《城市地下管线探测雷达性能要求及检验方法-编制说明》

《

团体标准

编

制

说

明

《城市地下管线探测雷达性能要求及检验方法》团体标准起草小组

2022年1月

一、编制背景

探地雷达是一种高效的浅层地球物理探测技术，它通过发射高频电磁脉冲波，

利用地下介质电性参数差异，根据回波的振幅、波形和频率等运动学和动力学特

征来分析和推断介质结构和物性特征。在公路、铁路、水利、地质、考古、电力、

采矿、航空等领域，探地雷达都有重要的作用，用于解决工程质量检测、场地勘

查、线路选择、病害诊断、超前预报、地质构造研究等问题。例如，在公路面层

厚度、隧道衬砌厚度检测方面，路面厚度是公路施工、竣工验收检查中路面工程

质量控制的最重要指标之一。为此，交通运输部相继出台了JT/T940-2014《公

路断面探伤及结构层厚度探地雷达》和JT∕T1060-2016《桥梁隧道结构用工程雷

达》行业标准，JJG（交通）124-2015《公路断面探伤及结构层厚度探地雷达》

和JJG（交通）130-2016《桥梁隧道结构用工程雷达》计量检定规程，来规范探

地雷达的产品质量与计量检定。

随着技术的不断成熟，探地雷达分辨率和准确度不断提升，在城市地下管线

探测的应用越来越广泛。例如，城市道路开挖施工前，需采用雷达探明城市通讯、

电力、燃气、给排水等管线的埋深位置及走向。相较公路断面探伤和桥路隧道结

构探测，所需探测的分辨率和准确度要求更高，而且还要求能准确分辨出探测管

线的材料属性。所以，JT/T940-2014《公路断面探伤及结构层厚度探地雷达》

和JT∕T1060-2016《桥梁隧道结构用工程雷达》行业标准并不适用于城市地下管

线探测用雷达。因此，需要对城市地下管线探测用雷达的技术性能和计量性能提

出全面的要求与规定。然而，目前国内尚无针对城市地下管线探测雷达的标准以

及检定规程。不同厂家生产的探地雷达虽原理相近，但功能上各有特点，计量性

能参差不齐。市场上探地雷达计量特性参差不齐，其工作频率跨度在MHz到GHz，

分辨率从mm到cm量级。频率低，探测深度深，但探测精度低；频率高，探测

深度低，但探测精度高。所以，对于不同频率与分辨率的测量要求，其校准标准

也不一致。而且，探地雷达测量准确度容易受外界各种因素干扰，例如被测对象

中的材料成分、水分、均匀性等都会对测量结果产生偏差。此外，由于尚未建立

完整的城市地下管线探测雷达量值溯源体系，计量部门无法依据相关技术文件进

行检定、校准，无法给其出具证书。

因此，为适应城市地下管线的探测需求，制定城市地下管线探测雷达的相关

标准，对探测雷达技术性能和计量性能提出全面的要求，而且设计与实际工况相

近的标准试样，实现对其性能的可靠检验。

二、编制工作简况

（一）任务来源

本标准由博势商贸（上海）有限公司向福建省计量测试学会提出立项申请。

福建省计量测试学会经过组织专家评审并立项，并公开向社会征集标准起草单位。

经过报名，最后本标准由福州大学、福建省闽量校准技术中心有限公司、福建省

计量科学研究院共同起草，博势商贸（上海）有限公司参与起草。

（二）主要工作过程

本标准经过前期对目前市场上主流探地雷达的全面调研，收集相关探地雷达

标准、规程、论文等国内外文献资料，根据城市地下管线探测特点，设计检验雷

达用的标准试样并开展了实验验证。根据实验测试结果，起草了本标准。

（三）编写组成员及其所做的主要工作

序号姓名单位主要工作

1钟舜聪福州大学制定方案与编写标准

2梁伟福州大学制定方案与编写标准

吴泓福建省闽量校准技术中心有限公司制定方案与编写标准

3马兴福建省计量科学研究院审核工作、搜集资料

4蔡开城福建省计量科学研究院审核工作、搜集资料

5徐翔博势商贸（上海）有限公司相关数据的收集和验证

6郑子昂博势商贸（上海）有限公司相关数据的收集和验证

三、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

（一）标准编制原则

一是科学实用原则。在尊重科学、亲身实践、广泛征求意见及调查研究的基

础上，紧贴雷达探测地下管线的实际工况，具有较强的可操作性和实用性。

二是协调性原则。本标准作为同类探地雷达在公路断面探伤及结构层探测、

