劉湘媛， 陳 偉

(江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330000)

某建設項目包括大型地下綜合空間、地下綜合管廊、城市道路下穿區(qū)間、地面市政園林建筑等，是一個綜合性的大型地下工程，基礎和路基埋深情況各不相同，基礎形式也不相同。此外，地鐵6號線區(qū)間、地鐵7號線、地鐵8號線區(qū)間和車站相鄰或相交。本文研究的基坑開挖深度介于12.00～23.00 m，基坑萬壽路長約5.4 km，幸福路長約5.9 km?；颖O(jiān)測側(cè)壁共計約16 km，其中坑中綠島長度約2.7 km。本文檢測范圍以基坑及基坑周圍2倍開挖深度范圍內(nèi)的建筑物、地下管線和道路等構(gòu)筑物為主，制定一套更為合理的監(jiān)測流程及數(shù)據(jù)分析流程，為制定相應的治理措施提供指導意見。

1 常見地面沉降形變的影響因素

為進一步加強對該工程的地面沉降監(jiān)測，更加全面、科學地監(jiān)測建設項目，同時提高監(jiān)測的空間分辨率、時間動態(tài)性以及監(jiān)測效率，本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)概況，總結(jié)了造成該建設項目所在城市地面沉降形變的主要因素，具體內(nèi)容包括以下3個方面。

1.1 地裂縫影響

地裂縫是大型城市常見的地面沉降形變影響因素之一，普遍發(fā)育的地裂縫對城市地面及地下工程造成了嚴重的危害，是長期蠕動造成的地面破壞效應。為確保住房安全，必需對位于地裂縫帶中樓房進行全方位的結(jié)構(gòu)形變觀測。研究發(fā)現(xiàn)，破壞建筑物的主要原因在于地裂縫兩側(cè)的不對稱沉降作用，而水平方向上的拉張和錯動更加重了破壞的程度。建設工程區(qū)域經(jīng)過地裂縫，區(qū)域地質(zhì)情況復雜，特別是工程開挖之后隨著土方卸載、地下施工等影響，會使得地裂縫活動更加活躍。

1.2 工程降水影響

工程降水是大型城市地表沉陷的主要誘導因素，如地表河流不發(fā)育的大型城市，地下水常年處于超采狀態(tài)，形成了大面積地下水下降漏斗區(qū)，進而引發(fā)城市地面沉降，導致建筑物破壞和城市沉陷。此外，地下水的超采也造成了新地裂縫的形成。本文研究的建設工程涉及降水工程措施，可能會對周邊地裂縫和地面產(chǎn)生一定的影響。

1.3 工程環(huán)境效應

密集高層建筑群、大型混凝土工程等環(huán)境效應是近年來新的沉降制約因素，在城市建設中逐漸顯露。建設工程大量土方的卸載、地下工程混凝土工程量的增加造成區(qū)域不同時間段內(nèi)荷載量的變化，給地面區(qū)域沉降造成了不可忽視的影響。

2 PS-InSAR技術在西安幸福林帶建設項目中的應用

2.1 PS-InSAR技術流程的制定

為了更好地完成建設項目地面沉降監(jiān)測，需制定出一套質(zhì)量可靠、技術可行的時序PS-InSAR監(jiān)測作業(yè)技術流程。時序PS-InSAR結(jié)果將與同期水準監(jiān)測結(jié)果進行對比分析，對形變結(jié)果開展實地調(diào)查驗證，并進一步精化時序PS-InSAR數(shù)據(jù)處理，最終提交時序PS-InSAR地面沉降監(jiān)測報告。主要流程如圖1所示。

(1)低相干條件下點目標識別。PS-InSAR時序分析主要從SAR影像中挑選出那些散射特性強并且相位穩(wěn)定的像元進行后續(xù)時序形變的反演。但是區(qū)域地表的變形監(jiān)測應用中，干涉圖會存在失相關現(xiàn)象甚至完全失相關。在低相干條件下，如何在SAR影像上有效識別監(jiān)測點是時序PS-InSAR技術實施的基礎。

