城市地下工程施工

安全風險排查和應急搶險探測

實

用

技

術

手

冊

1、目的

城市地質災害是城市化快速進程中的一種自然和人為作用下的

新型地質災害。城市是人口和財富的聚集地，一旦受災，損失更加慘

重，具有災害的放大效應。在城市災害中，地質災害造成的損失占相

當大的比例，嚴重影響著人們的生命和財產安全，因此應對城市突發

性地質災害的應急預案及相關措施正日益受到人們的廣泛重視。

本技術手冊的應用可以快速查明地質災害體地質構造和環境條

件，準確分析和把握地質災害體(災害區域)的規模、分布、破壞類型

及其危害狀況，以及影響地質災害體(災害區域)穩定性的環境條件，

自然結構成分特點和作用因素及瞬間觸發動力。為相關部門應急救援

處置管理工作提供高效科學的數據支持。

2、作業流程

1

3、技術方法

針對城市地下病害的探測，目前采用地球物理探測方法是最科

學、快捷的手段。地球物理探測是利用物理手段，根據地下物質的物

理特性，比如電、磁性差異、波阻抗差異、密度差異等對地下物質的

特征進行分析和研究。

3.1電磁法探測

3.1.1地質雷達法

又稱探地雷達法，借助發射天線定向發射的高頻

(10~1000MHz)短脈沖電磁波在地下傳播，檢測被地下地質體反射

回來的信號或透射通過地質體的信號來探測地質目標的電磁波法。可

探測隱伏斷層位置、地下洞穴位置、空間形態等。

優點：效率高、精度高，受場地和地形限制小。

缺點：探測深度淺（南寧市區有效深度2～3米）。

3.1.2瞬變電磁法

瞬變電磁法，是利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈沖

磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質中

引起的二次感應渦流場，從而探測介質電阻率的一種方法。

優點：效率高，探測深度大，宜探測深部大規模缺陷（探測深度

大于100米）。

缺點：分辨率低，受城市高壓電纜等外界因素干擾。

3.1.3多匝小回線瞬變電磁法

多匝小回線瞬變電磁法是針對城市勘探中瞬變電磁法的諸多缺

點基礎上發展起來的一種施工相對靈活的多匝小回線采集裝置的瞬

變電磁技術，在保證勘探精度的同時，更加適應復雜環境勘探的需要。

多匝小回線瞬變電磁技術可有效消除接收線圈本身的感應電動勢且

減少旁側影響，實現了瞬變電磁法0?100m的淺層勘探，且抗干

2

擾能力強，可用于城市環境的地質勘探。

優點：原始數據較常規瞬變電磁法改善明顯。

缺點：5m范圍內的金屬、構筑物對電磁波場有擾動影響。

3.1.4電磁波CT法

電磁波CT法是一種研究高頻電磁波在不同介質中傳播的物探方

法，通過在一個鉆孔內放置發射探管，向地下介質發射電磁波，當電

磁波穿越不同的地下介質時，電磁波會出現不同程度的衰減，通過在

另外一個鉆孔內放置接收探管，接收電磁波信號，從而測量電磁場的

變化。

優點：分辨率高，精度高。

缺點：效率低，成本高。

3.1.5射頻大地電磁法

射頻大地電磁法（RMT）是在地質雷達法、可控源音頻大地電

磁法和大地電磁法的基礎上發展起來的一種淺部頻率域電磁勘探方

