DB11T 1399-2017 城市道路与管线地下病害探测及评价技术规范

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2017-03-22发布2017-10-01实施北京市规划和国土资源管理委员会联合发布实施日期：2017年10月1日害探测及评价技术规范》(DB11/T1399-2017),请认真组织学习，并于2017年1月25日 北京市规划和国土资源管理委员会2017年5月10日印发2017年3月24日批准发布的北京市地方标准目录注：以上地方标准文本可登录北京市质量技术监督局网站北京市质量技术监督局办公室2017年3月24日印发本规范的主要技术内容有：1总则；2术语和符号；3基本规定；4地下病研究院有限公司技术质量科研处(北京市海淀区复兴门外羊坊店路15号，邮编：100038,联系电话：北勘国检(北京)工程检测有限公司 1 2 2 2 4 54.1一般规定 54.2技术准备 64.3探地雷达法 64.4高密度电法 4.5多道瞬态面波法 4.6地震反射法 5地下病害识别和验证 6.1一般规定 6.2风险评价方法 6.3城市道路地下病害风险评价 6.4管线周边地下病害风险评价 7.1一般规定 7.2成果报告基本要求 附录A地下病害探测干扰源及环境信息记录表 26附录B探地雷达野外测试记录单 附录C高密度电法野外测试记录单 附录D多道瞬态面波法野外测试记录单 附录E地震反射法野外测试记录单 28附录F地下病害信息汇总表 本规范用语说明 引用标准名录 条文说明 2 2 2 44DetectionofUndergroundDeseases 5 5 6 64.4High-densityResistivityMethod 5IdentificationandVerificationofUndergroundDes 6RiskEvaluationofUndergroundDeseases 6.3RiskEvaluationofUndergroundDeseasesbene 6.4RiskEvaluationofUndergroundDeseasesaroundPipeline 24 AppendixARecordtableofInterferenceinformatio 26AppendixBFieldtestrecordtableofGPR AppendixCFieldtestrecordtableofHigh-densityResistivityMethod AppendixDFieldtestrecordtableofMultichannel AppendixEFieldtestrecordtableofS AppendixFInformationsummaryofundergrounddiseases 28 ListofQuotedStandards 30ExplanationofProbvisions 1.0.3城市道路与管线地下病害探测，除应符合本规范外，尚应符合国家和北京市现行有关标准的22.1.1地下病害undergrounddisease城市道路下方及管线周边产生的空洞、土体疏松等威胁城市道路、管线安全运营的不良地质体。2.1.4路面脱空pavementvoid道路面层与路基结构层之间不连续的现象，常见于混凝土路面、半刚性基层沥青路面以及白改黑路2.1.5土体疏松unusua路基或管线周边局部范围土体密实度明显低于周边土体，形成的局部结构相对松散的异常现象。2.1.7有效性试验effectiveexperiment2.1.8相对介电常数relativedielectricconstant2.1.9频散曲线dispersioncurve根据瑞利面波在不均匀介质传播过程的频散特征，将不同的频率和对应的相速度绘制成的曲线。