《三维地质雷达探测技术规程》

1三维地质雷达探测技术规程本文件规定了三维地质雷达探测的术语和定义、一般规定、探测准备、探测流程、数据处理与资料解译、风险管控及处置措施、成果提交等内容。本文件适用于江西省城镇道路(机动车道、非机动车道、人行步道)、广场、堤坝、高速公路及地下基础设施沿线等区域三维地质雷达探测，多通道二维地质雷达探测可参考本文件执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JGJ/T87建筑工程地质勘探与取样技术规程JGJ/T437城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准CJJ/T8城市测量规范CJJ/T73卫星定位城市测量技术规范RISN-TG024道路塌陷隐患雷达检测技术导则T/CMEA2-2018道路塌陷隐患雷达检测技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1三维地质雷达3dgroundpenetratingradar利用短脉冲电磁波对某区域探测，采用阵列天线激发、接收技术，经数字信号处理，能够形成高密度电磁波数据的一种地质雷达。3.2介电常数dielectricconstant物质在外加电场作用下储存极化电荷的能力，是一个点的电位移与电场强度的比值。3.3相对介电常数relativedielectricconstant介质的介电常数与真空中介电常数的比值。23.4中心频率centerfrequency天线通频带频率的算术平均值。3.5采样率samplingrate每个采样周期的采样点数。3.6采样时窗samplingwindow地质雷达信号采集的时间范围。3.7空洞void地下土体中自然发育或人工形成的洞体，洞体净高应不小于0.3m。3.8脱空cavityunderneathpavement道路硬质结构层间不连续接触的空隙，空隙净高应小于0.3m。3.9疏松体looselyinfilledvoid密实度明显低于周边土体的不良地质体。3.10富水体water-richvoid含水量明显高于周边土体的不良地质体。3.11干扰源interferencesource影响道路路面探测信号质量、数据信噪比的各种干扰因素。3.12风险评价riskevaluationofundergrounddisease根据路基病害的类型、埋深、规模及周边环境影响等孕险环境与致险因子，评估地下病害对道路危害性影响程度，划分安全风险等级，并提出相应的风险控制建议。4一般规定34.1仪器设备4.1.1三维地质雷达系统主要由三维雷达探测车、多通道地质雷达主机、天线、定位装置及数据处理软件组成。4.1.2三维地质雷达技术性能指标及要求应符合表1的规定。表1三维地质雷达性能要求1234564.1.3三维地质雷达使用功能要求应符合表2的规定。表2三维地质雷达使用功能要求12344.2探测单位4.2.1资质应具有行政主管部门核发的有效期内的测绘甲级资质（含工程测量）具备检验检测机构资质认定证书（CMA证书）：需包含地下病害体检测相关参数。4.2.2人员探测工作人员应满足以下要求：a)项目负责人应具有从事地下病害体探测项目管理经验，有地下病害体探测领域相关专业背景或教育培训经历，具备物探、岩土、道路或测绘相关专业中级及以上专业技术职称，且从事地下病害体探测相关工作3年以上；b)技术负责人应掌握地下病害体探测的相关专业知识，具有地下病害体探测领域相关专业背景或教育培训经历，具备物探、岩土、道路或测绘相关专业高级专业技术职称，且从事地下病害体探测相关工作5年以上；c)作业人员应具有地下病害体探测领域相关专业背景或教育培训经历，经技术培训和施工安全培训合格后方可上岗；d)以上人员应为探测单位正式员工，且与探测单位签订全日制劳动合同。4.3安全保障安全保障工作应包括不限于以下内容：4a)保护探测工作相关资料的安全和知识产权；b)探测前应开展安全培训，设置专职安全员；c)保障设备、车辆及系统的运行安全；d)确保各方人员和财产的安全；e)作业应符合交通管理部门相关规定，穿戴反光安全服、佩戴警示灯，所有设备均粘贴反光条；f)不应将未经管理单位授权的探测成果传递给其他任何单位或个人；g)不应对外泄漏或发布任何与探测工作相关的信息，不应将未经授权的探测信息用于其他用途。