法。RMT以無線電臺、潛艇等發射的高頻電磁波作為信號源，RMT

探測頻帶約為1k~1000kHz，通過采集遠區的電磁場計算視電阻率

等參數，最終實現淺地表電性結構的探測。

優點：設備小巧，適用于城市環境深度100m以內的探測。

缺點：在城市環境應用中不可避免地受到工區旁邊電磁性介質的

影響，在相對開闊或干擾穩定的情況下開展工作為宜。

3.2彈性波法探測

3.2.1高精度地震映像法

高精度地震映像又稱高密度地震勘探和地震多波勘探，是基于反

射波法中的最佳偏移距技術發展起來的一種常用的淺層地震勘探方

法。其原理是根據不同地質體存在波阻抗差異從而來探測地質體的地

下空間分布情況。該方法對隱伏地層或目標體進行連續掃描，可實現

20m以內的淺表層管線、覆蓋層、巖溶等地質目標體探測。

3

優點：分辨率高、場地工況要求低。

缺點：效率較低，解譯成果在深度方向精度較低，僅采用經驗速

度進行半定量解釋。

3.2.2瞬態面波法

瞬態面波法利用瞬態沖擊力作震源激發面波，地表在脈沖荷載作

用下產生波動。通過對波動信號作頻譜分析和處理，計算并繪制頻散

曲線，根據頻散曲線特征分析解決地質問題的一種方法。

優點：效率高，分辨率高。

缺點：探測深度一般小于50米。

3.2.3散射地震法（ssp）

SSP地震散射勘探技術是一種利用地下介質的非均勻性產生的

散射波對地質結構成像，分辨率高，圖像直觀，適合工程應用的一種

地震勘探方法。

優點：效率高，探測深度大。

缺點：淺部存在一定盲區。

3.2.4微動法

微動勘探又稱天然源面波法，是利用天然微弱的大地震動做震

源，提取面波信息，獲得頻散曲線，實現勘探目的的一種方法。

優點：效率高，探測深度大（探測深度大于100米）。

缺點：淺部存在一定盲區。

3.2.5加速度地震波法

通過加速度計采集地震波數據，經數據轉換，形成高分辨率的地

震映像圖，用以判斷盾構隧道管片注漿效果的一種方法。

優點：分辨率高，精度高。

缺點：效率低，探測深度淺，成本大。

4

3.2.6地震反射波法

利用地震反射波法是利用人工激發的地震波在巖土界面上產生

反射的原理，對淺層具有波阻抗差異的地層或構造進行探測的一種地

震勘探方法

優點：精度高、成本低，所需勘探場地較小,探測深度大。

缺點：探測深度小于20m時，工作效率較低。

3.2.7瑞雷波法

瑞雷波法是利用人工或機械震源激勵，通過測量不同頻率瑞雷波

的傳播速度來探測不同深度的巖土介質性質。

優點：分辨率高、效率高。

缺點：地表或地層界面起伏較大時工作量增大。

3.2.8聲吶法

聲吶也作聲納，是英文縮寫“SONAR”的中文音譯，其全稱為：

SoundNavigationAndRanging（聲音導航與測距），是利用聲

波在介質中的傳播和反射特性，通過電聲轉換和信息處理進行導航和

測距的技術，也指利用這種技術對水下（地下）目標進行探測（存在、

位置、性質、運動方向等）和通訊的電子設備。

優點：效率高，橫向分辨率高。

缺點：抗干擾能力差，豎向分辨率低。

3.2.9管波探測法

管波探測法是通過接收并分析鉆孔中的管波，探測孔旁一定范圍

