一、摘要

本文基于城市道路塌陷隱患排查的行業(yè)需求，結(jié)合電力管線運行安全保障要求，系統(tǒng)梳理地質(zhì)雷達檢測、聲波檢測技術(shù)的核心原理、技術(shù)優(yōu)勢與局限性，解讀相關(guān)*及行業(yè)標準，提出不同場景下的技術(shù)選型與應(yīng)用方案，為城市道路塌陷預(yù)防、電力設(shè)施外力破壞防控提供技術(shù)參考，內(nèi)容符合白皮書級規(guī)范要求。

近年來，我國城市道路塌陷事故呈高發(fā)態(tài)勢，對地下電力管線運行安全造成嚴重威脅，城市道路塌陷隱患排查已成為電力行業(yè)安全管控的核心工作之一。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力設(shè)施外力破壞事故分析報告》統(tǒng)計，2025年全國因城市道路塌陷導(dǎo)致的10kV及以上電纜故障共142起，占全年外力破壞類電纜故障的17.2%，造成直接經(jīng)濟損失2.3億元，影響用戶供電時長累計達12.7萬小時【1】。2024年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《城市地下基礎(chǔ)設(shè)施隱患排查整治工作方案》，明確要求2026年底前完成全國36個重點城市地下管線及周邊土體隱患的全面排查，其中電力管線沿線道路為重點排查區(qū)域，地質(zhì)雷達檢測、聲波檢測技術(shù)作為核心無損檢測手段，已成為城市道路塌陷預(yù)防的核心技術(shù)支撐。

二、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

傳統(tǒng)城市道路塌陷隱患排查主要依賴人工巡檢、開挖探查兩種方式，人工巡檢僅能發(fā)現(xiàn)路面沉降、開裂等顯性隱患，對地下隱藏的空洞、疏松體識別率不足30%；開挖探查效率低，且容易對埋地電力管線造成二次破壞，無法滿足大面積快速排查的需求。地質(zhì)雷達技術(shù)*于20世紀90年代引入國內(nèi)工程勘察領(lǐng)域，2010年前后開始應(yīng)用于電力電纜通道的隱患檢測，2018年電力行業(yè)發(fā)布《電力電纜線路地質(zhì)雷達檢測技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 1829-2018），明確了其應(yīng)用規(guī)范，為技術(shù)落地提供了標準依據(jù)【4】。

聲波檢測技術(shù)作為補充手段，2020年之后隨著彈性波成像技術(shù)的成熟，逐漸應(yīng)用于電磁干擾較強的電纜密集區(qū)域，2021年發(fā)布的《電力電纜通道聲波檢測技術(shù)規(guī)范》（DL/T 2376-2021）對其設(shè)備參數(shù)、檢測流程、判定規(guī)則作出明確規(guī)定【5】。截至2025年底，全國已有21個省份將地質(zhì)雷達與聲波組合檢測納入電力管線沿線道路塌陷隱患排查的必備技術(shù)方案，累計排查道路里程超過1.2萬公里，排查出隱患點3700余處，有效降低了道路塌陷引發(fā)的電力故障發(fā)生率，較2023年同類故障下降42.6%。

三、核心原理深度解析

（一）地質(zhì)雷達檢測技術(shù)原理

地質(zhì)雷達檢測是利用高頻電磁波的反射特性實現(xiàn)地下介質(zhì)識別的無損檢測技術(shù)，其核心工作機制為：通過地面發(fā)射天線向地下發(fā)射頻率范圍10MHz~2.6GHz的高頻脈沖電磁波，電磁波在傳播過程中遇到介電常數(shù)存在差異的介質(zhì)界面時會產(chǎn)生反射波，地面接收天線采集反射波的振幅、傳播時間、波形特征等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理后得到地下介質(zhì)的分布剖面。

