0 引言

随着城市建设发展，原有的地表河浜可能由于各种原因被填埋而形成暗浜，这在我国水网发达的南方城市较为常见.以宁波为例，轨道交通1、2号线建设中曾遇到形态各异的暗浜，其填埋厚度变化大，局部大于5 m以上，填土成分、结构复杂，主要由碎块石、砖瓦片、黏性土、建筑垃圾等组成，局部混少量生活垃圾，碎块石大小混杂，均一性差，碎、砾石直径一般约2~20 cm，少量大于40 cm，一般上部碎石含量高，下部黏性土含量高，暗浜底部以黑色淤泥为主，含有机质，呈流塑状，土性极差(汪前和陈洁如, 2002).

暗浜是不良工程地质现象，对工程施工、尤其对基础工程建设构成隐患.未查明或未进行地基处理的暗浜，将增大盾构进出洞施工过程的风险，工程建成后易产生地面的差异沉降，导致道路路面开裂；对于地下车站深基坑开挖而言，因暗浜填土成分复杂，结构松散，地下连续墙施工开挖时易产生坍塌现象，对邻近建筑物及地下管线产生不利影响，对基坑的围护构成一定的不利影响.因此，为避免暗浜对工程建设尤其是基坑工程建设带来不利影响，有必要查明暗浜的特征、成因、分布范围和危害程度(张俊杰, 2002)，为制定治理方案提供依据.

在遇到暗浜等不良地质条件时，一般主要利用钻探、开挖等手段进行勘探.根据上海市《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37—2012)5.2.5条的规定，遇暗浜等不良地质条件时，可采用小螺纹钻进行探查，根据实际情况适当加密孔距，查明其分布范围及断面形态.但从暗浜回填物成分来看，上海和宁波有很大区别，上海地区的暗浜回填多是采用素填土，而宁波则以杂填土为主.这就造成宁波地区小螺纹钻无法实施，而且在无基础资料的情况下使用小螺纹钻进行勘探，工作量巨大，并且带有很大的盲目性.钻孔的“一孔之见”难于解决宁波的暗浜探测问题.为此，浙江省地球物理地球化学勘查院开展专项研究，试验物探手段探测暗浜的方法与技术.

1 探测方法及其选择

地球物理探测方法的效果与地下介质的物性差异有关，主要因素为岩土体、回填物成分、结构、孔隙度、组成形式以及空隙中流体的物理性质和饱和度等(范祯祥等, 1998).为此，我们首先收集宁波市轨道交通2号线、4号线钻孔波速和电阻率测试成果及现场、实验室测定资料(常士骠和张苏民, 2007；刘用海等, 2007)并进行分类统计，获得研究区与本次探查相关的杂填土、暗浜基地黏土层的物性参数(表 1).据此，我们选定对速度和电阻率较为敏感、分辨率较高的二维微动剖面探测法(徐佩芬, 1998; 何正勤等, 2007)、瞬态瑞雷波法(凌甦群和三轮滋, 2006；徐明才等, 2011)、高密度电法等3种方法，进行探测暗浜的方法、技术研究，通过比对、总结探测效果，以确定切实有效的探测方法.

1.1 二维微动剖面探测法

这是一种基于空间自相关法从台阵微动记录中提取瑞雷波相速度频散曲线(Aki, 1957; Park, 2008)，并通过计算获得视S波速度Vx剖面(凌甦群, 1994；徐佩芬等, 2013)，依据Vx差异，解释岩性、构造，达到探测目的的地球物理新方法.该方法的技术优势在于利用天然场源，不受振动、电磁干扰影响，施工便捷，特别适用于城镇等强干扰环境.

1.2 瞬态瑞雷波法

基于瑞雷波运动学特征和动力学特征(时福荣, 1990)，其核心是利用了层状介质中面波的频散特征和传播速度与岩土力学性质的相关性来达到勘探目的，即不同的频率成分具有不同的相速度(李凯, 2001；单林娜等, 2006).根据频散曲线的特征分析解决地质问题；确定深度—速度函数，根据计算得到的波速进行成图，根据波速分布资料推断暗浜分布位置.

1.3 高密度电法

是以不同岩(矿)石之间导电性能差异为基础.它是集电剖面法和电测深法的特点为一体的一种地学层析成像技术.通过一组电极向地下供电，使用另一组电极测量地下电压、电流并引入装置系数，换算出视电阻率值(利奕年和罗延钟，2006).它实行密集采样来提高采样率，用“多次覆盖”的方法来提高信噪比.通过接地电极在地下建立人工电场，观测因不同导电地质体存在时地表电场的变化，从而推断和解释地下地质体的分布或产状.

2 工作方法试验及成果

选择两个区域进行探测试验，试验剖面一位于市郊，振动、电磁干扰较小；试验剖面二位于闹市区，振动、电磁干扰较大.剖面一上已知暗浜位置，以检验探测效果，剖面二上暗浜位置未知，后期进行钻探验证.