(2)監(jiān)測點的合理選取。在采用時序PS-InSAR監(jiān)測時，一方面希望提取到盡可能多的高相干點目標，即要保證較高的探測率，另一方面希望避免錯誤地選入其他不穩(wěn)定的點。因此在高相干點目標選取時既要保證其密度，又要保證其可靠性。

圖1 PS-InSAR技術流程

(3)時序PS-InSAR誤差分析。主要解決應用過程中遇到的軌道誤差、地形誤差和系統(tǒng)熱噪聲等，以獲得高精度形變信息。

(4)針對PS-InSAR的相對形變監(jiān)測結(jié)果，采用CR技術及擬穩(wěn)平差方法，結(jié)合地面沉降監(jiān)測點確定時序PS-InSAR形變基準。

(5)時序PS-InSAR技術在區(qū)域地表形變監(jiān)測應用。在對收集到工作區(qū)的有關工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、多時相地形資料(包括DEM)、多時相遙感數(shù)據(jù)、建設圖件及其說明文件、區(qū)域地面沉降地裂縫調(diào)查及監(jiān)測數(shù)據(jù)等資料進行系統(tǒng)整理和分析的基礎上，獲取SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并采用多平臺PS-InSAR數(shù)據(jù)開展PS-InSAR數(shù)據(jù)處理，獲取工作區(qū)高精度的地面沉降監(jiān)測結(jié)果，分析其時空發(fā)育規(guī)律，開展實地調(diào)查驗證，評價地面沉降監(jiān)測結(jié)果精度并進行沉降機理解釋。

2.2 建設工程水準測量內(nèi)容

(1)監(jiān)測點數(shù)分析。本次基坑開挖大致在20 m，監(jiān)測的內(nèi)容大部分是基于工程本身的監(jiān)測，范圍以基坑開挖的2倍計算在40 m的范圍之內(nèi)。以周邊房屋為例，周邊房屋大致為101棟，需布設監(jiān)測點650個，平均每棟房屋的監(jiān)測點數(shù)在6～7個點左右。如果以基坑邊80 m監(jiān)測范圍線來計算上述所有水準的工作量將達到一倍以上，成本和人員也會相應增加一倍之多。

(2)重點區(qū)域分析。單純的點測量只能確定項目建設過程中哪些區(qū)域以布設點的區(qū)域需要加強監(jiān)測，而對于未布設的點則顯得捉襟見肘，只能憑借工程經(jīng)驗采取必要措施加以防范。這種過度依賴工程經(jīng)驗的做法不僅會增加工程量，而且可能存在極大漏洞。

(3)高程控制點不穩(wěn)定分析。基坑建設工程全線需要基坑降水，那么在降水期間影響就極有可能超過40 m范圍線。在工程還未采取降水措施之前，根據(jù)前三期高程控制網(wǎng)的水準數(shù)據(jù)來看，區(qū)域地質(zhì)情況復雜導致區(qū)域內(nèi)仍有60%的控制點處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。前三期高程控制網(wǎng)的選點和觀測嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，選點遠離基坑開挖區(qū)域，從平差結(jié)果來看60%的控制點處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而這極有可能與地裂縫有關。隨著工程降水措施的實施，必然會對周邊地裂縫產(chǎn)生直接影響，從而加劇地裂縫活動。

3 結(jié)語

地面沉降形變監(jiān)測結(jié)果是分析其時空發(fā)育規(guī)律，開展實地調(diào)查驗證，評價地面沉降監(jiān)測結(jié)果精度并進行沉降機理解釋的最基本的第一手資料，是制定治理措施的最基礎的材料。為此，本文以PS-InSAR監(jiān)測技術為基礎，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，制定了某建設項目監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理流程，為獲得更為可靠的形變數(shù)據(jù)奠定基礎。