DB13JT-城镇道路塌陷隐患探测和风险预警技术标准

术语和符号2.1术语2.1.5脱空常见于混凝土路面、半刚性沥青路面以及白改黑路面等刚性或半刚性面层下方，一般表现为平面尺寸大于净空高度的特点，其净空高度一般小于0.5m。2.1.6通过对省内部分城镇道路管理养护单位调研，并对省内城镇道路塌陷隐患进行统计发现，净空高度大于0.5m的洞体对道路安全威胁相对更大，处置方式与净空较小空洞也有所不同。所以，为便于塌陷隐患定性、更好地指导探测和养护工作，对空洞净空高度按0.5m进行划分。

3基本规定3.0.1城镇道路塌陷隐患是严重威胁市民出行的安全隐患，城市地下空间的探测技术难度高、安全责任大，且得到的探测结果具有非接触、非视觉可视的特点，因此，作业前要尽量充分收集资料，选用最合理的探测方法。3.0.2本条贯彻了国家关于市政设施精细化养护的要求，根据城镇道路塌陷隐患探测的情形，把探测类型归纳为定期探测、专项探测和应急探测，从而制定更精准、更经济、更科学的技术方案。3.0.3塌陷隐患探测所采用的初测和复测方式对应了不同的探测阶段，当工作量小时，建议直接采用复测的方式。1初测工作建议对测区进行全面探测，根据探测成果、现场调查结果和资料分析结果，确定重点探测区域；2重点探测区包含：历史事故发生的区域、管线密集区、地面明显变形区和初测中发现的疑似塌陷隐患异常区域等。3.0.4由于道路塌陷隐患严重威胁市民人身和财产安全，而地球物理技术探测技术难度高、安全责任大。因此，为规范探测技术、保证探测质量，应该选用具备政府行政许可的检验检测资质的单位进行探测作业。3.0.6城镇道路下方存在地下管线、国防光缆、人防设施等保密设施，为了防止探测到的地下保密信息外泄，应该对地下探测数据严格管理。

4探测分类定期探测4.1.2为了更精准养护，本条参照《城镇道路养护技术规范》CJJ36，把定期检测道路分为重点道路、常规道路和一般道路三类，并对应不同探测周期。专项探测4.2.3本条明确规定了专项探测的范围和时间。应急探测4.3.5本条规定了应急探测的流程。

