某市市政道路路基病害探測工作方案

1、*市市政道路路基病害探測工作方案1、市政道路路基概況近年來，全國多地相繼出現(xiàn)路面塌陷等地質(zhì)事件的報(bào)道屢見不鮮，究其原因大部分是人為 的施工工程后期的遺留影響，如過渡開采地下水，填湖修路，城市管網(wǎng)的失修破損滲水引起路 基疏松、路基脫空和路基空洞等，嚴(yán)重會(huì)引起大面積塌陷。2013年上半年*市市政工程管理處在*市市區(qū)道路養(yǎng)護(hù)管理過程中發(fā)現(xiàn)大量路面塌陷下沉 地段并及時(shí)加以維修處理，形成這些路面塌陷下沉的原因大部分是因?yàn)楣艿榔茡p引起水滲漏而 沖刷路基引起路基疏松、脫空，從而使得路面下凹，甚至塌陷。為防患于未然，應(yīng)進(jìn)行類似地 段的路基病害探測而地質(zhì)雷達(dá)正是探測路基病害最有效的手段之一。2、路基病害探測技術(shù)

2、方法地質(zhì)雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR是近年來應(yīng)用于淺層地質(zhì)構(gòu)造、路基路面 檢測的一項(xiàng)新技術(shù)，其特點(diǎn)是快速、無損、連續(xù)檢測，并以實(shí)時(shí)成象方式顯示地下結(jié)構(gòu)剖面， 使探測結(jié)果一目了然，分析、判讀直觀方便。因探測精度高、樣點(diǎn)密、工作效率高而倍受關(guān)注。 隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。圖1,路面下路基中的缺損檢測圖地質(zhì)雷達(dá)方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布變化的廣譜電磁波技術(shù)。如圖1所示，利用一個(gè)天線向地下發(fā)射無載波電磁脈沖，另一個(gè)天線接收由地下不同介質(zhì)界面反射的回波，利用電磁波在巖體介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場強(qiáng)度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)（如介電

3、常數(shù)Er）工程試驗(yàn)檢測有限公司及幾何形態(tài)的變化差異，根據(jù)接收到的回波旅行時(shí)間、幅度和波形等信息，來探測路基疏松、 路基脫空和路基空洞等路基病害。在實(shí)際的外業(yè)施工過程中，因?yàn)槭姓坊访嫦路降叵鹿芫W(wǎng) 縱橫交錯(cuò)，地下介質(zhì)變化較為復(fù)雜，影響因素眾多，可以看出，雷達(dá)接收到信號(hào)的大小與雷達(dá)天線的特性、地層的衰減、目標(biāo)體的深度和反射 特征以及雷達(dá)的工作頻率和發(fā)射功率均有關(guān)系。在儀器性能和地下介質(zhì)一定的情況下，探測深 度取決于工作頻率選擇及地層的衰減系數(shù)。一般天線頻率越高，則探測深度越淺，分辨率越高；天線頻率越低，則探測深度越深，分 辨率越低。因此，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)存在著探測深度與分辨率的取舍或優(yōu)選問題。（二）

4、儀器設(shè)備及技術(shù)參數(shù)地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)包括硬件（主機(jī)、天線、傳輸電纜等）和軟件（現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、后處理等）兩大部分。本次投入的設(shè)備為美國產(chǎn) SIR系列地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)（圖2）。在資料的處理上，配備了 RADAN6.系列雷達(dá)軟件，特別針對各種地質(zhì)異常情況可以進(jìn)行多 道平均，同相軸追蹤，信號(hào)偏移，希爾波特變換，褶積與反褶積的濾波變換，傅立葉變換，強(qiáng) 制增益變化等等一系列的手段，可以最大程度的保證資料處理的可辨讀性；SIR系列地質(zhì)雷達(dá)屬工程現(xiàn)場非破壞性的高頻電脈沖全數(shù)字化地面探測系統(tǒng)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：1 雙通道實(shí)時(shí)數(shù)字采集處理器，可同時(shí)記錄 2個(gè)通道的數(shù)據(jù)，并可同時(shí)進(jìn)行4組數(shù)據(jù)后處 理。自帶軍品級全金

5、屬外殼筆記本計(jì)算機(jī)，可在施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，操作 平臺(tái)可選 Windows 2000/NT/XP。2. 主機(jī)可適配所有高中低頻的各類雷達(dá)天線， 頻率范圍從16MHz到2.2GHz,本次預(yù)報(bào)工作 主要選用100MHZ 400MH瀕率的天線；3. 顯示方式：實(shí)時(shí)彩顯，彩色/灰階行掃描，變面積/波形顯示，線性掃描方式中可使用256 種色源來表示信號(hào)的幅度和極性；4. 采樣率可達(dá)5ps；5. 量程增益范圍：-20100dB,自動(dòng)或用戶可選；增益曲線分段可以從 18進(jìn)行選擇， 本次工作隨不同情況動(dòng)態(tài)選取；6. 濾波器：自動(dòng)或用戶可選；包括垂直時(shí)間域?yàn)V波和水平濾波；7. 掃描速率：每秒28

6、00次掃描可選，具有DSP數(shù)據(jù)快速采集系統(tǒng)；8. 時(shí)基精度：0.02% ；9. 信噪比： 110dB；10. 動(dòng)態(tài)范圍：120dB;11. 記錄長度：自動(dòng)或用戶可選，08000ns；12. 尺寸：466 x 395 x 174mm 左右，重量：w 10kg;13. 電源：整個(gè)檢測系統(tǒng)只需一個(gè)電源系統(tǒng) 12VDC 1115VDC14. 具有位置自動(dòng)伺服系統(tǒng)，便于信號(hào)的準(zhǔn)確接收；15. 迭加：可選232768個(gè)掃描。（三）地質(zhì)雷達(dá)探測方法與技術(shù)現(xiàn)場探測采用GSSI公司生產(chǎn)的SIR- 20地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，配屬 100MHZl勺屏蔽天線 進(jìn)行了探測；雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射器峰值電壓為1000V;采用1.5