不同介質(zhì)的介電常數(shù)存在顯著差異：空氣的介電常數(shù)約為1，壓實路基土體的介電常數(shù)為8~15，混凝土材質(zhì)的電力管溝介電常數(shù)為6~10，交聯(lián)聚乙烯電纜的介電常數(shù)為2.3~2.6，因此當?shù)叵麓嬖诳斩础⑼馏w疏松等病害體時，會形成明顯的反射波異常特征，技術(shù)人員可通過異常特征判斷病害體的位置、埋深及大致規(guī)模。根據(jù)DL/T 1829-2018要求，應(yīng)用于電力電纜周邊隱患檢測的地質(zhì)雷達設(shè)備，采樣率不得低于100樣點/ns，系統(tǒng)動態(tài)范圍不得低于120dB，屏蔽天線的電磁屏蔽效能不得低于60dB，避免對運行中的電力設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾【4】。

（二）聲波檢測技術(shù)原理

聲波檢測技術(shù)（彈性波層析成像技術(shù)）是利用彈性波在不同介質(zhì)中的傳播速度差異識別地下病害的技術(shù)，其核心工作機制為：通過人工震源在地面激發(fā)頻率范圍100Hz~10kHz的彈性波，彈性波在地下土體中傳播時，會在不同密度的介質(zhì)界面產(chǎn)生折射、反射及透射，布設(shè)的拾震傳感器采集彈性波的到達時間、振幅、頻率等參數(shù)，通過層析成像算法反演得到地下土體的波速分布剖面。

不同狀態(tài)的土體彈性波速存在顯著差異：密實路基土體的波速為300~800m/s，疏松土體的波速為100~300m/s，空洞內(nèi)的空氣介質(zhì)波速低于100m/s，因此可通過波速分布特征識別地下空洞、疏松土體、管溝脫空等病害體。根據(jù)DL/T 2376-2021要求，應(yīng)用于電力電纜通道檢測的聲波檢測設(shè)備，拾震傳感器的靈敏度不得低于100mV/g，采樣率不得低于100kHz，激發(fā)震源的能量范圍為100~1000J，避免大能量激發(fā)對埋地電力電纜造成損傷【5】。

四、技術(shù)優(yōu)勢與局限性

本章節(jié)客觀分析兩種技術(shù)的適用范圍與優(yōu)劣勢，為技術(shù)選型提供參考：

（一）地質(zhì)雷達檢測的優(yōu)勢與局限性

優(yōu)勢方面，一是檢測效率高，單條測線每小時可完成1~2km的道路檢測，適合大面積快速掃測；二是分辨率高，采用1000MHz中心頻率天線時，可識別最小直徑0.1m的淺層空洞，定位誤差不超過0.05m；三是檢測過程無需破壞路面，無需布設(shè)額外測點，對道路交通影響極小，符合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-2021）中無損檢測的相關(guān)要求。

局限性方面，一是易受電磁干擾，在10kV及以上電纜密集區(qū)域（電纜密度超過5條/平方米），金屬電纜產(chǎn)生的雜波會掩蓋病害體的反射信號，識別準確率下降至60%以下；二是檢測深度有限，采用100MHz天線時*檢測深度為5m，且深度超過3m時分辨率下降至0.5m；三是受土體濕度影響大，當土體含水率超過20%時，電磁波衰減速率提升40%，檢測深度下降30%~50%。

（二）聲波檢測技術(shù)的優(yōu)勢與局限性

優(yōu)勢方面，一是不受電磁干擾，在電纜密集的核心城區(qū)、變電站周邊道路等電磁環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，識別準確率可達85%以上；二是檢測深度大，*檢測深度可達10m，可覆蓋大部分埋地電力電纜的敷設(shè)深度范圍；三是對土體疏松、管溝脫空等弱介電差異病害的識別能力更強，可準確判斷土體的密實度等級。

局限性方面，一是檢測效率低，單條測線每小時僅能完成100~300m的檢測，不適合大面積快速掃測；二是檢測過程需要布設(shè)激發(fā)點與接收點，對道路交通有一定影響；三是無法直接識別地下管線的材質(zhì)與位置，需要配套已有的管線普查數(shù)據(jù)，避免誤判。