5技术准备5.0.2收集与探测有关的资料有助于制定更有针对性的探测方案，选择更有效的探测方法，设定更好效果的探测参数。

6探测方法6.1一般规定6.1.1本标准推荐的地球物理方法包括探地雷达法、高密度电阻率法、瞬态面波法、地震反射波法和瞬变电磁法，塌陷隐患本身的参数差异、规模及现场的实施条件是进行探测工作的前提。1塌陷隐患尺寸相对于其埋藏深度或探测距离应具有一定的规模，以塌陷隐患产生的异常信号能被准确探测和识别为准。一般要求塌陷隐患尺寸相对于其埋藏深度或探测距离之比要大于1：10；2地球物理性质差异包括介电差异、电阻率差异、波阻抗差异等；3不同的地球物理方法对探测的实施条件有不同的要求，例如探地雷达法要求避开强电磁干扰、地震方法避开强震干扰等。6.1.3本条规定了塌陷隐患探测可供选择的工作方法，叙述了探测方法的应用范围，每种探测方法都有自己的适用条件和适用范围，针对性地选择探测方法，可以取得事半功倍的效果。根据各地区的地下介质介电性质差异，探地雷达可探测地下5.0m深度范围内的塌陷隐患，在地下水位较高或介质含水量较大时，探地雷达的信号衰减加剧，有效探测深度会减小。在城市塌陷隐患探测中，当要求探测深度不大于5.0m，探测环境相对简单时，优先采用探地雷达法；当要求探测深度较大时，建议采用探地雷达法探测5.0m以内的塌陷隐患，采用其他有效的物探方法探测深部的塌陷隐患，而当探测环境复杂时，建议采用多种方法进行组合探测。6.2二维探地雷达法6.2.1探地雷达法基于电磁辐射原理探测地下塌陷隐患，如果含水率较高，或土质中有铁磁性物质时，会导致塌陷隐患上方介质电导率较大，从而影响雷达的辐射效应，导致探测深度降低。6.2.2车行道初测时，为保障探测过程安全可靠、探测区域全面覆盖、雷达与定位数据一致，必须使用车载探地雷达设备。6.2.3城镇环境下，影响探地雷达探测效果的主要因素为天线主频、地下介质特性、环境干扰因素。地下介质特性是固定不可选择的，天线主频可以根据测试结果合理选择，环境干扰可以通过选择屏蔽型天线降低影响。6.2.8本条对探地雷达法测线的布设进行了规定。1在城镇道路上进行探测时，基于效率和安全性考虑，机动车道采用车辆拖曳形式进行探测，非机动车道采用人工拖拉方式进行探测，所以测线沿车道行进方向进行布设；3在隧道、管道内部进行探测时，考虑到隐患可能位置和探测效率，建议在隧道、管道正上和斜上部位沿轴线布设测线。6.2.16本条对探地雷达法探测有影响的干扰源分为三类，并列出了一些典型的具体干扰源。6.2.18本条对探地雷达数据处理进行了规定，数据处理的目的是压制干扰、突出有效目标的信号，要根据干扰类型或需要的处理效果合理选择数据处理方法，也要对数据处理参数有足够的理解，避免过度处理。6.2.19二维探地雷达探测的塌陷隐患可参考表1进行识别。表1二维探地雷达探测塌陷隐患典型识别特征塌陷隐患波组特征振幅相位与频谱典型图谱空洞1近似球形空洞反射波组表现为倒悬双曲线形态；2近似方形空洞反射波表现为正向连续平板状形态；3绕射波明显。整体振幅强，雷达波衰减很慢。1顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向，底部反射不易观测；2频率高于背景场。脱空1顶部一般形成连续反射波组，似平板状形态；2多次波、绕射波较明显。整体振幅强，雷达波衰减很慢。1顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向，底部反射不易观测；2频率高于背景场。疏松体严重1顶部形成连续反射波组；2多次波较明显；3波形结构杂乱，同相轴很不连续。整体振幅强，衰减很慢。1顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；2频率高于背景场。一般1顶部形成连续反射波组；2多次波不明显；3波形结构较杂乱，同相轴较不连续。整体振幅较强，衰减较慢1顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；2频率略高于背景场。富水体1顶部形成连续反射波组；2两侧绕射波、底部反射波、多次波不明显。