根据城市道路或管线周边地下病害的埋深、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或管线的危害性影响程度，划分安2.1.11风险后果riskconsequence地下病害导致道路塌陷或地下管线破损产生的风险所引发的人员伤亡、财产损失及社会影响的程2.1.12风险值valueofrisk2.2.1探地雷达法使用的符号应符合下列规定：P,——功率反射系数；h——目标体顶部埋深(m);3v——电磁波在介质中的传播速度(m/ns);z′——纵向分辨率(m);x′——横向分辨率(m);f——天线主频(MHz)。2.2.2多道瞬态面波法使用的符号应符合下列规定：f——面波的频率(Hz);H——需探测目标体的最大深度(m);V——面波相速度(m/s);β——波长深度转换系数；λ——面波波长(m)。2.2.3地下病害风险评价使用的符号应符合下列规定：P——风险发生可能性；C——风险后果；p风险发生可能性一级指标分值；w——风险发生可能性一级指标权重(风险后果评价指标权重);F,——风险发生可能性二级指标分值；w——风险发生可能性二级指标权重；m——风险发生可能性一级指标数量(风险后果评价指标数量);S——地下病害规模(m²);——地下病害的最大跨度(m);K₁——风险后果评价附加系数；K₂——风险发生可能性评价附加系数；F——风险后果评价分值；L——管线与地下病害最近边界之间的水平距离(m)。454.1一般规定4探测点位在相应比例尺平面图上的点位中误差和高程中误差，应符合现行《城市测量规范》64.2技术准备4.3探地雷达法2信噪比不小于110dB,动态范围不小于120dB;6工作温度-20℃~40℃;72不同探测深度下探地雷达天线可按表4.3.4选择；探测深度h(m)天线主频f(MHz)3当电磁干扰不明显且探测深度较大时，可选择低频天线。4.3.5探地雷达法的垂向分辨率z'宜按下式计算：式中：λ——电磁波波长(m);式中：λ——c——电磁波在真空中的传播速度(m/ns),取0.3;f——天线主频(MHz);c,——介质相对介电常数。4.3.6探地雷达法的横向分辨率x'宜按下式计算：4.3.7测线布设除应符合本规范第4.1.5条的规定外，尚应符合下列规定：1测线宜沿车道布设；2路口、管线密集区、历史塌陷区和明显变形区等重点区域及普查中确定的重点异常区宜采用网格状布设，不具备网格状布设条件时，可布置加密测线；3测线间距宜根据采用的天线主频确定，普查时不宜大于2.0m,详查时不宜大于1.0m。4.3.8测试之前应选择测区内有代表性的位置进行有效性试验，确定合适的观测系统和采集参数。4.3.9现场数据采集参数设置应符合下列规定：1记录时窗大小宜根据最大探测深度和地层介质的电磁波平均传播速度综合确定，按下式计算：K——加权系数，宜取1.3~1.5;dmx——最大要求探测深度(m);v——地层介质中的电磁波平均速度(m/ns)。2信号的增益宜保持信号幅值不超出信号监视窗口的3/4;3采样率应不低于所采用天线主频的20倍；4普查时道间距不宜大于5.0cm,详查时道间距不宜大于2.5cm。4.3.10计算地层介质的电磁波平均速度宜符合下列规定：1当目标深度已知时，宜采用已知深度目标换算法；2当地下管线的双曲线反射弧特征明显时，宜采用迭代偏移法；3当采用分离天线探测时，宜采用宽角法。4.3.11现场数据采集与记录应符合下列规定：1采用测量轮测距，测试前应对测量轮进行校正；2天线的移动速率应均匀并与仪器的扫描率相匹配；3采用80MHz~200MHz天线时移动速率不宜大于10km/h,采用200MHz~400MHz天线时，移动速率不宜大于20km/h;84数据信号削波部分不应超过全剖面的5%;9是否否图4.3.14探地雷达数据处理流程环境调查资图4.3.15探地雷达探测地下病害解释流程典型干扰源典型干扰源地上建(构)筑物电磁干扰地下建(构)筑物图4.3.16城市环境下探地雷达探测的典型干扰源4.4高密度电法3测电流的标准电阻的误差应小于1%;1测线(或剖面)应顺路方向布设，并应尽可能避免或减小地形和其它干扰因素的2通过局部异常地段的测线不应少于2条，每条测线上反映同一目标体的异常数据点不应少于33排列长度应大于探测深度的3倍；1供电电极接地电阻应小于100kΩ,供电电流应大于50mA;2测量电极接地电阻应小于仪器输入阻抗的1%;测数据总数的3%4.5多道瞬态面波法1地表宜平坦，无临空面、陡立面，相邻检波器之间的高差应小于1/2道间距；2测区内不应存在较强的震动干扰。