5探测准备5.1技术准备应组织学习作业流程和设计指南，明确相关技术要求和施工注意事项，以及常见故障解决方法，文明安全施工。5.2雷达天线频率天线频率应根据工作目的、探测深度及所探测的目标等综合分析选定，探测深度与天线频率参考数据见表3，并应符合下列规定：——当多种频率的天线均能满足分辨率条件时，宜选择频率相对较低的天线；——当多种频率的天线均满足探测深度条件时，宜选择频率相对较高的天线。表3探测深度与天线频率参考数据天线主频(MHz)200400600~9001300及以上有效探测深度(m)潮湿环境5320.3干燥环境7540.55.3探测类型5.3.1定期探测以下道路区域应开展定期探测工作，探测周期需满足如下要求：a)曾探测出存在地下病害体的路段，修复后在一定时间周期内应加强探测，探测周期不宜超过6个月/次；b)学校、医院、主要景区、主要商业街区等人流密集区域道路，探测周期不宜超过1年/次；c)重点管线区域、大型地下穿越工程沿线及周边区域道路，探测周期不宜超过1年/次；d)城市主干路、快速路探测周期不宜超过1年/次，次干路探测周期不宜超过2年/次，支路探测周期不宜超过3年/次。5.3.2专项探测应根据实际情况和相关要求及时安排探测工作，发生以下情况之一，即应开展专项探测工作：a)地铁隧道盾构、非开挖管道铺设、深基坑围护等地下工程，分别在施工前、施工中、竣工后开展周边道路地下病害体探测，施工跨度超过6个月的应加密探测；b)历史上发生过道路塌陷事故的区域，对周边路段灵活安排地下病害体探测工作；5c)汛期及汛期后、地下水位突然变化、道路荷载增加、岩溶发育期、地震断裂带等地下岩土环境变化区域道路，根据自然环境变化造成的影响情况安排探测；d)重点保障项目、重要大型活动、外交、大型体育赛事等文体活动举办地周边道路区域，活动举办前3个月内进行探测；e)其他潜在安全风险区域，在周边影响路段灵活安排地下病害体探测工作。5.3.3应急探测5.3.3.1发生以下情况之一，即应开展应急探测工作：——刚发生过(24小时内）塌陷事故；——建（构）筑物、道路交叉路口或管线(道)累计沉降量超限，或地面出现明显沉降或塌陷区域：——地面累计沉降量报警或地下工程发生渗水、涌水、漏砂等险情时；——对地下管渠或其附属设施进行排查、探测或养护工作中发现渗漏、破损、损坏等隐患；——管理单位认为的其他需要进行应急探测的情形。5.3.3.2应急探测工作应满足如下要求：——承担应急探测的单位需成立应急探测专项组，在项目所在地区有固定的办公场所或者常驻办公点，配备组长和技术工作人员，仪器设备保持常年在位；——应急探测专项组具备24小时全天候应急响应能力，从接受任务开始计时，人员、设备在2小时内到达现场并开展工作。5.4仪器设备准备探测工作所需仪器设备应并做好以下准备工作：a)应对测距轮进行标定，标定距离不小于200m，误差大于1‰时需重新标定；b)地质雷达应定期进行检定或校准、期间核查，未经检定、校准或已超出检定、校准有效时间的仪器不应用于探测工作；c)若采用多台雷达工作，应在同一已知地质异常体上方检査设备与探测要求（如探测深度、分辨率）的一致性。5.5资料收集工作开展前应收集以下资料：a)探测区域相关水文地质、工程地质、地球物理等资料；b)探测区域地形图、地下管线图资料；c)工程相关施工图纸等资料；d)历年相关道路探测成果资料。5.6现场踏勘现场踏勘应完成以下主要工作：a)掌握探测区域工作环境条件、地形地貌、交通条件、路面破损情况等；b)了解干扰源的类型及位置；c)核实收集资料的可靠性。5.7探测环境探测环境应满足以下要求：a)探测过程中宜确保探测区域路面无障碍物，宜保持探测路面平整；6b)探测过程中探测区域表面宜保持干燥，相对湿度宜小于90%；c)工作温度宜满足-10℃~40℃d)场地有水的情况，电缆、天线接头应做防水处理，利用防水布保护天线；e)应尽量避开地面金属物或空中高压电线的电磁波干扰，宜选择电磁波环境较简单的区域布置地质雷达测线。