臺。為保證取樣及原位測試質(zhì)量，采用鋼護筒和泥漿護壁的鉆進工藝。

2.2 工程勘察結(jié)果分析

本次勘察在鉆孔中采取了10組地下水樣。根據(jù)水質(zhì)分子，以離子含量大于25%作為水的化學(xué)類型定名界限值，場地地表水和地下水中各主要離子、分子含量見表3。

表3 水質(zhì)分析統(tǒng)計表

經(jīng)調(diào)查，場地和周邊無環(huán)境污染源。根據(jù)GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范2009年版的環(huán)境評價標準，該場地環(huán)境類型為Ⅱ類。從表3的水質(zhì)分析看，場地地下水和地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

本次勘察在地下水位以上采取了10件土體試樣，進行了易溶鹽分析試驗，場地土體內(nèi)離子含量見表4。

表4 土質(zhì)分析統(tǒng)計表

3 物探法調(diào)查分析

3.1 物探工作

通過物探方法，以該道路下φ1 800 mm的污水管為中軸線，對塌陷區(qū)周邊以污水主管道中軸線兩側(cè)各5 m以W8井為中點沿道路方向前后各10 m總計為10 m×20 m的區(qū)域范圍進行物探，探明目標區(qū)域地下10 m深度范圍內(nèi)管道附近是否還存在其他空洞。物探過程首先采用彈性波CT地震勘探方法。該方法能夠在不損壞物體的前提下，得到物體內(nèi)部的物理參數(shù)分布、幾何形態(tài)等需要的信息。一般是通過接收在物體外部發(fā)射并且穿過物體而攜帶有物體內(nèi)部各種信息的物理信號，利用計算機重建技術(shù)，重現(xiàn)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然后采用VSP垂直地震剖面法，該方法是在地表附近激發(fā)，在井中不同深度布置一些檢波器進行觀測，即檢波器放在井中，測線沿井孔垂向布置，所以這種方法稱為垂直地震剖面法。最后采用雷達探測，該方法通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在傳播途中遇到電性分界面時產(chǎn)生反射，反射波被地面的接收天線所接收，通過對反射電磁波旅行時，形態(tài)、振幅等信息的分析處理，反演推斷探測區(qū)域范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及異常體的分布情況。

3.2 物探法調(diào)查結(jié)果分析

圖2為采用CT地震勘探技術(shù)采集的地震勘探剖面圖。其中圖2中大圓圈是φ1 800污水管道接頭處的檢查井室(沉井)范圍，方框是在塌陷區(qū)附近。根據(jù)圖2可看出，探測區(qū)域2 m～6 m深度的切片中存在低速的松散區(qū)，這表明該處已經(jīng)發(fā)生水土流失，形成松散區(qū)或空洞。這與地勘鉆孔發(fā)現(xiàn)的位置基本吻合。

圖3為探測區(qū)域7 m～10 m深度CT地震勘探剖面切片，其中圖中φ1 800污水管道接頭處的檢查井室(沉井)范圍，方框是在塌陷區(qū)附近，從圖3同樣可看出，該區(qū)域存在低速的松散區(qū)，進一步證明該場地下已發(fā)生水土流失，形成松散現(xiàn)象。

圖4為VSP物探剖面圖，從圖4可看出，探測區(qū)域垂直于道路縱向切片，中間圓圈是管道位置，隨著靠近塌陷區(qū)在3 m～8 m深度速度逐漸減小，在塌陷區(qū)下方存在松散異常區(qū)。該探測結(jié)果與地質(zhì)勘察和CT地震勘探調(diào)查的結(jié)果基本吻合。

圖5為低頻雷達探測剖面圖，從圖5可看出，塌陷區(qū)2 m以上表土層同相軸紊亂，這表明此處填埋物與周邊同層位不相同。在測線橫向8 m～13 m，數(shù)據(jù)的同相軸錯亂，該區(qū)域?qū)?yīng)地表為塌陷區(qū)，區(qū)域地下8 m以上層位相對紊亂，表明此區(qū)域范圍為松散脫空區(qū)，其他區(qū)域并未見異常。

綜合彈性波CT地震勘探、VSP垂直地震剖面法和低頻地質(zhì)雷達3種方法，并在排除已知管線及現(xiàn)場其他因素造成的異常后，判定塌陷區(qū)周圍地質(zhì)條件較為穩(wěn)定。在塌陷區(qū)下方2 m～10 m深度范圍存在不同程度的松散區(qū)，3 m～6 m的松散程度相對嚴重，在平面上的投影面積約為10 m2～12 m2。

4 結(jié)語