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SHANXI HUAYE SURVEY

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三維陣列雷達在排查城市道路塌陷中的有效應用

2023-03-22

道路病害檢測研究中心李海旭

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  一、案例背景：山西多地頻發的地面坍塌事故，對城市安全構成重大威脅
  隨著山西省城市建設的快速發展，地下空間的利用越來越廣泛，伴隨而來的與人類活動關系密切的城市“地陷”發生率也越來越高。經調查統計，山西省各市縣多處出現的“地陷”都與人類地下工程活動加劇有很大關系。地面坍塌事故的頻繁發生，對城市安全構成了重大威脅。
  山西華冶勘測工程技術有限公司（以下簡稱華冶公司）對山西省多地地面坍塌事故進行了科學分析，認為近期發生的地面坍塌主要是由自然因素和非自然因素導致。非自然因素形成原因有：由于管渠自身建設（包括河道暗渠化、管道敷設等）或由于其它地下工程（軌道建設、基坑開挖、頂管施工等）導致管道破裂，水在地下流動時對土壤產生侵蝕，進而形成地下空洞；或由于地下工程建設影響直接形成地下空洞，并最終造成地面坍塌。其中，因自身建設質量、維護問題導致的管渠破裂及受其它地下工程建設影響導致的管渠破裂，是形成地下空洞和造成地面坍塌的兩大原因。自然因素形成原因有：在降雨、荷載等外部因素誘發下形成地下空洞導致地面坍塌。
  此外，地下箱涵老化、地下管道破裂也是造成山西省各地市地表塌陷災害的主要原因之一。
  二、主要做法：華冶公司臨危受命，快速完成道路病害隱患排查
  2022年，山西省因強降水引發多個城市道路出現塌陷事故，重大事故包括：7月臨汾市堯都區塌陷事故、7月呂梁市中陽縣路面（下沉）空洞事故、7月太原市鄭太客專上行K466+693處鐵路路基塌陷事故、8月大同市靈丘縣路面塌陷事故等，這些事故，給當地造成重大的生命財產損失和社會影響。
  受上述市、縣相關部門委托，華冶公司通過三維雷達探測技術，快速準確探明事故發生區域排水管網周邊地下空洞隱患情況，評估隱患等級，查清隱患成因，為地面坍塌隱患治理提供依據，減緩地面坍塌事故的發生。
  2022年7月1日，呂梁市中陽縣連降暴雨，華冶公司受政府邀請，組織技術骨干，于當晚11時攜帶所有搶險設備奔赴現場。搶險專業作業人員沒有休息，仔細勘察坍塌現場，立即開展道路病害體檢測作業。

  經過4個小時對中陽縣問題路面道路地下病害的初步探測，技術人員對該段道路的空洞、脫空、疏松等情況做出了基本判斷。凌晨3時，經過緊急處理數據，圈定出空洞災害點。次日凌晨對災害點進行了復測開孔驗證，證實探測結果準確無誤，隨后對空洞區域馬上進行注漿處理，及時消除了道路隱患。
  7月3日11時，華冶公司臨汾分公司接到中鐵設計院協助應急搶險的通知——鄭太客專上行K466+693處塌陷需要應急搶險。經公司經理會緊急商議，快速抽調人員組成搶險組，于當天12時趕赴現場開展了勘察，立即向總公司上報具體搶險方案和聯合施測請求。由于鐵路行車的特殊性質，每天只能在規定天窗期（凌晨1時至3時）進行作業。經華冶公司協同調度，7月4日凌晨1時，派出6名專業精兵攜帶三維陣列雷達車趕赴現場目標區域進行雷達探測，并對目標區域開展了被動源面波勘探，對采集到的數據進行處理分析，劃出異常區，布置了兩個鉆孔進行工程驗證。
  在連續凌晨作業11天后，13日凌晨3時，技術人員結束鄭太客專上行K466+693處塌陷鉆孔工作，鉆孔驗證結果與物探成果基本吻合，達到了此次應急搶險的目的，為該路段塌陷處下步設計施工提供了技術支撐。
  7月16日，華冶公司在得知臨汾市堯都區某路段出現六處道路坍塌后，主動聯系駐地相關部門進行搶險施工。16日晚9時30分，所有搶險設備、技術人員迅速抵達現場，搶險項目部7名職工一刻不停，仔細勘察坍塌現場，制定出科學可行的實施方案，立即開展道路病害體檢測作業。
  17日凌晨4時，經過5小時的緊張作業，項目部完成對該路段道路地下病害的初步探測，對該段道路的空洞、脫空、疏松等情況做出了基本判斷。8時，一夜沒有合眼的項目部職工經過緊張地核對、計算，完成了數據處理，形成技術報告和方案，并著手制定了下一步工作計劃，及時提交駐地政府相關部門。

  8月5日，大同市靈丘縣市政路面發生坍塌，華冶公司于當晚21時迅速抵達事故現場，立即配合當地住建、交管部門疏散周圍車輛，進行道路病害隱患排查，并及時將檢測結果匯報給了工作組，獲得當地政府好評。
  三、案例效果：應急救援排查隱患，受到政府部門高度贊揚
  在搶險工作中，華冶公司投入了最新引進的道路綜合檢測車載三維雷達，配備了優秀的技術科研團隊，運用了新技術開展高效快捷的檢測工作。據了解，目前道路管理中修補路面裂縫，主要靠檢查人員步行肉眼觀察，使用RTK全站儀、水準儀和二維雷達等設備進行探測和檢測。以上基礎專業設備耗時費力，工作時間較長，效率低、成果差。現在通過科學的道路檢測方法，檢測車在路面上行進時，通過雷達探測，自動收集道路基礎和表層的數據，再通過專業人員的系統分析，可快速了解道路的狀況，為道路“診斷”、“號脈”，做到在道路病害早期就及時發現隱患情況，達到道路病害早期處置、避免事故災害發生的目的。
  此次搶險救災工作，華冶公司提高政治站位，主動作為，勇于擔當，全力配合相關單位，盡職盡責完成搶險任務，得到臨汾市政府、中陽縣政府、靈丘縣政府、太原市鐵路段的高度贊揚。公司職工團結協作、不畏困難、敢打硬仗、科學嚴謹的工作作風，給公司贏得了良好的口碑，為公司高質量發展作出了積極的貢獻。