道路塌陷隐患综合探测与防控技术发展与展望

道路塌陷隐患综合探测与防控技术发展与展望23事件的频发

（1）全国道路塌陷4

（2）2018年央视报道——城市道路塌陷隐患2018年11月13日新闻1+1：路面塌陷频发

还要多少血的教训?网络：珍惜你身边的朋友，走着走着人就没了。。。5

日本福冈地下工程与道路工程安全已构成城市公共安全主题之一已引起国家和各级政府的高度重视国家十三五、北京市十二五、十三五都是重点攻关方向全国各大城市陆续开展地下病害探测工作672.1 病害的分类与成因机制研究2.2 探测技术方法进展2.3 探测装备进展2.4 识别与验证2.5 风险分级与处置2.6 信息化管理2.7 相关标准的建立2.8 典型城市道路塌陷防范工作的实施8◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.1 病害的分类与成因机制研究从各种病害解译名词汇总至几种特定的描述空洞脱空疏松体富水体病害类型的统一，在基础上促进了病害检测的发展9◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.1 病害的分类与成因机制研究行业标准《城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准》JGJ437-2018中关于病害的分类描述10◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.1 病害的分类与成因机制研究道路塌陷事件的成因研究，从源头上寻找检测的落脚点北京市郑州市深圳市兰州市11◆◆

隐患综合检测与防控的现状地下病害体各类地下病害体电磁性差异磁性差异电法（高密度电法）磁法探测物性 探测方法差异 选 择力学差异地震类方法电磁法（GPR）电性差异城市环境的适应性强抗干扰、快速无损、绿色有损、干扰交通、低效抗环境磁干扰能力差抗振动干扰差、有损、干扰交通、低效2.2 探测技术方法进展地下病害体与周边土体的地球物理场的差异－－选择探测方法的基础12◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展探测方法推荐：以探地雷达（GPR）为主其他物探方法（电法、面波、微震、电磁法等）为辅。探测方法适宜性探测方法地下病害体类型埋藏深度D脱空空洞疏松体富水体探地雷达法●●●●D<7.0m高密度电法/●○●3.0m<D≤30.0m瞬态面波法/●●/3.0m<D≤20.0m微动勘探法/●●/3.0m<D≤30.0m地震映像法○●○/D≤20.0m瞬变电磁法/●○●3.0m<D≤30.0m注：●——适用；○——可用。13◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2

探测技术方法进展（1）基于探地雷达方法的地下病害探测总结和研究，目前已有大量的知识积累。典型病害图像的试验——物理模型探测14◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展探地雷达的成功运用——道路空洞探测与风险排除1、脱空15◆◆

隐患综合检测与防控的现状2、空洞北京市学知桥超大空洞规模20m×8m×6m数据来源：北勘院2.2 探测技术方法进展16◆◆

隐患综合检测与防控的现状2、空洞成都市地铁盾构上方空洞规模4m×2m×5m2.2 探测技术方法进展数据来源：中铁西南院17◆◆

隐患综合检测与防控的现状2、空洞2.2 探测技术方法进展2019年阅兵线路专项空洞检测——空洞数据来源：北勘院18◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展主动源面波微动勘探法地震映像法瞬变电磁法高密度电法主动源面波——人工激发地震波微动勘探法——天然源脉动信号高密度电法等值反磁通瞬变电磁法19◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展-2-10123-14-2-4-6-8-10-125.5 6.5 7.5 8.5 9.510.511.512.513.514.515.516.5

17.5Distance(m)-10-8-6-4-2Depth(m)240230220210200190180170160150140130120SN松散空洞道间距=测点距=1.0m道间距=测点距=0.5m主动源面波法20◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展微动勘探法21◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展瞬变电磁法空洞22◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展地震映像法严重疏松体空洞23◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.2 探测技术方法进展高密度电法D9：深度4.0-6.0m空洞，6.8m以下卵石松散-稍密，动探数1~12；D22：深度2.0-3.5m空洞，3.5-5.5m为松散粉细砂，5.5m下卵石层密实度为稍密-中密-密实变化D7异常区，空洞发生塌陷区域D7：深度3.3-5.5m空洞，6.2m以下卵石地层中密24◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.3 探测装备进展笨重型 便携式单通道 多通道单功能 多功能二维 三维地面 管内25◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.3 探测装备进展26◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.3 探测装备进展——适应城市探测的改进27◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.3 探测装备进展北京矿大管内雷达机器人（CCTV+GPR）大连中睿28◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.3 探测装备进展管内雷达探测采用管内雷达探测管壁外侧的空洞等病害，能够解决地表雷达探测中管线干扰的问题29◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.4 识别与验证微动勘探法高密度电法探地雷达法瞬态面波法地震映像法瞬变电磁法定性识别30◆◆

隐患综合检测与防控的现状识别与验证病害的解释，正逐步由人工识别向智能识别、机器学习方面发展，目前也取得了很多成果。支持向量机（SVM）核匹配追踪算法（KMP）概率神经网络二维小波分析约束鲁棒主成分分析稀疏表示多级拟合图像识别人脸识别31◆◆

隐患综合检测与防控的现状识别与验证核匹配追踪算法（KMP）支持向量机（SVM）富水病害：倒谱增益+ＤＢ４小波系数+ＤＣＴ核函数空洞：ＤＦＴ振幅谱+ＳＩＮ核函数通过数据样本测试，识别准确率可以达到９９％以上单道特征提取分析对正演模拟数据中空洞的识别精确度达到