內不良地質體、基樁完整性情況的地球物理方法。

優點：高精度、高分辨能力。

缺點：豎向分辨率低。

5

3.3直流電法探測

3.3.1電測深法

電測深法是探測電性不同的巖層沿垂向分布情況的電阻率方法。

其方法原理是人工向地下供電，依據適當加大供電極距可以增大勘探

深度的原理，采用在同一測點上多次加大供電極距的方式，了解地下

地質體在不同深度的分布狀況。

優點：垂向分辨率高。

缺點：效率低，城市區域場地要求高。

3.3.2高密度電阻率法

高密度電阻率法是在傳統直流電阻率法基礎上發展起來的一種

適合淺層勘探的新方法，利用人工建立的穩定地下直流電場，依據預

先布置的若干道電極可靈活選定裝置排列方式進行掃描觀測，研究地

下大量豐富的空間電性特征，從而查明地下被探測目標體分布情況的

一種物探方法。

優點：效率高，分辨率高，成果直觀可靠。

缺點：城市區域場地要求高。

3.4光學法探測

CCTV、QV光學法檢測。利用管道檢測機器人，對管道內部進

行視頻攝像作業，通過分析視頻資料了解管道內部結構質量及缺陷，

評估管道狀況。

QV法光學檢測是通過LED光源照亮，CCD攝像機攝取由錐形

鏡反射的孔壁圖像，圖像信息經電纜傳送至控制器和電腦，整個采集

過程由圖像采集控制軟件系統完成，此系統把采集的圖像展開和合

并，記錄在電腦上。

全地形機器人法光學檢測是通過設備上3個攝像頭在管道內部

進行視頻攝像作業，其中400萬云臺攝像頭可水平360°旋轉，搭配

水下聲吶探頭可進行聲吶探測，適用場景廣泛。通過采集的視頻和聲

6

納數據分析可以了解管道結構性和功能性缺陷。

孔內攝像檢測法是采用孔內攝像設備預應力管樁及其他有豎向

孔（含鉆孔）的樁內或孔內質量檢測的一種方法。

優點：效率高，成本低。

缺點：平面位置定位差。

3.5地面精測法~管線探測

通過感應法、直連法、夾鉗法、示蹤法、調查法及其它綜合物探

方法查明各類地下管線的位置、走向、埋深及井深，為搶險注漿處理

布孔提供依據。

優點：效率高，成本低、定位準確。

缺點：不能對管道內部結構缺陷進行評價。

4、相關人員及儀器設備要求

4.1相關人員要求

項目負責人：物探高級工程師及以上

項目組成員：物探助理工程師及以上

測量助理工程師及以上

4.2相關儀器設備要求

序號儀器設備主要配件適用工作方法備注

天線（100MHz、

200MHz、

1探地雷達250MHz、地質雷達法

400MHz、

500MHz、

7

序號儀器設備主要配件適用工作方法備注

900MHz）

瞬態面波法、高精度

檢波器（4Hz、

2工程地震儀地震映像法、地震反射

38Hz、100Hz）

波法

WD型微動智檢波器（0.4Hz、微動法（天然源微動

3

能探測儀1Hz、2Hz）法）

瞬變電磁法、多匝小

4瞬變電磁儀配套線圈

回線瞬變電磁法

發射機、轉換器、

5大地電磁法儀射頻大地電磁法

磁棒、電極

6立柱檢測儀加速度計加速度地震波法

7直流電法儀電纜線電測深法

8管道機器人高清防霧攝像頭光學法探測(CCTV)

9管道潛望鏡高清防霧攝像頭光學法探測(QV)