4.5.3采集仪除应符合本规范第4.1.2条的规定外，尚应符合下列规定：2仪器放大器的通频带应满足采集面波频率范围的要求；3仪器放大器各通道的幅度和相位应一致，各频率点的幅度差在5%以内，相位差不应大于所用采样时间间隔的一半；4应具备滚动采集、多次叠加等功能。4.5.4检波器的选择和安置应符合下列规定：1应采用垂向的速度型检波器；2检波器的自然频率应满足采集最大面波周期(相当于探测深度)的需要，宜选用自然频率4Hz~20Hz的检波器；3同一排列检波器之间的自然频率差不应大于0.1Hz,灵敏度和阻尼系数差别不应大于10%;4检波器选择时，宜考虑交通振动干扰的影响；5检波器应垂直插入地面，与地表耦合良好，当不具备安插检波器条件时，可采用铁靴的方式。4.5.5数据采集前应进行有效性试验，应包括以下工作内容：1有效性试验包括仪器通道一致性试验和检波器一致性试验，输出的频响与幅度曲线应满足仪器通道和检波器一致性要求；2检波器宜优先选用自然频率较低的检波器，自然频率可参考下式计算：V——探测深度范围内预计平均面波相速度最小值(m/s);3通过展开排列获得的地震记录上基阶面波的优势段，确定偏移距、道间距、采样间隔、记录长度等采集参数；4震源类型可根据探测深度要求、地下介质组成、现场环境条件等通过试验确定。4.5.6测线布设除应符合本规范第4.1.5条规定外，尚应符合下列规定：1测线宜沿道路方向呈直线布设；2测点间距应根据探测任务和场地条件确定，应满足横向分辨率的要求；3在具有钻探资料的场地，测线或测网宜结合钻孔位4.5.7检波器排列布置应符合下列规定：1道间距应根据最大探测深度、病害体的规模和工作效率确定，一般应小于最小探测深度所需波长的1/2,且不大于2m;2排列的长度应根据最大有效探测深度确定，一般大于预期面波最大波长的一半；3偏移距应根据探测深度要求通过试验确定，并能够分离基阶面波和高阶面波，一般不宜小于道间距，最小偏移距可与道间距相等；4检波器的安置应尽量以直线形式排列，如沿垂直排列方向偏移时，移动距离不得超过道间距的1/5;检波器在沿测线方向偏移时，移动距离不得超过道间距的1/10;5检波器应尽量避开传输电缆。4.5.8接收排列的中心位置等效为多道瞬态面波的记录点，可采用仪器测量或参照可靠地物对首道或末4.6地震反射法2检波器的频带宽度应满足10Hz~1000Hz的范4采样频率应大于40kHz,采样时间长度不得小于20ms;金属管线电阻率较低圆形管线表现为倒悬双曲线，管线半径越大或埋深越大时，反射弧的曲率越大；方形断面管线表现为有限平板状同相轴，两侧各为向下开口的半支抛物线；多次波不明显。全反射，反射波振幅最强，两翼逐渐减弱顶部反射波与入射波同号不明显非金属管线情况下，相对介电常数取4～10,潮湿情况下，相对介圆形管线表现为倒悬双曲线，管线半径越大或埋深越大，反射弧的曲率越大；方形断面管线表现为有限平板状同相轴，两侧各为向下开口半支抛物线；产生部分反射当管线介电常数小于上层介质时，管线顶部反之则反向；存在管线底部反射波。