94%32◆◆

隐患综合检测与防控的现状识别与验证人脸识别将调整后的

PCA算法应用于

GPR

数据变化的自动识别中，利用正演数据和实验数据对识别结果进行了分析，通过该方法能够有效识别

GPR数据中异常突变点，绘制的数据变化曲线随着数据突变而产生峰值，通过峰值点判断数据异常，从而实现对空洞等道路病害的预警。33◆◆

隐患综合检测与防控的现状验证数量规定验证方法的规定（钻探、挖探、钎探、物探）钻探技术要求验证记录的要求验证成果的判定原则验证记录验证成果判定验证数量规定钻探技术要求2.4 识别与验证——参照行业标准JGJ/T

437-201834◆◆

行标中对地下病害探测的规定2.4 识别与验证35◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议1、2013年6月，北京市市政市容管理委员会《北京市地下管线周边土体病害检测项目管理指南》36◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议2、2014年6月，深圳市《深圳市地面坍塌隐患等级及认定暂行办法》隐患类型I级II级III级IV级（1）排水管道管段修（1）排水管道管段修（1）排水管道管段修（1）排水管道管段修复等级为Ⅳ级（结构已复等级为Ⅳ级（结构已复等级为Ⅲ级（结构在复等级为Ⅱ级（结构在经发生或即将发生破坏经发生或即将发生破坏短期内可能会发生破坏短期内不会发生破坏现应立即修复），且管径应立即修复），且管径应尽快修复）；（2）象，但应做修复计划）排水管涵隐患D大于1500mm。（2）排水管道管段修复等级为Ⅳ级（结构已经发生D不大于1500mm、受威胁人数小于30人；（2）排水管道管段养排水管道管段养护等级为Ⅲ级（根据基础数据进行全面的考虑，应尽（2）排水管道管段养护等级为Ⅱ级（没有立即进行处理的必要，但或即将发生破坏，应立护等级为Ⅳ级（输水功快处理）。宜安排处理计划）。即修复），且受威胁人能受到严重影响，应立数大于等于30人。即进行处理）。（1）潜在塌陷体积大（1）潜在塌陷体积（1）潜在塌陷体积（1）潜在塌陷体积小于等于1000m3；或潜100m3～1

000m3；或潜10m3～100m3；或潜在于10m3；或潜在塌陷在塌陷面积大于等于在塌陷面积30m2～塌陷面积10m2～30m2；面积小于10m2；地下空洞隐患100m2；（2）潜在经济损失超过1000万元；100m2；（2）潜在经济损失500～1000万元；潜在经济损失50～500万；受威胁人数3～10潜在经济损失小于50万；受威胁人数小于3（3）受威胁人数大于（3）受威胁人数10～人。人。等于30人。30人。37◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议3、郑州市，相关招标文件要求的《地下病害体风险等级划分表》38◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议4、标准规范中的风险分级与处置建议（1）北京市地方标准《城市道路与管线地下病害探测及评价技术规范》DB11/T1399-2017评估针对的对象：道路、地下管线39◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议4、标准规范中的风险分级与处置建议（2）行业标准《城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准》JGJ/T437-2018评估针对的对象：道路、地下管线、地下构筑物、地面设施。40◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.5 风险分级与处置建议4、标准规范中的风险分级与处置建议（3）团体标准《道路塌陷隐患雷达检测技术规范》T/CMEA2-2018评估针对的对象：病害本身的稳定性41◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.6 信息化管理项目材料管理系统立项信息过程控制进度文件履约考核原始文件测线资料坐标文件原始剖面视频数据相关附件成果文件成果报告解译剖面风险分级处置成果相关附件基本功能要求：项目管理测线与原始数据管理病害管理成果管理测线数据查询病害查询统计数据与成果的输出基础平台：GIS、地图、CAD等42◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.6

信息化管理——兰州市道路地下安全预警系统系统目的：对兰州市地质钻孔、地下管线、地下工程、历史塌陷、积水点、病害探测成果等数据进行综合管理与分析，采用风险评估的方法，对高风险道路/区域进行预警。数据库种类：地质钻孔数据地下管线数据地下工程数据降雨积水点数据历史塌陷数据病害探测成果基础地形数据DEM、DOM城市三维模型数据43◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.6 信息化管理现状与问题：1、检测单位多建立了自己的信息管理平台2、各种数据库的建立没有统一的规则与标准，各自为政3、管理系统目前很少推广到相关业主使用44◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.7 相关标准的建立1、北京市地方标准《城市道路与管线地下病害探测及评价技术规范》DB11/T1399-2017，2017年10月1日实施2、团体标准《道路塌陷隐患雷达检测技术规范》T/CMEA2-2018，2018年3月1日实施3、国家行业标准《城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准》JGJ/T437-2018，2018年10月1日实施4、山东省地方标准《城镇道路地下病害体探测技术标准》DB37/T

5135-2019，2019年5月1日施行其他省市和团体。。。。。。45◆◆

隐患综合检测与防控的现状2.8 典型城市道路塌陷防范工作的实施——北京计划性、周期性、应急性检测：1、管线主管单位：北京市管委——地下管线周边土体密实情况检测（2009-2015），各区管委2、地铁管理单位：轨道公司——地铁空洞普查、专项检测3、道路管理单位：城养中心——道路空洞检测4、其他甲方：施工方——地下工程上方空洞检测、基坑周边空洞检测、地下埋藏物检测等等重大社会活动保障性检测：1、奥运会（2008年)2、阅兵（建国60周年-2009、抗战胜利70周年-2015、建国70周年