2.1 工作方法

二维微动剖面探测法(徐佩芬等, 2009, 2012)采用观测半径r=0.6 m和5 m的二重圆形观测台阵、测点间距5 m的观测系统，主频2 Hz的垂直分量检波器，24位A/D转换的大动态低功耗数字记录仪.采样频率100 Hz.台阵中各套仪器采用完全独立的工作方式，它们之间通过记录仪内置GPS天线接收GPS信号实现同步，单点观测时间为15min.

瞬态瑞雷波法采用12道频率为4 Hz的检波器、道间距为1 m进行数据采集.检波器用石膏耦合，在仪器参数设置好后，当噪声降到最低时激发人工震源采集数据.在确保数据有效后，记录存盘.

高密度电法采用温纳装置进行测量，点距1 m.电极数为60根.在确保接地良好后开始观测.实时观测数据异常情况，根据分析，对不合格数据进行重新测量.

为便于对比，二条剖面采用同样的工作方法进行数据采集和处理.

2.2 探测成果及对比 2.2.1 试验一

根据地质调查，该剖面的小号方向(即0/1~30/1，1线0~30 m间)为暗浜区域(如图 1)；根据钻探资料揭露，钻孔位置暗浜埋深为3.1 m.该剖面三种探测方法获得的成果剖面见图 2~图 4，效果比对见表 2.

从图 2~图 4上可以看出，三种方法对暗浜均具有很好的探测效果，与钻孔揭露的暗浜填埋物底界深度相比，三种物探结果的误差在0.2 m以内(＜7%).

从微动视S波速度剖面图上可以看出，本区填埋物视S波速度大于180 m/s，而下伏淤泥质土等土层视S波速度小于180 m/s，二者速度差异明显.往小号方向暗浜埋深逐渐加深，最深处可大5 m左右.在瞬态瑞雷波图上，本区填埋物与下伏淤泥质土及大号方向存在着明显的速度差异，填埋区面波速度大于140 m/s，其他区域速度小于140 m/s.与微动探测结果基本一致.在高密度电法图上显示为填埋区杂填土与下伏淤泥质土之间存在明显电阻率梯度带，上部高阻为填埋区，下部低阻为淤泥质土等.与微动和瞬态瑞雷波探测基本一致.最终推断解释见图 5.

2.2.2 试验二

根据后期地质调查，该剖面24/2~37/2段为暗浜区域.如图 6所示，对该处进行了二维微动剖面探测法、瞬态瑞雷波法两种方法试验，成果剖面见图 7和图 8，效果比对见表 3.

从图 7、图 8上可以看出，二种剖面上对暗浜底界、边界位置显示清晰，与钻孔揭露填埋物深度误差微动探测法和瞬态瑞雷波法在0.2 m以内.根据微动探测视S波速度图，在点20/2~48/2视S波速度大于200 m/s，与淤泥质土速度差异明显.在瞬态瑞雷波图上，两侧面波速度分层相对平缓，在点18/2~48/2段，在深度3间，速度明显增大，表明本区填埋物与下伏淤泥质土存在着明显的速度差异，填埋区面波速度大于200 m/s.最终推断解释如图 9所示.对该暗浜填埋区进行钻孔验证，布置在勘探未发现为有暗浜填埋区的两个钻孔，为正常地层，填土层分别为2.4 m和2.3 m，埋深较均匀.位于推测可能存在暗浜区域的钻孔则显示填土埋深为3.5 m.与上述微动探测和瞬态瑞雷波探测推测结果一致.

3 讨论与结论 3.1

本文采用微动探测、瞬态瑞雷波、高密度电法等三种物探方法对暗浜进行探测研究，并与地质调查和钻探结果进行对比分析，验证物探方法推断解释暗浜位置和底界深度的效果.

3.2

本文结果表明，不论郊区还是闹市区，微动探测和瞬态瑞雷波法这二种震波方法均达到了较好的探测效果.相比较而言，又因为微动探测无需人工源，在振动干扰严重的闹市区，探测效果更优于瞬态瑞雷波法.二维微动剖面探测法作为暗浜勘查的新技术新方法，更适用地铁工程勘察，具有较高的推广应用价值.城市里电磁干扰严重，对高密度电法产生了很大不利影响，所以，震波法比电磁法勘探更适用城市.

3.3

钻探探测暗浜最为精准，但受场地条件限制，难于施钻的地方会留下安全隐患，加之一孔之见的局限性，在城市中靠钻探探测暗浜是不现实.所以，采用钻探、物探相结合的综合探测方法，充分发挥物探的技术优势，配合少量钻探标定，能以最高的性价比，取得探测暗浜高效率与高精度，满足工程勘察需要.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！