5.0.3采用探地雷达法探测地下病害时，可根据探地雷达图像的波组形态、振幅强度、相位和频谱结构电阻率极高，相对介电常数一磁波速度为0.30m/ns电阻率极高，相对介电常数一磁波速度为0.30m/ns顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；空洞的频率高于背顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；空洞的频率高于背顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；病害的频率高于背电常数一般为1,电磁空洞多次波发育，两侧存在明显绕射波曲线，曲线顶部形态与空洞洞顶形态相似；多次波发育，两侧存在明显绕射波电阻率高，相对介电电阻率高，相对介电度大于周边介质多次波发育明显，两侧存在绕射波；严重疏松体内部波形结构很杂乱，波形同相轴顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；病害的频率高于背顶部反射波与入射波同顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；病害的频率高于背顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；病害的频率高于背电阻率较高，相对介电常数小，电磁波速度大于周边介质中等疏松多次波发育，两侧存在绕射波；顶部形成连续的同向性反射波组，波组形态由电阻率略高，相对介电顶部形态决定；常数较小，电磁波速度多次波发育不明显；略大于周边介质轻微疏松体内部波形结构较杂乱，波形同相轴电阻率低，相对介电常数大，一般近似为81,电磁波速度很小电阻率低，相对介电常数大，一般近似为81,电磁波速度很小电阻率较低，相对介电常数较大，电磁波速度小于周边介质的衰减很快同向；病害的频率低于背多次波不发育顶部形态决定，两侧绕射波和底部反射波不明振幅较强，向，底部反射波与入射波多次波不发育景场的频率5.0.7应针对识别出的地下病害开展验证工作，包括判定地下病害的类型、严重程度、土质条件等2对识别的中等疏松病害，验证数量应不少于中等疏松病害总数的10%,且不应少于2处；6地下病害风险评价6.1.1应根据探测成果，结合搜集和调查的相关资6.1.2应评价地下病害可能对道路或管线运行造成的危害，进行风险分级，提出处理建议。6.1.3风险评价选取的指标应具有全面性、代表性。6.2风险评价方法6.2.1风险评价包括风险发生可能性与风险后果评价，风险值按下式计算：P——风险发生可能性；6.2.2风险发生可能性和风险后果评价宜采用指标体系法，根据指标重要性确定权重系数。6.2.3风险发生可能性评价宜采用二级指标体系，按下列公式计算： 6.2.4风险后果评价宜采用一级指标体系，按下列公式计算：K₁——风险后果评价附加系数，K₁根据地下病害类型确定，空洞(脱空)为1,严重富水为0.95,严重疏松为0.9,一般富水为0.85,中等疏松体为0.8,轻微疏松为0.7。6.2.5风险等级划分宜采用风险矩阵法。6.3城市道路地下病害风险评价6.3.1城市道路地下病害风险发生可能性的评价指标和权重宜按表6进行计算。说明分值范围因子P₁P因子P₂其它存在废弃井或管井变形、积水情况；周边管线分布较多无管线或存在非带水管线地表水作用排水条件较好，无积水或积水较少自行车道或机动车较少的车道6.3.2城市道路地下病害风险发生可能性宜根据评价结果按表6.3.2规定分为5个等级。级别风险发生可能性评价取值(P)说明A近期不可能发生、远期发生可能性很小BCDE6.3.3城市道路地下病害风险后果的评价指标和权重宜按表6.3.3取值，按本规范说明分值范围病害范围C围内的管线有压管线电力电信其他管线自行车道社会影响周边200m范围内有重要场所，包括但不仅限于下列情况：国家、市级标志性建筑；领事馆；国家党政军重要办公场所；著名景点、商场等标志性场所。周边200m~500m范围有重要场所，包括但不仅限于下列情况：国家、市级标志性建筑；领事馆；国家党政军重要办公场所；具有以下情况之一：1、周边100m有大型商场、体育场、演出场所、大型广场、学校等人员密集型场所；2、周边50m内有公交车站、地铁站等；县有以下情况之一：1、周边100m有中小型商场(超市)、办公场所、居民楼等人员较多的场所；2、地下病害所在道路车流量、人流量较大。