某市市政道路路基病害探测工作方案

工程试验检测有限公司 1 市市政道路路基病害探测工作方案市市政道路路基病害探测工作方案 1 市政道路路基概况 近年来 全国多地相继出现路面塌陷等地质事件的报道屡见不鲜 究其原因大部分是人为 的施工工程后期的遗留影响 如过渡开采地下水 填湖修路 城市管网的失修破损渗水引起路 基疏松 路基脱空和路基空洞等 严重会引起大面积塌陷 2013 年上半年 市市政工程管理处在 市市区道路养护管理过程中发现大量路面塌陷下沉 地段并及时加以维修处理 形成这些路面塌陷下沉的原因大部分是因为管道破损引起水渗漏而 冲刷路基引起路基疏松 脱空 从而使得路面下凹 甚至塌陷 为防患于未然 应进行类似地 段的路基病害探测 而地质雷达正是探测路基病害最有效的手段之一 2 路基病害探测技术方法 地质雷达 Ground Penetrating Radar 简称 GPR 是近年来应用于浅层地质构造 路基路 面检测的一项新技术 其特点是快速 无损 连续检测 并以实时成象方式显示地下结构剖面 使探测结果一目了然 分析 判读直观方便 因探测精度高 样点密 工作效率高而倍受关注 随着该项技术的不断完善和发展 其应用领域不断扩展 图 1 路面下路基中的缺损检测图 地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布变化的广谱电磁波技术 如图 1 所示 利用一 个天线向地下发射无载波电磁脉冲 另一个天线接收由地下不同介质界面反射的回波 利用电 磁波在岩体介质中传播时 其路径 电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质 如介电常数 工程试验检测有限公司 2 Er 及几何形态的变化差异 根据接收到的回波旅行时间 幅度和波形等信息 来探测路基疏 松 路基脱空和路基空洞等路基病害 在实际的外业施工过程中 因为市政路基路面下方地下 管网纵横交错 地下介质变化较为复杂 影响因素众多 可以看出 雷达接收到信号的大小与雷达天线的特性 地层的衰减 目标体的深度和反射 特征以及雷达的工作频率和发射功率均有关系 在仪器性能和地下介质一定的情况下 探测深 度取决于工作频率选择及地层的衰减系数 一般天线频率越高 则探测深度越浅 分辨率越高 天线频率越低 则探测深度越深 分 辨率越低 因此 地质雷达技术存在着探测深度与分辨率的取舍或优选问题 二 仪器设备及技术参数 地质雷达系统包括硬件 主机 天线 传输电缆等 和软件 现场数据采集 预处理 后 处理等 两大部分 本次投入的设备为美国产 SIR 系列地质雷达系统 图 2 在资料的处理上 配备了 RADAN6 6 系列雷达软件 特别针对各种地质异常情况可以进行 多道平均 同相轴追踪 信号偏移 希尔波特变换 褶积与反褶积的滤波变换 傅立叶变换 强制增益变化等等一系列的手段 可以最大程度的保证资料处理的可辨读性 SIR 系列地质雷达属工程现场非破坏性的高频电脉冲全数字化地面探测系统 其主要技术 参数如下 1 双通道实时数字采集处理器 可同时记录 2 个通道的数据 并可同时进行 4 组数据后 处理 自带军品级全金属外壳笔记本计算机 可在施工现场进行实时数据采集和数据处理 操 作平台可选 Windows 2000 NT XP 2 主机可适配所有高中低频的各类雷达天线 频率范围从 16MHz 到 2 2GHz 本次预报工 作主要选用 100MHZ 400MHZ 频率的天线 3 显示方式 实时彩显 彩色 灰阶行扫描 变面积 波形显示 线性扫描方式中可使用 256 种色源来表示信号的幅度和极性 4 采样率可达 5ps 5 量程增益范围 20 100dB 自动或用户可选 增益曲线分段可以从 1 8 进行选择 本次工作随不同情况动态选取 6 滤波器 自动或用户可选 包括垂直时间域滤波和水平滤波 7 扫描速率 每秒 2 800 次扫描可选 具有 DSP 数据快速采集系统 8 时基精度 0 02 9 信噪比 110dB 工程试验检测有限公司 3 10 动态范围 120dB 11 记录长度 自动或用户可选 0 8000ns 12 尺寸 466 x 395 x 174mm 左右 重量 10kg 13 电源 整个检测系统只需一个电源系统 12VDC 11 15VDC 14 具有位置自动伺服系统 便于信号的准确接收 15 迭加 可选 2 32768 个扫描 三 地质雷达探测方法与技术 现场探测采用 GSSI 公司生产的 SIR 20 地质雷达进行数据采集 配属 100MHZ 的屏蔽天线 进行了探测 雷达系统发射器峰值电压为 1000V 采用 1 5 米天线距 测点距为 0 5 米 现场 数据采集过程中 要求雷达天线与水平面垂直 发射与接收天线相互保持平行 位于同一竖直 平面内 并尽可能与掌子面贴近 实际探测时要求隧道内施工的台车等较大型机械设施尽可能 远离 离开掌子面 30 米以外 掌子面 以减少其对地质雷达探测的干扰影响 地质雷达超前探测资料的处理主要包括 零飘校正 增益补偿 频谱分析 滤波处理 及 时间 深度转换等流程 城市里的塌陷大部分原因是人为的施工工程后期的遗留影响 如过渡开采地下水 填湖修路等 野外的主要是地质灾害 泥石流 洪水等造成的潜在破坏 表现在内应力的释放过程 从缓慢 到聚变的过程 塌陷是聚变的表现 没有必然的原因预示什么末日