顶部反射波振幅强，衰减很快。1顶部反射波与入射波反向，底部反射波与入射波同向；2频率低于背景场。6.3三维探地雷达法6.3.1三维探地雷达天线通道数多，从十几到几十通道都有，在宽度不到2m的天线模块中，每通道的接收天线和发射天线达不到最佳收发距离，天线频率也做不到太低，一般最低频率到200MHz，基于这两个原因，三维探地雷达探测深度要小于二维探地雷达，探测深度一般小于3.0m。6.3.7影像记录设备安装在检测平台前端目的是记录道路表面状况，在数据解释时路面和地下综合分析；安装在后端可以实时监视检测设备，及时发现检测过程中发生的突发情况；安装在右侧是为了记录道路环境，在发现塌陷隐患时辅助现场定位。6.3.13三维雷达测线束有固定宽度，数据覆盖率为雷达测线束覆盖的面积与测区总面积之比，如果检测过程控制不当，会造成测线束之间有空隙，此时，数据覆盖率达不到100%。6.3.16三维探地雷达塌陷隐患解译可以参考表2。6.3.17三维探地雷达地上和地下干扰排除可以参考表3。表2塌陷隐患分类及其三维探地雷达图谱特征塌陷隐患图像特征振幅相位与频谱水平切片顺延切片垂直切片空洞不规则多边形，反射强度与周围明显不连续倒悬双曲线形态或平板状形态，两端绕射波明显倒悬双曲线形态或平板状形态，两端绕射波明显振幅强顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；频率高于背景场脱空不规则多边形，反射强度与周围明显不连续倒悬双曲线形态或平板状形态，两端绕射波较明显倒悬双曲线形态或平板状形态，两端绕射波较明显振幅强顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；频率高于背景场疏松体严重疏松体不规则多边形，反射强度与周围较不连续平板状形态，有轻微绕射波平板状形态，有轻微绕射波振幅较强顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；频率高于背景场一般疏松体平板状形态，绕射波不明显平板状形态，绕射波不明显振幅略强顶部反射波与入射波同向，底部反射波与入射波反向；频率高于背景场富水体不规则多边形，反射强度与周围明显不连续平板状形态，绕射波不明显平板状形态，绕射波不明显振幅强顶部反射波与入射波反向，底部反射波与入射波同向；频率低于背景场表3干扰目标分类及其三维探地雷达图谱特征异常体图像特征振幅相位与频谱水平切片顺延切片垂直切片金属管线线状延伸分布，反射强度与周围明显不连续倒悬双曲线形态多次波明显同相轴连续多次波明显振幅强反射波与入射波反向频率高于背景场非金属管线线状延伸分布，反射强度与周围较不连续倒悬双曲线形态多次波不明显绕射拖尾短同相轴连续振幅较强反射波与入射波同向频率高于背景场灯杆线状投影倒悬双曲线形态绕射拖尾较长倒悬双曲线一半形态振幅略强反射波与入射波反向频率略高于背景场过街天桥条带状延伸分布，反射强度与周围较不连续倒悬双曲线形态多次波明显绕射拖尾较长同相轴连续多次波明显振幅较强反射波与入射波同向频率高于背景场井盖圆形亮斑，反射强度与周围极不连续从地面开始多次反射极强从地面开始多次反射强烈振幅极强相位不适用频率高于背景场井室矩形，反射强度与周围不连续平板状形态绕射拖尾较长平板状形态拖尾不明显振幅较强顶部反射波与入射波同向频率高于背景场钢筋网网格状分布，反射强度与周围明显不连续密集双曲线形态绕射拖尾较长密集双曲线形态绕射拖尾较长反射波与入射波同向频率高于背景场道路分层均匀平面分布同相轴连续无绕射拖尾同相轴连续无绕射拖尾反射波与入射波同向频率略高于背景场箱涵条带状延伸分布，反射强度与周围较不连续平板状形态绕射拖尾较长同相轴连续多次波明显振幅较强顶部反射波与入射波同向频率高于背景场6.4高密度电阻率法6.4.1本条第4款测区内强干扰指的是地下输电线路、附近的变电站和配电箱等干扰源。6.4.3本条对高密度电阻率法工作布置进行了规定。1最小电极距建议同预期的水平分辨率相当；排列长度建议大于6倍的最大要求探测深度。