注：病害影响范围中，预计道路风险影响范围越大，后果越严重；道路位置中，道路级别越高，级别风险后果评价取值(C)12后果影响较小345注：重大社会活动期间及涉及其发生区域情况下，风险后果直接判定为5级。12345AIIIBIⅡⅡIⅢCIIHDIVVEVVV6.3.6根据城市道路地下病害风险评价结果，对于风险等级评定为V的地下6.4管线周边地下病害风险评价说明分值范围P高度说明分值范围置关系L<Im,管线上、下1m范围内L<Im,管线下方1~5mIm<L<3m,管线下方1~5mIm<L<3m,管线上、下1m范围内管线自身因素管线材质管线类别给水、热力排水(雨水、污水、雨污合流)电力敷设在沟槽内设置在隧道内0管线内径因素P₃其它说明分值范围自行车道或机动车较少的车道注：1、对地下病害体指标评价取值时，根据地下病害类型确定风险发生可能性附加系数K₂:空洞(脱空)1,严重富6.4.2管线周边地下病害风险发生可能性宜根据评价结果按表6.3.2划分为5个等级。6.4.3管线周边地下病害风险后果的评价指标和权重宜按表6.4.3取值，按本规范第6.2.4条规定进行说明范围管线类别C₁燃气(煤气、天然气、液化石油气)、工业气体热力、工业气体(化工原料、排废排渣)电力、给水、排水电信量无0面积度说明范围人员C₅县有以下情况之一：1、周边100m有大型商场、体育场、演出场所、大型广场、学校等人员密集型场所；2、周边50m内有公交车站、地铁站等；具有以下情况之一：1、周边100m有中小型商场(超市)、办公场所、居民楼等人员较多的2、地下病害所在道路车流量、人流量较大。C₆周边100m有金融机构(含银行)、大型商场、企业施等财产密集或危险性极大的场所。不属于上述情况，但周边200m有中小型商场(超市)、居民楼、办公场不属于上述两种情况，但周边100m有民房、危险性较低设施等财产密度较少。周边100m有较少的财产。处于偏远区域，周边100m内为草地、农田低的情况。影响G₇周边200m范围内有重要场所，包括但不仅限于下标志性建筑；领事馆；国家党政军重要办公场所；志性场所。周边200m~500m范围有重要场所，包括但不仅限于下列情况：国家、市级标志性建筑；领事馆；国家党政军重要办公场所；著名景点、商场6.4.4管线周边地下病害风险后果宜根据评价结果按表6.3.4划分为5个等级。7.1一般规定7.2成果报告基本要求的大致工作量)等。2成果图宜包括测线(点)布置图、成果数附录A地下病害探测干扰源及环境信息记录表编号距离(m)类型仪器型号/编号：天线主频(MHz):标记(m):测线方向测线起点/终点测试：记录：日期：测线编号：工作装置：仪器型号/编号：文件号测试方向电极数电极距(m)隔离系数现场草图说明测试：记录：日期：道间距(m):偏移距(m):接收道数：测试方向测试：记录：附录E地震反射法野外测试记录单道间距(m):文件名测试型和程度道路名称1置平面范围1《城市测量规范》CJJ/T82《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-5013《建筑工程地质勘探与取样技术规程》JGJ/T874《城市管线周边土体病害评估防治规范》DB11/T1347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条文说明员会2017年03月22日以第6号公告批准、发布。 354地下病害探测 36 40 40 40 42 444地下病害探测4.1.3开展城市工程物探工作时，由于受地面交通、地下构筑物及地面电磁波和震动干扰影响，探测工作条件复杂。