6探测流程6.1现场探测现场探测工作应按照JGJ/T437的要求执行。6.2测线布置原则6.2.1测线束长度、间距应使探测的异常体连续、完整，便于追踪；测线束布设应使三维地质雷达数据尽可能覆盖整个探测区域。6.2.2测线宜避开地形及其他干扰的影响。6.2.3测线宜通过已知点布设，对重点区域或异常体宜适当加密或网状布设。6.3系统标定采用三维地质雷达探测时应开展以下系统标定工作：——应对测距轮进行标定，标定距离不小于200m，误差大于1‰，须重新标定；——若采用多台雷达同时工作，应在已知地质目标上方检査仪器一致性。6.4数据采集6.4.1数据采集（见附录B）应按照下列要求执行：——优先选择屏蔽天线，当多种频率的天线均能满足探测深度要求时，宜选择频率相对较高的天——车载设备数据采集过程中，车速宜小于30km/h；——当电磁干扰不明显且探测深度较大时，可选择非屏蔽的低频天线；——测区位于城市道路上，测线宜沿车道行进方向布设，优先采用三维地质雷达探测，探测覆盖范围应搭接；在基坑等非道路区域探测时，测线宜沿场地长边方向布设；——普查时测线间距不宜大于2.0m，详查时测线间距不宜大于1.0m。6.4.2现场记录校核应按照下列要求执行：——应及时记录信号异常，并分析异常原因，必要时进行复测；——应及时记录各类干扰源及地面积水、变形等环境情况；——发现疑似道路病害体异常时，应做好标记，并进行复核；——探测区域局部不满足探测条件时，应记录其位置和范围，待具备探测条件后补充探测；——现场记录宜包含探测地点、主要测试参数、测线编号、测线位置、地面异常环境等内容（见附录C）。6.4.3现场采集数据质量检查和评价应符合下列规定：——探测数据的信噪比应满足数据处理、解释的需要；——重复观测的数据与原数据记录应一致性良好；——记录信息应完整，且与数据记录保持一致；7——数据信号削波部分不宜超过全剖面的5%；——数据剖面上不应出现连续3道的坏道。7数据处理与资料解译7.1数据处理7.1.1一般规定7.1.1.1处理流程和处理方法应保持简单。按真实性、规则性和一致性的原则，以达到提高数据信噪比、压制干扰和凸显地下管线、构筑物、异常体的目的。7.1.1.2处理时雷达数据应带有坐标信息。若采用RTK方式进行测线束的定位测量，宜对测量数据进行后差分处理，以提高定位测量的精度。7.1.2处理流程及要求7.1.2.1处理流程三维地质雷达资料处理流程见图1。图1三维地质雷达资料处理流程7.1.2.2处理要求数据处理的常用方法主要有：——时间零点校正：时间零点校正应与实际地面位置对应，以保证探测数据深度准确性。——增益调整：增益方式可选线性增益、平滑增益、反比增益、指数增益、常数增益等；以突出信噪比为目的，应尽可能保持数据的相对振幅关系及动力学特征。——滤波：滤波方式可选低通、高通、带通滤波等；首先对数据进行频谱分析，得到较为准确的频8率分布范围，然后设定滤波参数，进行滤波处理。——噪声衰减：包括去直流漂移、背景噪声消除等，处理要求如下：.在噪声衰减过程中，应注意保持振幅能量的相对关系；.选择有代表性的剖面检查噪声衰减效果；.噪声衰减后的雷达数据信噪比应有所提高，衰减的噪声数据中应无明显的有效信号。——反褶积处理：.选择反褶积前后有代表性的地质雷达剖面和振幅谱，检查反褶积处理方法、参数应用的合理性；.反褶积前后应达到压缩子波，提高纵向分辨率的目的；.探测数据反射信号弱、信噪比低时，不宜进行反褶积处理；.采用反褶积压制多次反射波干扰时，反射子波宜为最小相位子波。——偏移处理：.使图谱中绕射收敛，在有效波范围内无画弧现象；.探测数据反射信号弱、信噪比低时，不宜进行偏移处理。——可采用空间滤波的有效叠加或道间差方法，提高异常信号连续性、独立性和可解释性。——显示：包括灰度和彩色显示；以突出有效异常体为目的，对图谱进行色标调整，以获得最佳视觉效果。