某政道路路基病害探測(cè)工作方案

1、*市市政道路路基病害探測(cè)工作方案1、市政道路路基概況近年來(lái)，全國(guó)多地相繼出現(xiàn)路面塌陷等地質(zhì)事件的報(bào)道屢見(jiàn)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(guò)渡開(kāi)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(guò)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(lèi)似地段的路基病害探測(cè).而地質(zhì)雷達(dá)正是探測(cè)路基病害最有效的手段之一。2、路基病害探測(cè)技術(shù)方法地質(zhì)

2、雷達(dá)（GroundPenetratingRadar,簡(jiǎn)稱(chēng)GPR足近年來(lái)應(yīng)用于淺層地質(zhì)構(gòu)造、路基路面檢測(cè)的一項(xiàng)新技術(shù)，具特點(diǎn)是快速、無(wú)損、連續(xù)檢測(cè)，并以實(shí)時(shí)成象方式顯示地下結(jié)構(gòu)剖面，使探測(cè)結(jié)果一目了然，分析、判讀直觀方便。因探測(cè)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(cè)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(wú)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(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)（如介電常數(shù)Er）工程試驗(yàn)

3、檢測(cè)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(lái)探測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)深度越淺，分辨率越高；天線頻率越低，則探測(cè)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(cè)深度與分辨率的取舍或優(yōu)選問(wèn)題。（二）儀器設(shè)備及技術(shù)參數(shù)地質(zhì)雷達(dá)系

4、統(tǒng)包括硬件（主機(jī)、天線、傳輸電纜等）和軟件（現(xiàn)場(chǎng)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(guó)產(chǎn)SIR系列地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)（圖2）0在資料的處理上，配備了RADAN6.僚列雷達(dá)軟件，特別針對(duì)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(chǎng)非破壞性的高頻電脈沖全數(shù)字化地面探測(cè)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(jí)全金屬外殼筆記本計(jì)算機(jī)，可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)

5、時(shí)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，操作平臺(tái)可選Windows2000/NT/XP。2 .主機(jī)可適配所有高中低頻的各類(lèi)雷達(dá)天線，頻率范圍從16MH*J2.2GHz,本次預(yù)報(bào)工作主要選用100MHz400MH尊率的天線；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(lái)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??；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2800次掃描可選，具有DS吸據(jù)快速采集系統(tǒng)；8 .時(shí)基精度

6、：0.02%;9 .信噪比：110dB;10 .動(dòng)態(tài)范圍：120dB;11 .記錄長(zhǎng)度：自動(dòng)或用戶可選，08000ns；12 .尺寸：466x395x174mm左右，重量：10kg；13 .電源：整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)只需一個(gè)電源系統(tǒng)12VDC11T5VDC14 .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(cè)方法與技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)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100MHz勺屏蔽天線進(jìn)行了探測(cè)；雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射器峰值電壓為1000V;采用1.5米天線距，測(cè)點(diǎn)距為0.5米；現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，要求雷達(dá)天線與水平面垂直，發(fā)射與接收天線

7、相互保持平行，位于同一豎直平面內(nèi)，并盡可能與學(xué)子面貼近。實(shí)際探測(cè)時(shí)要求隧道內(nèi)施工的臺(tái)車(chē)等較大型機(jī)械設(shè)施盡可能遠(yuǎn)離（離開(kāi)學(xué)子面30米以外）學(xué)子面，以減少其對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的干擾影響。地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)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(guò)渡開(kāi)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(guò)程，從緩慢到聚變的過(guò)程，塌陷是聚變的表現(xiàn)。沒(méi)有必然的原因預(yù)示什么末日等。簡(jiǎn)單的講主要還是天災(zāi)人禍，人禍多于天災(zāi)！提問(wèn)者評(píng)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

8、，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(duì)雷達(dá)波反射形成的同相軸應(yīng)該是連續(xù)的“路基出現(xiàn)病害后，不同填料結(jié)構(gòu)界面破壞、變形口這些病害會(huì)引起雷達(dá)波的急劇衰;咸和強(qiáng)烈反射的發(fā)生3在雷達(dá)剖面圖上表現(xiàn)為振幅變化、同相軸不連續(xù)”另外由于病害區(qū)段介質(zhì)電性與周?chē)黠@不同，在雷達(dá)剖面圖上可能表現(xiàn)為圖像紊亂曾分析雷達(dá)剖面圖像反射波的衰減、同相軸連續(xù)性和波形形狀等，可得到病害類(lèi)型、位置、范圍.嚴(yán)重程度等信息。51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)波反射形成的同相軸層序清冊(cè)，水平

9、、均勻、連續(xù)，無(wú)雜亂較強(qiáng)的反射信號(hào)，見(jiàn)圖4所示。圜4正常剖面52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,反射波組錯(cuò)斷出現(xiàn)多組反射,且兩端存在弧形繞射，見(jiàn)圖5所示。圖5.空洞異常.nflmtnhifixH5tifttrItimj力53不密實(shí)異常不密實(shí)區(qū)介質(zhì)通常不均勻j與周?chē)慕橘|(zhì)之間存在一定的差異由于土層疏松,較多小孔隙分布或含水量不均勻，在雷達(dá)波形圖中表現(xiàn)為反射波較多、規(guī)模小、不連續(xù)、反射能量強(qiáng)弱變化較大，整個(gè)剖面較為縈亂，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(jué)不出，她型不密實(shí)異常如圖6所示。圖6

10、.不密實(shí)異常54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，至5字形，反射波被扭曲,連續(xù)性差，從圖7可見(jiàn)基層已破壞,路基損壞較嚴(yán)重.55管道養(yǎng)病害）異常管道異常特征類(lèi)似于空洞異常雷達(dá)圖像，但是反射更強(qiáng)，多次波比較明顯，波形更規(guī)則，同相軸更對(duì)稱(chēng)，尺圖8所示。管道異常雖然不屬于病害異常,但是管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)形成空洞口M494W3CIitJ21134圜了沉陷異常他0圖E管道異常56鋼筋網(wǎng)酢病害）異常電磁波對(duì)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)多次反射避，鋼筋間隔疏時(shí)同相軸呈小見(jiàn)