高清防霧攝像頭、

10全地形機器人光學法探測適用場景廣

聲納探頭

X4-H管道聲聲納探頭、電纜盤、適用管道滿

11地下管線探測

納漂浮桶水情況

12管線儀發射機、探測儀地下管線探測

8

序號儀器設備主要配件適用工作方法備注

SWG多波地震SSJ-4.5型低頻

13瑞雷波法

探測儀檢波器

樁底溶洞檢測樁底需有一

14聲吶法定深度的地

儀下水

在鉆孔中檢

管波測試儀管波探測法

15測

定位裝置、照明裝

16孔內攝像儀置、攝像頭、電源、

電纜線，接收器

高密度電法系

17對稱四級裝置高密度電阻率法

統

18測量儀器（RTK、全站儀）工程測量

5、常見案例應用技術方法及不同工況條件下的探測要求

5.1常見案例應用技術方法

5.1.1基建施工引起潛在地質災害

建筑深基坑或地鐵隧道中的施工，很有可能會因為地層的擾動，

使得地下水大量滲出，從而導致四周一些泥沙被大量帶走，逐漸形成

地質軟弱區，甚至形成地下空洞。

9

適用技術方法：高精度地震映像法、地質雷達法、瑞雷波法。

探測結果：圈定下伏地層軟弱、松散區域及地下空洞。

5.1.2市政給水管道破裂、滲漏導致基坑錨索（桿）索力失效引起

的路面塌陷

給水管道長時間漏水、致周邊巖土體脫空，給水管道變形、爆裂

致使旁側深基坑錨索、錨桿鎖力失效，支護樁發生傾斜、倒塌，最終

導致市政道路路面大范圍塌陷。市區基坑工程應限制使用錨索（桿），

減少對周邊建筑物干擾。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

光學法、管線探測、地震反射波法、瑞雷波法、高密度電阻率法。

探測結果：圈定管道漏水位置、下伏地層松散軟弱區及滑動面。

5.1.3盾構隧道施工不當或壁后注漿不密實引起的開裂或涌水

軌道交通盾構隧道施工不當或管片壁后注漿不及時或注漿不密

實時會導致圍巖應力重分布，進而會引起巖土體失穩破壞，致使隧道

內管片間開裂或涌水。

10

適用技術方法：地質雷達法、高精度地震映像法、加速度地震波

法。

探測結果：確定管片壁后注漿層不密實區域及涌水區域。

案例分享：DBJ/T45-056-2018《盾構法隧道管片壁后注漿質量地質雷達法

檢測技術規程》經廣西壯族自治區住房和城鄉建設廳批準，于2018年4月1日

起開始實施。某單位依據該檢測技術規程對南寧市軌道交通5號線及2號東延線

的某區間采用地質雷達法檢測盾構管片壁后注漿質量時，發現在隧道某處存在明

顯空洞及不密實區域，第一時間告知業主對此類區域開挖并進行加固注漿，從而

消除隱患。詳情如下圖所示：

5.1.4填方路基開裂

填方路基裂縫是從路基內部發育而成，由于路基結構不同位置的

變形差異，導致路基結構內的不同位置出現明顯的拉伸和壓縮區域，

11

一旦拉伸、壓縮應力超過路基填筑料的抗拉強度，將誘導內部產生向

外輻射裂縫與塌陷。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

散射地震法。

探測結果：確定路基軟弱區域，滑動面及擾動面。

5.1.5瀝青混凝土路面、路基結構的不均勻沉陷

重型車輛的碾壓，導致瀝青路面出現橫向、縱向、塊狀、交叉向

裂縫路面變形，破壞了瀝青路面的密封性和整體性，后期容易引發瀝

青路面唧泥、鼓包、翻漿等各種病害。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

散射地震法。

探測結果：確定瀝青路面下伏地層完整性、裂縫產狀及地層擾動

面。

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5.1.6水泥混凝土路面、路基結構的不均勻沉降