7.1.2.3质量控制资料处理环节中应对数据处理流程和参数全面检查，对处理结果实施抽查，发现处理结果不符合要求的，应按要求重新处理：a)结合原始数据，对单个处理步骤的必要性和处理流程的合理性进行100%检查；b)结合处理后雷达图谱，对处理方法中相关处理参数的设置进行100%检查；c)处理结果中均匀、随机抽取测区内不少于20%的雷达图谱，并做下列检查：.对雷达电磁波单道波形的初至拾取、零点漂移现象进行检查；.对雷达图谱的干扰压制、增益等处理情况进行检查；.对地下异常体的显示情况进行检查。7.2资料解译7.2.1解译前的资料准备在资料解译前宜准备以下资料：a)清晰、信噪比高的三维地质雷达图谱及测线束坐标数据；b)三维地质雷达探测现场记录；c)前期收集的各类资料；d)具有查看不同方向切片功能的解译软件。7.2.2解译流程及要求7.2.2.1解译流程三维地质雷达资料解译流程见图2。9图2资料解译流程7.2.2.2解译要求数据解译工作应按以下要求进行：a)宜通过多个不同方向切取三维雷达数据形成图像，至少包含纵横向垂直剖面和时间切片；b)宜根据三维地质雷达不同方向切片的同相轴及振幅、相位和频率等属性特征提取异常体，异常体分类详见表4；表4异常体分类表检修井等构筑物、暗涵暗渠、人防巷道、地c)重点异常体解译，除采用纵横向垂直剖面和时间切片外，还可采用任意方向切取垂直剖面、电磁波属性技术等综合解译；d)应根据踏勘资料及探测现场记录的干扰源资料，排除干扰异常体。影响地质雷达探测的典型干扰源详见表5；表5影响地质雷达探测的典型干扰源分类e)将有效异常体与经过验证的异常体图谱进行比对分析，确定异常体的属性；f)进行地下病害体解译时宜结合地面变形、管线破损和历史塌陷等调查资料及测区地质资料进行综合分析；g)进行管线解译时在雷达剖面异常处（双曲线顶部）应结合该深度的切片进行对比分析确定；h)确定异常体的位置、尺寸、埋深，并在雷达切片上进行注释；i)开展大面积三维地质雷达数据解释工作时，宜优先采用人工智能雷达图谱异常体识别技术进行自动识别，再由技术人员针对识别出的异常体进行定性解译，常见地下异常体的三维地质雷达图谱特征见表6。表6常见地下异常体的三维地质雷达图谱特征顶部反射波与入射波线强顶部反射波与入射波强顶部反射波与入射波表6常见地下异常体的三维地质雷达图谱特征（续）整体振幅强顶部反射波与入射波整体振幅强体整体振幅强顶部反射波与入射波体整体振幅顶部反射波与入射波顶部反射强，衰减快7.3异常区域复测与验证7.3.1异常区域复测应对异常区域进行复测，复测记录表见附录D。对于疑似空洞、脱空的异常区域100%复测，其它异常体视情况复测，一般宜不少于总数的50%；复测时，可采用三维或二维地质雷达网格化加密布置测线（束）复测；加密测线束布设宜满足以下要求：a)沿道路方向的测线束长度宜超过异常区域沿道路方向长度两边各不小于10m范围；b)垂直道路方向的测线束根据实际道路条件尽可能延长；c)采用二维雷达复测时，复测测线间距原则上不大于1m，且超出异常体区域范围外仍需布置不少于2条测线；d)确定异常体范围后，在实地用喷漆做标记，在附近明显的地方标注其点号、实测异常体位置坐标，并将相关信息填写于附录A。7.3.2异常体验证7.3.2.1异常体验证前应进行场地危险源辨识，作业过程中应避开地下市政设施。7.3.2.2异常体验证应验证异常体类型，确定异常体位置、平面面积、垂向尺寸、埋深等属性。7.3.2.3异常体验证点的数量应符合下列规定：a)空洞、脱空应全部验证；b)地下管线探测时隐蔽点验证数量不少于总数的5%，且不少于3处；c)其它地下异常体的验证数量宜不少于复测量的30%，且不宜少于3处。7.3.2.4异常体验证的方法应符合下列规定：a)验证方法可选用钻探、坑探、钎探、动探等方法；b)验证点一般应布设在地下异常体的雷达图谱异常反应最强部位或中心部位；c)对采用单一方法探测的地下异常体，当不具备钻探、坑探、钎探、动探等作业条件时，可选用其它物探方法进行验证。7.3.2.5当采用钻探法进行验证时应符合下列规定：a)钻探操作，钻探、坑探、钎探、动探验证完成后的回填应按JGJ/T87执行；b)每回次钻孔进尺不宜大于0.2m，宜采取减压、慢速钻进或干钻等方法；c)宜采用内窥设备记录地下异常体影像。7.3.2.6异常体验证信息应根据采取的方式和现场情况填写于附录E。