为了获得较好的探测效果，应当根据不同的地球物理方法技术要求，选择合理的物探方4.1.4本规范对地下病害探测提出了普查和详查的概念，普查和详查既是工作的方式，也是工作的阶段，本规范给出了普查和详查的工作内容，对于规模较小或应急性地下病害探测，可以不分普查和详4.1.10地下病害探测人员和车辆应配备必要的安全设备，工作前应进行安全作业培训，探测中采取安全作业方式，现场工作人员应着安全作业服装，现场作业车辆应安装醒目的交通导改、警示装置，可采4.2.2道路的维修、养护资料包含了局部道路的历史破损、沉陷、塌陷等信息，可能由已经存在的地下病害所导致；另外，地下工程施工有可能造成地下病害的产生，这些资料是确定地下病害探测工作重点4.2.3探测区域的道路分布情况调查为方案策划中工作量的布置提供依据，路面修补情况及明显的现况路面沉降变形区、管井异常区、地下工程施工情况等资料为工作重点的确定提供依据，地上、地下建构筑物及干扰源等资料为掌握探测中的难点和提出解决方案提供依据；前期收集的资料包括管线、地形图4.2.5技术方案一般包括探测技术方法、测线布设和工作量等。4.3探地雷达法4.3.2本条款规定了探地雷达法的应用条件。1功率反射系数p,的计算公式为式中：&,——周围介质相对介电常数；2由于探地雷达的天线并没有完全屏蔽，干扰电磁波会被探地雷达接收，产生假异常，而高电导屏蔽层会损耗电磁波的能量使探测深度大大降低，这些会直接影响到探地雷达的探测效果。4.3.3采用探地雷达法进行地下病害探测时，不同频率的天线针对不同的探测深度，为提高工作效率，4.3.4本条根据北京地区地下介质条件和有关探测经验，规定了探测深度要求下的天线选择建议。城市地下病害探测天线以80-400MHz天线为主，背景干扰弱的区域，可选用80-100MHz低频天线；在满足4.3.5考虑到城市探测环境的复杂性，实际测试时并不能对理论垂向分辨率大小的目标进行分辨，在北京地区，建议采用两倍的理论垂向分辨率，即1/2的波长作为实际的天线分辨能力。以地下介质相对介电常数c,=9为例，不同天线的垂向分辨率见下表：天线主频/MHz4.3.6以地下介质相对介电常数c,=9为例，不同天线在不同深度的横向分辨率见下表。天线主频/MHz4.3.7考虑探测目标的规模、天线自身的影响宽度等因素，天线主频越高，其测线城市中人行步道下方一般管线布设较多且回填质量相对较差，建议按照详查的要求布置测线。4.3.10目标换算法通过剖面中已知深度目标的电磁波反射走时来计算电磁波的平均速度；迭代偏移法是根据反射弧特征进行迭代偏移来计算其速度作为地下介质的电磁波平均速度；采用宽角法时，通过调整双天线间距获得不同层位的反射波双程走时来计算地下介质的电磁波传播速度。4.3.11本条规定了探地雷达数据采集时应注意的问题和相关记录内容要求。3连续测量时天线最大移动速度取决于扫描速率、天线宽度以及目标体大小，通常至少要保证有20次扫描通过目标体，最大移动速度vma可参考下式：v<(扫描率120)×(天线宽度+目标大小)(4.3.11-1)5以偶极天线为例，发射与接收方向增益在临界角方向最强，因此天线间距选择时应使最深目标体相对接收天线和发射天线的张角为临界角的2倍，即：式中dmax为目标体最大深度，c,为地下介质的相对介电常数。在有效探测深度范围内增加天线间距即增加来自深部探测信息。实际测量中，天线间距增大会增加测量工作的不便，同时会降低垂向分辨率，因此选择时通常小于理论计算值，常取目标体最大深度的20%;6主要是为了保证异常位置和范围判定的准确性，如果标记过大，而异常规模较小，不易准确确定其位置和范围，一般根据探测区域的规模将天线间距设置为2~5m;7异常点是指雷达数据剖面上有明显异常反应的信号，应做好记录并及时查明原因；9现场发现可疑地下病害时，建议在地面做好相应标记，方便后期的复测、校核和快速定位要求；复核时可采用不同雷达天线进行复测，也可以根据现场条件采用其它地球物理方法进行复核；10对于临时压占场地、路面铺设钢板、临时施工或临时停靠车辆等不能探测的区域，应