城市道路地下空洞隱患是城市安全運行的重要風險源,路面塌陷易造成財產損失、交通中斷,嚴重時會引發人員傷亡。高效開展市政道路空洞探測,排查地下隱蔽病害,是各地市政運維部門的重要工作。作為非破壞性道路檢測核心設備,探地雷達(又稱地質雷達)憑借檢測效率高、識別效果較好的特點,已成為市政道路空洞探測的主流技術選型。
我國城鎮化持續推進,城市市政道路體量龐大,大量道路進入服役中后期。隨著道路服役年限增長,疊加地下管網滲漏侵蝕、周邊工程施工擾動、土體自然沉降等因素,道路路基內容易形成土體松散、脫空、空洞等隱蔽隱患。這類地下病害隱蔽性強,不易通過肉眼發現,在車輛荷載、降雨入滲等外部條件觸發下,極易誘發路面塌陷事故。
傳統市政道路檢測手段主要依靠人工巡查、鉆孔取芯等方式。人工巡查僅能識別路面表層開裂、沉降等表觀病害;鉆孔取芯屬于點采樣檢測,不僅效率低下,還會對路面造成結構性破壞,二者均難以實現大范圍地下隱蔽隱患的全覆蓋排查,無法完全滿足當前城市道路安全運維的現實需要。在此背景下,采用探地雷達開展規模化空洞探測,成為提升市政道路安全保障水平的重要技術路徑。
探地雷達也被稱為地質雷達,是一種利用高頻電磁波探測地下介質分布的非破壞性檢測設備。設備通過地面發射天線向地下發射頻率為 10MHz~2.5GHz 的寬頻帶短脈沖電磁波,電磁波在傳播過程中遇到介電常數存在差異的介質分界面時會產生反射信號,由接收天線采集反射回波后,通過分析回波的振幅、相位、傳播時間等參數,即可反演地下介質的結構、位置、規模等信息。
地下空洞內部填充的空氣或積水,與周邊土體、混凝土鋪裝層之間介電常數差異顯著,空洞對應的雷達反射信號會呈現同相軸錯斷、振幅增強、雙曲線形反射等典型特征。技術人員可結合上述特征,綜合判識空洞的埋深、大小、形態等參數,為后續隱患處置提供參考依據。當前市政道路檢測常用的探地雷達多搭載 100MHz~1GHz 可切換天線,探測深度可覆蓋 0.5?5 米,能夠適配市政道路下方 0?3 米區間的主要隱患探測需求。
隨著城市生命線安全工程持續推進,各地逐步加大市政道路地下病害排查投入,探地雷達在市政道路檢測領域的應用場景持續拓展,多地地級及以上城市已將探地雷達納入市政道路定期檢測常用設備。
從技術發展趨勢來看,當前探地雷達在市政道路空洞探測領域的應用主要向三個方向演進: 一是多頻天線一體化集成,無需頻繁更換天線,即可同時完成淺層鋪裝層病害與深層空洞隱患同步探測,相比傳統單天線設備,現場檢測效率得到明顯提升; 二是 AI 智能識別技術融合,依托大量工程實測雷達圖像數據集訓練算法模型,實現雷達圖像空洞特征自動識別,輔助降低人工判讀工作量,緩解對操作人員經驗的過度依賴; 三是與智慧城市運維平臺打通,探測得到的空洞位置、規模、風險等級等數據,可同步至城市市政基礎設施運行監測平臺,支撐隱患處置工單生成,推動實現 “探測?預警?處置?復核” 的閉環運維管理。
目前市政道路空洞探測常用技術手段包括人工巡查、鉆孔取芯、聲波檢測、探地雷達探測四類,不同技術適用場景、優缺點差異明顯。
人工巡查主要依靠觀測路面沉降、裂縫等表觀特征推斷地下隱患,僅可識別已經臨近地表的晚期病害,對地下空洞識別能力有限,檢測效率較低,適合小范圍現場臨時排查。 鉆孔取芯通過路面鉆孔直觀查看地下結構,對已鉆點位的地下情況判定可靠性高,但屬于破壞性檢測,會損傷路面結構,檢測效率低,不適合大范圍道路普查。 聲波檢測通過地面激振采集聲波傳播特征判斷地下空洞,易受環境噪聲、路面材質干擾,對小型空洞識別效果有限,應用場景存在較多約束。
相較于上述技術,探地雷達(地質雷達)屬于非破壞性檢測技術,檢測作業無需破壞路面,可實現連續快速檢測,在無強干擾的條件下,能夠識別地下空洞、土體松散、脫空等多類隱蔽病害,適合大范圍市政道路空洞普查和重點區域定期巡檢,是當前綜合實用性較強的道路地下病害檢測技術之一。
探地雷達已在國內眾多城市的市政道路隱患排查項目中得到規模化應用,典型場景包含市政主干道定期普查、重點區域專項排查、新建道路竣工驗收三類。
市政主干道定期普查:城市主干道車流量大,地下管線密集,長期荷載作用下路基病害風險較高,采用探地雷達開展全覆蓋探測,可批量發現路基脫空、空洞隱患,為后續灌漿、回填等處置工作提供基礎數據,降低塌陷風險。
重點區域專項排查:軌道交通沿線、老舊管網密集片區、基坑施工周邊等風險重點區域,可開展專項探地雷達檢測,排查施工擾動、管網滲漏帶來的地下病害,保障周邊道路及重要設施運行安全。
新建道路竣工驗收環節:探地雷達可識別道路施工階段遺留的回填不密實、內部空洞等質量缺陷,在交付使用前發現路基隱患,從源頭降低后期道路運行安全風險。
在路面無大面積積水、無密集金屬管線強干擾的常規工況下,探地雷達對鋪裝層下方 0?3 米范圍內一定規模的空洞具備較好識別能力;搭配 AI 輔助分析系統,可進一步提升判讀效率。實際工程中,探測結果需要結合現場條件、工程經驗綜合判讀,必要時應采用鉆孔等手段進行驗證,檢測工作執行現行行業標準《城鎮道路養護技術規范》CJJ 36?2016、《城市地下病害體綜合探測與風險評估技術標準》JGJ/T 437?2018 等規范要求啟東市人民...。 若探測區域存在大量金屬管線、大面積積冰積水,可通過調整雷達參數、增加交叉測線、多方法聯合探測等方式降低干擾,提升檢測可靠性。
當前市政領域常用探地雷達搭配 100MHz?500MHz 天線時,有效探測深度可達 0.5?5 米,基本覆蓋市政道路雨水、污水、給水、燃氣等管網的主要埋設深度。除空洞外,還可識別管網周邊土體脫空、松散等病害,輔助排查管網滲漏誘發的次生道路風險。
目前主流探地雷達設備支持通用格式探測數據輸出,可對接各地智慧城市市政運維平臺,將空洞位置、埋深、規模、風險等級等信息上傳,支撐處置工單派發,實現檢測數據高效流轉與閉環管理。