水泥混凝土路面而言，路基結構的不均勻沉降將引發水泥混凝土

路面板整體脫空、錯臺，導致水泥混凝土面板喪失支撐點，一旦上部

集中荷載超過水泥混凝土面板的抗拉強度值，將誘導混凝土面板出現

脆斷。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

散射地震法。

探測結果：確定水泥路面下伏地層完整性、裂縫產狀及地層擾動

面。

5.1.7管道施工不當誘發路面開裂、塌陷

管道施工如頂管、牽引管道及開挖不當造成路基下部不密實、脫

空致使原巖土體應力重分布從而誘發路面開裂、破損或塌陷。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

13

光學法、管線探測、地震反射波法、瑞雷波法、高密度電阻率法。

探測結果：圈定下伏地層松散軟弱區及空洞。

5.1.8管道漏水造成路面塌陷

管道漏水將管道旁的巖土體沖走造成路面塌陷等，因自然因素

（降雨、烈日等）及施工設計等原因，排水系統及瀝青路材料的級

配不規范造成瀝青路面軟化，雨水浸泡路基等造成路基松散軟弱不

密實甚至形成空洞。

適用技術方法：瞬態面波法、地質雷達法、高精度地震映像法、

光學法、管線探測、地震反射波法、瑞雷波法、高密度電阻率法。

探測結果：圈定管道漏水位置、下伏地層松散軟弱區及空洞。

5.1.9巖溶構造發育病害

巖溶構造發育強烈區域，地下水位變化形成水壓力，在土層中產

生潛蝕，下伏溶洞提供運移空間，潛蝕形成土洞，成拱隱伏于地下（或

直接塌至地表），后期水動力條件變化引起塌陷。

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適用技術方法：電測深法、瞬態面波法、地質雷達法、高精度地

震映像法、電磁波CT法、高密度電阻率法、瑞雷波法。

探測結果：確定地下巖溶裂隙、溶洞發育情況，分析判斷裂縫、

空洞或溶洞的結構形態和埋深。

5.1.10地下礦產采空區誘發地質災害

廢舊礦產開發區域，原礦產開采形成一定規模采空區后，因上覆

巖土在重力作用下產生裂縫和坍塌，造成對生態環境和自然資源的破

壞和對人民生命財產安全構成危害。

適用技術方法：瞬態面波法、電測深法、地質雷達法、高精度地

震映像法、微動法、瑞雷波法、高密度電阻率法。

探測結果：圈定地下采空區位置及規模。

5.1.11廢舊地下人防工程誘發地質災害

我國存在很多地下人防工程時間已久，有些工程很長時間無人管

理，導致很多塌方及破損現象的出現，再加上地下水的沖刷，使得大

量泥土相繼流入洞中從而使人防工程出現空洞。

15

適用技術方法：瞬態面波法、電測深法、地質雷達法、高精度地

震映像法、微動法、瑞雷波法。

探測結果：確定廢舊地下人防工程的位置及規模，及人防工程周

圍地質體軟弱情況。

5.1.12人工降水誘發地質災害

抽吸地下水引起水位或水壓下降，使上覆土層有效自重壓力增

加，所產生的附加荷載使土層固結，是產生地面沉降的主要原因。另

外，基坑施工降水不合理也會引起周邊地面下沉，嚴重者會引起建筑

開裂。

適用技術方法：電測深法、瞬變電磁法、多匝小回線瞬變電磁法、

地質雷達法、高密度電阻率法、瑞雷波法。

探測結果：對大區域的地下水埋藏條件和變化動態進行調查分

析。

5.1.13城市開發引起山體滑坡災害

在城市開發建設過程中，工程建筑活動為了平整地基或擴大土地

使用面積，往往違背自然規律開挖坡腳、破壞護坡自然植被，使坡體

下部臨空面失去支撐而引起山體和邊坡滑落。

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適用技術方法：瞬態面波法、高精度地震映像法、電測深法、高