桥梁隧道结构探测的补充，完善了雷达在城市地下管线探测方面的标准空白，与

我国现行有关法律、法规和相关标准要求基本协调一致。

三是规范性原则。本标准依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：

标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

（二）确定标准主要内容的论据

标准规定了本标准的适用范围，列出了城市地下管线探测雷达的相关术语和

定义，并引用以下标准：

GB/T6587电子测量仪器通用规范

GB/T9969工业产品使用说明书总则

GB/T9330.1塑料绝缘控制电缆第1部分：一般规定

JT/T940—2014公路断面探伤及结构层厚度探地雷达

JT/T1060—2016桥梁隧道结构用工程雷达

参照公路断面探伤及结构层厚度探地雷达和桥梁隧道结构用工程雷达的相

关要求，依据JT/T940-2014《公路断面探伤及结构层厚度探地雷达》和JT∕T

1060-2016《桥梁隧道结构用工程雷达》行业标准，规定了外观、适应性、通用

要求和功能要求。

依据CJJ/T7-2017《城市工程地球物理探测标准》，使用的仪器主要技术性

能指标应符合下列规定：应具有多种实时监测显示方式；应具有信号叠加功能；

系统增益不应小于150dB，计时误差不应大于1.0ns。CJJ/T61-2017《城市地

下管线探测技术规程》，管线点的平面位置探查中误差和埋深探查中误差分别不

应大于0.05h和0.075h，其中h为管线中心埋深。当h＜1000mm时以1000mm

代入计算；探查仪器的稳定性校验应采用相同的工作参数对同一位置的地下管线

不少于2次的重复探查，重复探查的定位及定深结果相对误差不应大于5%；探

查仪器的精度校验宜在单一已知地下管线或管线敷设条件相对简单地段进行，通

过探查结果与实际对比评价其定位精度和定深精度。依据上述标准要求，制定了

雷达主机增益、时窗、信号叠加次数等性能参数，以及水平定位误差、水平定位

重复性、深度测量误差和深度测量重复性等计量性能参数。

此外，根据CJJ/T61-2017《城市地下管线探测技术规程》，还应探明地下

管线的材质，依据金属与非金属在雷达探测中管线信号的扩张角不同，可以判定

出管线的金属或非金属材质区别，并对雷达技术性能做出相应要求。

在雷达试验用标准试验的设计中，参照JTGD50-2017《公路沥青路面设计

规范》、GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50289-2016《城市工程管线综

合规划规范》、JTGD40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》等标准，依据通

信、电力、燃气、热力、给水、再生水、雨水、污水等工程管线的最小覆土深度，

以及当工程管线交叉敷设时，管线自地表面向下的排列顺序和管线间的最小间距

要求，设计了标准试验如图1所示。该标准试验模拟实际城市地下管线铺设布局，

由地表向下分别为沥青、混凝土、水泥稳定碎石、细砂。细砂层中埋设通信、电

力、燃气、热力管线等常用的塑料波纹管、PVC管、PE管和镀锌管。管线间的

距离满足GB50289-2016《城市工程管线综合规划规范》关于工程管线之间最小

水平净距的要求。管径取城市道路中该埋深位置常用管径的最小值。此外，为贴

合实际地下管线敷设时交叉的空间排布格局，标样底部还设置了另一组与上层垂

直交叉的PE管和镀锌管（实际道路中，该埋深处一般为给排水管等），管径为

150mm。在两层管径的选择上，取最小管径值可充分考验雷达的探测识别能力

与深度计量特性。

图1探测雷达试验用标准试样

四、主要试验分析与预期效果

（一）主要试验分析

为充分验证城市地下管线探测雷达的特性，如图2所示，试验设计标准模块，

模块长1.2米、宽0.75米、高0.2米，材质为钢。内部分别填充沥青、混凝土（含

碎石）和细砂颗粒模拟实际道路主要层间结构。其中，在细砂颗粒预埋各种尺寸

PVC、PE和镀锌钢管来模拟市政常用各类给排水、电力、通信、燃气等管道。