6.4.4使用高密度电阻率法探测时，电力管线、配电设施等产生离散电流会对人工电场形成噪声干扰，测线附近的低阻体及地下建（构）筑物影响人工电场电流的传导，呈现异常反应，需要结合现场踏勘情况，剔除假异常。本条对城镇通常环境下进行高密度电阻率法探测的主要干扰源进行了统计。6.4.5本条对高密度电阻率法的质量检查及评价进行了规定：4质量检查统计的均方相对误差的计算公式如下：（2）（3）式中：M——某项目的均方相对误差；n——某项目的测点个数；mi——第i个测点的相对误差；ρai——第i个测点的基本观测值；ρ′ai——第i个测点的检查观测值。6.5瞬态面波法6.5.2使用瞬态面波法数据采集时，采用的道数越多，数据的精度就越高、频率成分就越丰富，但提取的频散曲线是整个排列下的平均效应，因此排列不宜过长，一般采用12道~24道即能满足探测需要。为提高工作效率建议选择12道进行数据采集。但进行有效性实验时，建议采用24道或更多道数进行全排列探测，以确定观测系统的最佳参数。6.5.3由于塌陷隐患探测需要相对丰富中高频的面波成分，故建议选择4Hz~20Hz的检波器。6.5.5滚动采集的排列、震源等参数应保持不变，必要时可以用多条测线组成测网。测线间距和测点间距相当，以能够有效控制目标体规模为原则。6.5.7使用瞬态面波法探测时，常见的干扰源主要为低频或中高频率的震动，某些震动的频率可能会与面波探测时所需要的频率相近，且这些干扰是随机的，数据采集时，会与震源所产生的震动一同被检波器记录下来，形成噪音干扰或假异常；地下管线、地下人防等地下建（构）筑物，也会形成异常反应，需要结合现场踏勘情况，剔除假异常。6.5.8半波长法中的取值0.5，此法认为面波速度代表半个波长深度以上介质的平均值，在无其它资料时，可采用此方法。当场地具有已知的地质钻孔资料时，应根据钻孔资料标定值。视横波速度，既不是面波的相速度，也不是横波速度，但可以使得横波速度在剖面上的变化凸显出来，极大方便了地层岩性和构造变化的有效识别和解释。而且，经实际的各种替换公式试算和实际探测数据的检验，公式（4）对视横波的计算结果也最接近地层横波速度的真实值。在进行地质解释前，应收集尽可能多的已知钻孔资料和其他物探成果资料，综合已知因素后再进行地质解释。（4）式中：Vx，i——视横波速度；Vr，i——面波相速度；ti——时间。6.6地震反射波法6.6.4探测前应对所用地震仪、检波器进行试验检查。重点检查地震仪、检波器一致性，通过试验确定工作参数。采样间隔是数据采集的重要参数，它与剖面的垂直分辨率有关。一般来说，采样间隔越小，地震波形的记录精度就越高，相应的记录长度小；反之，采样间隔越大，对地震波形的记录精度降低，相应的记录长度大。检波器在水泥或沥青路面安置时，应用橡皮泥、黄油或熟石膏等将检波器牢固粘于地面或采用铁靴装置安置，每个铁靴的重量宜大于10倍检波器的重量，以保证耦合良好。6.6.5地震映像探测时，附近的震动，会在数据采集时被检波器记录下来，形成噪音干扰或假异常；地下管线、地下人防等地下建（构）筑物，也会形成异常反应，需要结合现场踏勘情况，剔除假异常。6.7瞬变电磁法6.7.1瞬变电磁法易受到外界干扰影响，不应在高压线等强干扰源、强磁场附近布置，另外由于金属会对接收信号造成影响，接收端也应避免放在金属物附近。6.7.2本条对瞬变电磁法仪器设备应符合的条件进行了规定：考虑城镇环境复杂性，对发射电流要求相对较高。6.7.6单点数据宜采用相对标准偏差进行数据质量评价，其相对标准偏差计算公式为：（5）（6）式中：——第次观测第道原始观测数据；——n次观测第道原始观测数据的算术平均值。

7验证与成因调查7.1风险验证7.1.2空洞、脱空是严重威胁道路安全的塌陷隐患，对城市安全影响较大，故建议全部验证。7.1.3验证点的位置布设在塌陷隐患的中心部位或异常信号反应最强位置，便于揭露塌陷隐患的类型、深度、规模。7.1.4对采用单一方法探测的塌陷隐患，当现场不具备验证条件时，选用其他物探方法进行探测，可以从另一个角度增加数据解译结果的可信度。7.1.5严重脱空包括：带水管道、管沟、井体周边、非开挖施工区上方脱空，或面积较大脱空，或与前周期对比新形成的脱空，这些脱空影响和危害较大。

8风险评估与预警8.1一般规定8.1.1本标