密度電阻率法、瞬變電磁法、地質雷達法、瑞雷波法。

探測結果：確定滑坡體輪廓并估算其厚度。

5.1.14不穩定斜坡地質災害

在地震等自然因素或人類工程活動影響下，使原本穩定的邊坡可

能發展為不穩定斜坡，在一定條件下可能發生滑坡地質災害，對斜坡

周邊居民和建筑物形成威脅。

適用技術方法：電測深法、高密度電阻率法、地質雷達法、瑞雷

波法。

探測結果：推斷滑動面位置和埋深，推算不穩定斜坡土石方量。

5.1.15垃圾填埋場滲漏污染地質災害

城市垃圾填埋場存有大量廢水，如發生滲漏，將污染周邊地下水，

17

對周邊居民健康產生不良影響。

適用技術方法：射頻大地電磁法、瞬變電磁法、多匝小回線瞬變

電磁法、高密度電阻率法。

探測結果：探明垃圾填埋場滲漏污染深度和范圍。

5.1.16城市道路路基填筑質量

城市道路填筑質量差，可能導致路基不均勻沉降，路面開裂，影

響燃氣、供水、供電等地下管網運行安全和路面車輛、行人交通安全。

路基填筑后，需對路基填筑質量進行檢測。

適用技術方法：地質雷達、瑞雷波法。

探測結果：檢測路基填筑質量。

5.1.17機場跑道和城市道路路面沉降、開裂

飛機輪胎的重復碾壓，導致機場跑道出現開裂、不均勻沉降，對

18

飛行安全有不利影響。大流量、高頻率車輛行駛碾壓，導致城市道路

路面沉降、開裂，如路面損傷嚴重，將威脅車輛行駛安全。應對機場

跑道和城市道路疲乏質量進行無損檢測，實現路基質量隨年代變化的

連續監控。

適用技術方法：地質雷達、瑞雷波法。

探測結果：檢測路面抗剪、抗壓強度及路基的載荷能力。

5.1.18地基處理不當引起潛在地質災害

強夯、擠密置換化學處理等地基處理方法在建筑物基礎中的應

用，可改善軟弱地基承載能力和均勻性，提高地基穩定性。但如果施

工不當，地基局部可能存在不均勻和局部承載能力不滿足設計要求的

情況，導致地基不均勻沉降，從而導致其上建筑物產生變形拉裂縫，

影響建筑物使用安全。

適用技術方法：瑞雷波法。

19

探測結果：評價處理后地基的均勻性，確定加固影響的深度和范

圍。

5.1.19樁底溶洞引發樁基施工事故和樁基沉降地質災害

溶洞屬于隱蔽工程，給樁基施工帶來了很大的困難。施工過程遇

到溶洞會造成漏漿、塌孔、卡鉆、平臺塌陷等，成樁后可能導致樁基

沉降等問題，甚至會威脅工民建和市政工程安全。在灰巖地區，規范

要求每根基樁施工1-3個超前鉆孔，以查明樁底巖溶發育情況，但樁

底溶洞導致的工程事故仍無法完全避免，事故時有發生。

適用技術方法：管波探測法、孔內成像法、聲吶法。

探測結果：樁底溶洞分布深度和范圍。

案例分享：經過近幾年的研究，“管波法”探測已經是一種常規的基樁檢

測、巖土體持力層形狀及巖溶發育狀態的一種檢測方法。目前廣西壯族自治區住

房和城鄉建設廳于2022年5月19日批準發布DBJ/T45-124-2022《管波探測技

術規程》、DBJ/T45-131-2022《工程孔內成像探測技術規程》等一些新型、符

合廣西特色的地方標準，并于2022年8月1日起實施。

某城市市政工程某一樁位鉆孔資料表明，微風化基巖（灰巖）面高程為

-33.6m，無溶洞，為完整基巖。進行管波探測后，管波探測法解釋在-32.80～

-33.5m高程段為巖溶發育段，-33.50以下為完整基巖段，布設鉆孔驗證情況為：

在高程-32.85～-33.55m段存在一開口型溶洞，其，高程-33.55m以下巖石完整，

與管波探測結果一致。詳情如下圖所示：

20

5.2不同工況條件下的探測要求

1）晴、陰天：可正常開展探測，探測區域要設置警戒線。

2）霧天：探測區域要設置警戒線，有反光標識。

3）雨天：排水，將探測區域積水排出；

隔水，阻斷雨水流入探測區域。

4）雷暴:禁止洞（室）外作業。

5）冰雪：做好防滑措施。

6）冰雹：禁止洞（室）外作業。

詳見下表

適用天氣條件

技術方法

晴陰雨霧雷暴冰雪冰雹

地質雷達法工作面做好隔水措施

√√√×做好防滑措施×

瞬態面波法工作面做好隔水措施

√√√×做好防滑措施×

高精度地震映像法工作面做好隔水措施

√√√×做好防滑措施×

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適用天氣條件

技術方法

晴陰