标准模块可以根据试验需求进行各种组合组装。

（a）沥青模块（b）混凝土模块

（c）细砂模块

图2实验用标准模块

1#细砂模块中，分别预埋Φ20PVC、Φ20钢管、Φ20PE、Φ32钢管、Φ100

钢管、Φ50钢管、Φ75PVC、Φ75钢管；2#分别预埋Φ40PVC、Φ40PE、Φ50PVC、

Φ110PVC、Φ32PVC、Φ63PE、Φ25PE。细砂底部衬有25mm厚亚克力板，用

于支撑。

1#细砂模块探测结果如图3所示，五种规格金属管道都能清晰检出。介电常

数校正后，管道距表面距离分别为0.10米、0.11米、0.05米、0.12米、0.14米；

非金属管，则只能观察到Φ75PVC管，由于相邻两金属管，信号较弱；其原因

还由于，模具金属结构会产生大量非相关信号。

图31#细砂模块探测结果

2#细砂模块探测结果如图4所示，Φ50PVC、Φ110PVC和Φ65PE三种规格

非金属管道都能清晰检出。介电常数校正后，管道距表面距离分别为0.11米、

0.06米、0.10米；由于间隔原因和临近金属壁，Φ40PVC和PE管可模糊辨认，

Φ32PVC和Φ25PE管无法找出；模具金属结构会产生大量非相关信号。

图42#细砂模块探测结果

如图5所示，在1#和2#细砂模块上施加混凝土模块后，重新进行探测，结

果如图6和图7所示。

图5在1#和2#细砂模块上施加混凝土模块后重新进行探测

在1#模块中，只有4种规格金属管道都能检出，其他管道无法识别。从Φ75

钢管可以看出，随着深度加深，邻近金属壁对其影响更大；介电常数校正后，管

道距表面距离分别为0.33米、0.36米、0.30米、0.34米；混凝土模块底面钢条

造成对管道信号影响，而且模具金属结构会产生大量非相关信号。

图6加混凝土模块后，1#模块探测结果

在2#模块中，除Φ110PVC非金属管道都无法检出。钢条类似钢筋，对于接

近非金属小管径管道具有很强屏蔽作用；介电常数校正后，Φ110PVC管道距表

面距离分别为0.28米；模具金属结构会产生大量非相关信号。

图7加混凝土模块后，2#模块探测结果

为表征管线空间交叉的位置关系，制作了3#和4#细砂模块，如图8所示。

细砂底部衬有25mm厚亚克力板，用于支撑。底部钢条已割除，管道沿模块长度

方向掩埋。3#模块分别预埋（从左至右）Φ48钢管、Φ20钢管、Φ160波纹管（内

嵌Φ110波纹管）；4#模块分别预埋（从左至右）Φ75PVC、Φ25PVC、Φ110PVC。

图83#和4#细砂模块

单纯3#探测结果如图9所示，三种管线均可清晰检出。介电常数校正后，

管道距表面距离分别为0.02米、0.11米、0.09米。

图93#模块探测结果

单纯4#探测结果如图10所示，Φ75PVC、Φ110PVC均可清晰检出。介电

常数校正后，管道距表面距离分别为0.06米、0.09米；将重复率0.4调整至1.0

（1cm），可以清楚观察到Φ25PVC管对于底波的扰动。

图104#模块探测结果

如图11所示，1#、2#、3#和4#模块叠在一起后，再进行探测，结果如图12

所示。从图12中可以看出，Φ110PVC、Φ75钢管、Φ110钢管可清晰检出；随

着深度增加，Φ50和Φ32钢管被Φ110钢管覆盖，且增强壁面反射信号的拖尾；

此外，还可观察到上层Φ20钢管反射信号。

图111#、2#、3#和4#模块叠在一起后进行探测

图121#、2#、3#和4#模块叠在一起后进行探测结果

如图13所示，再在双层细砂上覆盖上混凝土后，再次进行探测。

图13在双层细砂上覆盖上混凝土后再次进行探测

探测结果如图14所示，最底层两模块内最大管道Φ110PVC、φ110钢管可

清晰检出；其余管道则无法检出；随深度增加，管道信号的扩张角变大，最大管

道会掩盖其他管道信号；此外，模块壁面的信号随深度增加拖尾变长，交汇在中

间管道下方，也会掩盖其他管道信号。

图14在双层细砂上覆盖上混凝土后再次进行探测结果

（二）预期效果分析

通过上述实验可以看出，通过在细砂模块中预埋各种规格、不同材质的管线，

采用探测雷达，可准确有效监测出管线金属或非金属材质、埋深和水平位置。但

是由于该实验中所设计的模块外框为金属框，且尺寸不够大，会对雷达波造成比

较大的干扰