7、米天線距，測點(diǎn)距為0.5米；現(xiàn)場數(shù) 據(jù)采集過程中，要求雷達(dá)天線與水平面垂直，發(fā)射與接收天線相互保持平行，位于同一豎直平 面內(nèi)，并盡可能與掌子面貼近。實(shí)際探測時(shí)要求隧道內(nèi)施工的臺(tái)車等較大型機(jī)械設(shè)施盡可能遠(yuǎn) 離（離開掌子面30米以外）掌子面，以減少其對地質(zhì)雷達(dá)探測的干擾影響。地質(zhì)雷達(dá)超前探測資料的處理主要包括：零飄校正、增益補(bǔ)償、頻譜分析、濾波處理、及 時(shí)間-深度轉(zhuǎn)換等流程。城市里的塌陷大部分原因是人為的施工工程后期的遺留影響，如過渡開采地下水，填湖修路等。野外的主要是地質(zhì)災(zāi)害，泥石流，洪水等造成的潛在破壞，表現(xiàn)在內(nèi)應(yīng)力的釋放過程，從緩慢 到聚變的過程，塌陷是聚變的表現(xiàn)。沒有必然的原因預(yù)示什么末日

8、等。簡單的講主要還是 天災(zāi)人禍，人禍多于天災(zāi)！提問者評價(jià)我觀察了一些這些塌陷現(xiàn)象，普遍表現(xiàn)為圓形深坑，和施工后期維護(hù)不當(dāng)，或地面自然沉降等關(guān)系不大。5成果解釋路基填筑時(shí)全線采用的填料與施工工藝基本相 同，因此沿線路走向材質(zhì)應(yīng)該是均勻的，雷達(dá)圖像特 征也應(yīng)基本相同即路基介質(zhì)對雷達(dá)波反射形成的同 相軸應(yīng)該罡連續(xù)的。路基出現(xiàn)病害后，不同填料結(jié)構(gòu) 界面礦壞、變形，這些病害會(huì)引起雷達(dá)波的急劇衰減 和強(qiáng)烈反射的岌生在雷達(dá)訓(xùn)面團(tuán)上表現(xiàn)為振幅變化、 同相軸不連續(xù).另外由于病害區(qū)段介廣電性與周圍明 顯不同，在雷達(dá)剖面圖上可能表現(xiàn)為圖像紊亂礙笄析 雷達(dá)剖面團(tuán)像反射浪的衰減、同相軸連續(xù)性和波形形 狀等，可得到病害類

9、型、位蓋、范圍、嚴(yán)重程度等信息。 5 1正常剖面由于介質(zhì)的均勻性，正常路基分布區(qū)的雷達(dá)液反 射形成的同相軸層序清晰，水平、均勻，連續(xù)，無雜亂 較強(qiáng)的反射信號(hào)，見團(tuán)4所示。圏4正當(dāng)剖面5 2空洞異?？斩吹男纬稍蚩赡苁怯捎诔跗诮ㄔO(shè)壓實(shí)度不 夠或后期其他因素造成，在雷達(dá)剖面上表現(xiàn)為較強(qiáng)反 射，反射渡組錯(cuò)斷出現(xiàn)多組反射且兩端存在弧形繞 射，見團(tuán)5所示。® 5空洞異常nfl ni： tn ;it ii4 tn ti6 tr tn ih jd5 3不密實(shí)異常不密實(shí)區(qū)介馬通常不均勻與周圍的介質(zhì)之間存 在一定的差異。由干土層疏松、較多小孔隙分布或含 水量不均勻，在雷達(dá)派冊圖中表現(xiàn)為反射液較夢、規(guī)

10、模小、不連續(xù)、反射龍量強(qiáng)弱變化較大，整個(gè)剖面較為 緊亂，與正常的雷達(dá)圖象相比層狀同相軸少，與空洞 異常相比兩端的繞射幅度較小，甚至察覺不岀，典型 不密實(shí)異常如圖6所示。® & 不密實(shí)異常5斗沉陷異常路基沉陷，各結(jié)構(gòu)面將不同程度的下沉，雷達(dá)剖 面上的反射界面起伏不平，呈口字形，反射波被扭曲, 連續(xù)性差，從團(tuán)7可見基層已破壞踣基損壞較嚴(yán)重。 5 5管道非病害）異常管道異常特征類似于空洞異常雷達(dá)團(tuán)像，但是反 射更強(qiáng)，多次波比較明顯，泯形更規(guī)則，同相軸更對 稱，見團(tuán)8所示。管道異常雖熬不屬于病害異常，但罡 菅道附近由于回填壓實(shí)度不夠或水管漏水造成回填 土的流失，導(dǎo)致管道附近的波形較為紊亂路基不密 實(shí)嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成空洞。 Q-S &:_1 1-囹？沉蹈異常圖3囂請異常5 6鋼筋網(wǎng)非病害）異常電磁波對鐵磁性的物質(zhì)感應(yīng)特別明顯，鋼筋網(wǎng)異 常主要表現(xiàn)為反射強(qiáng)烈，甚至出現(xiàn)多次反射浪，鋼筋 間隔疏時(shí)同相軸呈小弧形,密時(shí)則形成強(qiáng)反