道路地下空洞处理方案设计的探讨
摘 要： 受到基建施工以及地下管道破损的影响，一些道路发现空洞并出现塌陷和倾斜，对群众的生命安全构成很大的威胁，故对道路地下空洞的危险性不得不及时处理。探地雷达技术检测病害发育情况可较快确定空洞的处理方案，道路地下空洞处理方案主要有注浆、开挖回填等常见手段。文章对道路地下空洞处理方案设计的探讨，通过介绍已完工的项目案例为空洞处理提供参考。
关键词： 道路地下空洞；病害检测技术；注浆；开挖回填1 项目概况
工业大道是海珠以及番禺等广州南部地区连接珠江北岸的必经之地，是一条西北至东南走向的城市 I 级主干路。本次旧路改造的工业大道全长约 3.9 公里，宽 31.5~45 米。在道路改造施工过程中，发现机动车道路面及人行道下有较多空洞，现状路面已出现明显的塌陷和倾斜。鉴于工业大道已发生多起道路路面下陷事故，对群众的生命安全构成很大的威胁，因此对其危险性不得不及时进行处理。通过现场的视察，以及采用探地雷达技术对病害进行检测，主要是确定测线上的病害发育情况，如空洞、不密实、沉降等的发育范围，并根据检测报告，进行本次处理方案的设计。
2 现状调查及结论
2.1 检测方法及工作原理
工业大道的道路病害调查委托相关单位采用探地雷达技术进行道路检测。检测场地表层为沥青砼面层或水泥砼路面，其下为水泥稳定层，基层多为素填土和粉质粘土。水泥砼面层、水泥稳定层、基层之间均存在一定的介电常数差异，当出现空洞、下沉等病害时，这种介电常数差异会加大，电磁波反射会出现明显的异常，因而适于采用地质雷达检测。由于探测深度较浅（≤ 300cm），测线工作量较大，因此必须选用高速、高分辨率的高新技术——探地雷达方法进行检测。
探地雷达勘探是以地下不同介质的介电常数差异为基础的一种物探方法。它通过发射天线向地下发射高频电磁脉冲，此脉冲在向地下传播过程中遇到地层内的物体及地层的介电常数变化界面时会产生反射波。反射波传播回地表后被接收天线所接收，并将其传入主机进行记录和显示，每一测点接收到一道雷达波形，一条测线上全部测点的雷达波形排列在一起，形成完整的雷达剖面，经过资料的后处理，进行滤波及反演解释等便可得到地下地层（如面层、水稳层）或地下异常（如空洞、密实度差、下沉等）的位置、分布范围、埋深等参数。
2.2 检测分析
探地雷达所采集的原始记录输入计算机后使用专业的后处理软件进行编辑、滤波、振幅均衡等处理后，形成供解释用的剖面，进行地质解释，得到最终结果。
2.2.1 定性解释
从雷达所做的时间剖面看，有较高的分辨率和信噪比。在地质雷达实测剖面上可清晰地见到砼面层底界面的反射波，呈现出清晰的连续的反射波同相轴，当有脱空出现时，反射波会进行多次反射，相应位置的反射波幅度因此明显增强、频率变低。
检测的三个典型雷达实测剖面表现为 ：
（1）路面下基本无异常的路段，各层位的反射清晰，基层及以下无紊乱的或加强的反射波出现，波型平坦。
（2）不密实的反射，图中圈闭范围内 1-2.5 米深度范围内的反射波出现振幅加大、波形紊乱等现象，是密实度较差的波形反应，其要源在于密实度较差的基层会出现小空洞，导致反射振幅加强并会错乱。
（3）有下沉趋势的典型剖面：从两侧向中间的倾斜同向轴，而且很多单波形都呈现同样的倾向，这是由于中间部位的基层出现下沉倾向而引起相应波形特征。同时，在这些下沉区域的中下部，振幅大大增强，有时还出现弧状异常，这是出现空洞的波形反映。
2.2.2 定量解释
本次检测，对病害本身是定性的，但病害的深度需要进行定量解释。
根据雷达的时间剖面，按以下公式可将时间转换为深度 ：
式中 ：T －雷达反射波的双程旅行时间 ；
V －不同介质中的电磁波速度 ；
水泥砼面层、水稳层的电磁波速度一般介于 0.08~0.12m/ns，基层的电磁波速度一般介于 0.06~0.10m/ns。为方便处理，统一采用波速度 0.10m/ns 进行定量解释。由此速度再根据反射时间即可得到砼面层、水稳层的厚度及病害的深度。为减少雷达测距与公路里程标志的差异，在检测中，用测线里程对剖面进行整体校正。
2.3 检测结论
本次检测采用了探地雷达工程物探方法，其结论可作为路面治理的参考依据。对于本次雷达探测的危险区、较危险区，应引起相关部门的重视，特别是危险区，其基层的结构有一定的变动，形成空洞的可能性较大，应采取有力措施保证路面安全。
3 道路地下空洞形成的原因分析
工业大道由于是海珠以及佛山等广州南部地区连接珠江北岸的必经之地，众多工程在路段汇集。地下空洞的形成是很复杂的，根据现场的施工，资料的分析，形成空洞的原因不外乎以下几种 ：
（1）基建施工的影响。如地铁，深基坑等，施工中由于地层扰动，大量地下水渗出，使其上部或周围疏松土层中的泥沙大量带走，逐渐形成空洞。
（2）管道施工特别是非开挖施工。管道开挖施工回天碾压不实，非开挖施工封堵注浆不严，使地下水沿管道流动，带走泥沙使管道上方疏松地层部位形成空洞。
（3）道路施工中碾压不实，形成松散层，由于长期的震动或碾压，在刚性路基下部土层逐渐下沉形成空洞。
（4）地下管道破损，如给、排水管道破损造成漏水，冲刷周围土层使管道附近形成空洞。
根据以上空洞形成原因分析，不管是哪种空洞，其形态都具有共同特点，就是规模大小不一、形状不规则、无明显走向和延伸。