7.3.2.7异常体验证完成后应根据验证结果修正相关探测结论、完善解释成果。7.3.2.8异常体验证完成后应根据验证结果对探测成果进行评价。8风险管控及处置措施8.1针对隐患风险等级评估，可按照JGJ/T437执行，根据风险发生可能性与风险后果，划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级，相关风险管控对策可按表7执行。表7地下病害体处置对策风险等级控制对策对地下病害体区域进行巡视和定期探测，巡视频率不少于1次/3月，探测频率不少于1次/半年；如地下病害体风险等级变化按相应级别采取措施暂时不用工程处理；对地下病害体区域进行巡视和定期探测，巡视频率不少于1次/月，探测频率不少于1次/3个月；如地下病害体风险等级变化按相应级别采取措施建议工程处理；处理前进行巡视，频率为1次/15天；定期探测，频率不少于1次/月；处理后应进行处理效果探测；如地下病害体风险等级变化按相应级别采取措施处理后应进行处理效果探测；如地下病害体风险等级变化按相应级别采取措施立即工程处理；处理前进行巡视，频率为1次/天；处理后进行处理效果探测；如地下病害体风险等级变化按相应级别采取措施8.2针对探明的空洞或脱空隐患，应进一步分析形成原因，并采取相应的处置措施：——因排水管道渗漏形成的隐患，应立即对破损管道进行修复，随后回填或注浆加固处理。——因地下工程施工(深基坑支护、非开挖管道铺设、城市轨道交通盾构等)形成的隐患，应立即停止施工作业并查明原因，再进行回填或注浆处理。——因废弃管道、箱涵等形成的隐患，应拆除相应设施，处理完成后进行回填或注浆加固处理。——因暗浜、暗塘等不良地质体引起的隐患，应查明形成原因，采取相应措施处理。9成果提交9.1成果报告9.1.1要求成果报告应符合下列要求：——成果报告章节安排合理、图文表一致、前后呼应；——综合报告的分析充分，解释推断符合地质实际，对主要问题有明确的结论和建议；——附图附表齐全，附图附表应包括地质雷达探测病害记录表（见附录F）、地质雷达探测病害记录卡（见附录G）。9.1.2内容成果报告应包含下列内容：——前言：项目概况、目的任务、工作时间、以往工作程度、工作量完成情况等地质与地球物理特征：工作区地形地貌和地质条件、地球物理特征；——工作方法与质量评述：方法原理、工作布置、工作方法与质量评述；——资料处理解释：资料处理与解释方法、成果分析及解释；——结论与建议：任务完成情况、取得的主要成果、存在的主要问题，以及下一步工作建议。9.2资料汇交9.2.1成果底稿、底图类成果报告(包括正文、附图、附表、附件、数据库、审批文件等)的编写见附录A。9.2.2测绘资料类观测记录、测绘成果等。9.2.3外业原始资料类地质雷达探测病害记录表（见附录F）、地质雷达探测病害记录卡（见附录G）、照片、工作总结(小结)，相关质量检查记录等。各种仪器记录形成的以图纸、照像图纸和底片、磁盘(带)等介质保存的原始数据，相关质量检查记录。9.2.4中间性综合资料类室内整理、数据处理形成的中间性成果及相关质量检查记录等。9.2.5技术管理文件类立项文件、设计书、指示性文件、重要技术措施材料、质量体系运行的相关文件、申报奖励材料等。（资料性附录）成果报告编写A.1概况A.1.1目的与任务任务来源、任务内容及目的。A.1.2测区概况测区范围、所属行政区划、自然地理、交通、经济、人文气象等干扰、施工条件情况。A.1.3工作依据项目合同、设计及执行的相关技术标准。A.2资料采集A.2.1工作方法地质雷达探测原理、中心频率的选择、采集参数的选择、工作布置、定位测量原理方法等。A.2.2试验工作试验工作内容及结论。A.2.3资料采集过程三维地质雷达采集、复测采集、补测采集等情况。A.2.4完成工作量及质量评述A.2.4.1雷达探测预计和实际完成探测区域的长度或面积。A.2.4.2雷达探测预计和实际完成的测线长度。A.2.4.3资料采集质量评价。A.3资料处理与解译A.3.1资料处理资料处理包括：a)资料处理流程；b)资料处理参数；c)资料处理完成工程量及质量评价。A.3.2资料