某市市政道路路基病害探测工作方案

1、*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

2、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

3、常数Er）工程试验检测有限公司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）

4、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.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

5、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 400MH濒率的天线；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：-20100dB,自动或用户可选；增益曲线分段可以从 18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28

6、00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；10. 动态范围：120dB;11. 记录长度：自动或用户可选，08000ns；12. 尺寸：466 x 395 x 174mm 左右，重量：w 10kg;13. 电源：整个检测系统只需一个电源系统 12VDC 1115VDC14. 具有位置自动伺服系统，便于信号的准确接收；15. 迭加：可选232768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 100MHZl勺屏蔽天线 进行了探测；雷达系统发射器峰值电压为1000V;采用1.5

7、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

8、等。简单的讲主要还是 天灾人祸，人祸多于天灾！提问者评价我观察了一些这些塌陷现象，普遍表现为圆形深坑，和施工后期维护不当，或地面自然沉降等关系不大。5成果解释路基填筑时全线采用的填料与施工工艺基本相 同，因此沿线路走向材质应该是均匀的，雷达图像特 征也应基本相同即路基介质对雷达波反射形成的同 相轴应该罡连续的。路基出现病害后，不同填料结构 界面礦坏、变形，这些病害会引起雷达波的急剧衰减 和强烈反射的岌生在雷达訓面團上表现为振幅变化、 同相轴不连续.另外由于病害区段介廣电性与周围明 显不同，在雷达剖面图上可能表现为图像紊乱碍笄析 雷达剖面團像反射浪的衰减、同相轴连续性和波形形 状等，可得到病害类

9、型、位盖、范围、严重程度等信息。 5 1正常剖面由于介质的均匀性，正常路基分布区的雷达液反 射形成的同相轴层序清晰，水平、均匀，连续，无杂乱 较强的反射信号，见團4所示。圏4正當剖面5 2空洞异常空洞的形成原因可能是由于初期建设压实度不 够或后期其他因素造成，在雷达剖面上表现为较强反 射，反射渡组错断出现多组反射且两端存在弧形绕 射，见團5所示。® 5空洞异常nfl ni： tn ;it ii4 tn ti6 tr tn ih jd5 3不密实异常不密实区介馬通常不均匀与周围的介质之间存 在一定的差异。由干土层疏松、较多小孔隙分布或含 水量不均匀，在雷达派册图中表现为反射液较梦、规

10、模小、不连续、反射龍量强弱变化较大，整个剖面较为 緊乱，与正常的雷达图象相比层状同相轴少，与空洞 异常相比两端的绕射幅度较小，甚至察觉不岀，典型 不密实异常如图6所示。® & 不密实异常5斗沉陷异常路基沉陷，各结构面将不同程度的下沉，雷达剖 面上的反射界面起伏不平，呈口字形，反射波被扭曲, 连续性差，从團7可见基层已破坏踣基损坏较严重。 5 5管道非病害）异常管道异常特征类似于空洞异常雷达團像，但是反 射更强，多次波比较明显，泯形更规则，同相轴更对 称，见團8所示。管道异常虽熬不属于病害异常，但罡 菅道附近由于回填压实度不够或水管漏水造成回填 土的流失，导致管道附近的波形较为紊乱路基不密 实严重时会形成空洞。 Q-S &:_1 1-囹？沉蹈异常图3囂请异常5 6钢筋网非病害）异常电磁波对铁磁性的物质感应特别明显，钢筋网异 常主要表现为反射强烈，甚至出现多次反射浪，钢筋 间隔疏时同相轴呈小弧形,密时则形成强反