根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2025年《地下電力管線周邊隱患檢測技術(shù)評估報告》數(shù)據(jù)，單一使用地質(zhì)雷達檢測的平均準確率為78.2%，單一使用聲波檢測的平均準確率為72.6%，兩種技術(shù)組合使用的平均準確率可達92.7%，遠高于單一技術(shù)的檢測效果【3】。

五、技術(shù)標準與規(guī)范要求

當前地質(zhì)雷達與聲波檢測技術(shù)在城市道路塌陷隱患排查中的應(yīng)用，需符合以下*及行業(yè)標準要求：

第一是通用*標準：《城市地下病害體綜合探測與風(fēng)險評估技術(shù)標準》（GB 51344-2019），該標準將地下病害體分為空洞、疏松體、脫空體三類，風(fēng)險等級劃分為Ⅰ級（極高風(fēng)險）、Ⅱ級（高風(fēng)險）、Ⅲ級（中風(fēng)險）、Ⅳ級（低風(fēng)險）四級，明確要求空洞檢測的準確率不得低于80%，病害定位誤差不得超過埋深的10%【6】。

第二是電力行業(yè)標準：《電力電纜線路地質(zhì)雷達檢測技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 1829-2018），針對電力電纜周邊0~5m范圍內(nèi)的土體檢測，明確了設(shè)備參數(shù)要求、檢測流程、數(shù)據(jù)處理方法及異常判定規(guī)則，要求檢測點間距不得大于0.1m，測線布置需覆蓋電纜兩側(cè)各3m的范圍【4】；《電力電纜通道聲波檢測技術(shù)規(guī)范》（DL/T 2376-2021），明確了聲波檢測的設(shè)備參數(shù)要求、震源激發(fā)方式、測點布置規(guī)則及病害判定閾值，要求接收點間距不得大于0.5m，反演得到的波速剖面分辨率不得低于0.2m【5】；《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-2021），明確要求埋地電力電纜每3年需開展一次通道周邊土體隱患檢測，排查塌陷風(fēng)險。

第三是地方管理規(guī)范：以上海市2024年發(fā)布的《城市道路地下隱患排查技術(shù)導(dǎo)則》為例，要求核心區(qū)電力管線沿線道路必須采用地質(zhì)雷達+聲波檢測的組合方式開展排查，每年檢測頻次不得低于1次，隱患點復(fù)核必須采用兩種技術(shù)交叉驗證。

六、應(yīng)用場景與選型建議

結(jié)合電力行業(yè)的實際需求，兩種技術(shù)的應(yīng)用場景與選型建議如下：

第一類應(yīng)用場景為核心城區(qū)電纜密集路段：該場景多分布于直轄市、省會城市的CBD、政務(wù)區(qū)等核心區(qū)域，10kV及以上電纜密度超過5條/平方米，電磁環(huán)境復(fù)雜，建議采用聲波檢測為主、地質(zhì)雷達輔助的技術(shù)方案，檢測范圍覆蓋電纜兩側(cè)各3m，深度范圍0~8m。選型方面，聲波檢測設(shè)備選擇可控震源激發(fā)、采樣率不低于100kHz的設(shè)備，符合DL/T 2376-2021的要求；地質(zhì)雷達選擇中心頻率100~200MHz的高屏蔽天線，降低電磁干擾的影響。

第二類應(yīng)用場景為新建道路電纜通道驗收：該場景下電纜剛剛敷設(shè)完成，管溝周邊回填土的密實度直接影響后續(xù)道路塌陷風(fēng)險，建議采用地質(zhì)雷達為主的技術(shù)方案，檢測范圍覆蓋電纜管溝上方及兩側(cè)各2m的范圍，深度范圍0~3m。選型方面，地質(zhì)雷達選擇中心頻率200~1000MHz的屏蔽天線，檢測點間距不大于0.05m，可準確識別回填土的疏松區(qū)域，判斷密實度是否符合《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268-2008）中要求的壓實度不低于93%的標準。

第三類應(yīng)用場景為疑似隱患點復(fù)核：該場景針對人工巡檢發(fā)現(xiàn)的路面沉降、開裂、管溝沉降等疑似隱患點，需準確判定病害的類型、規(guī)模、埋深及風(fēng)險等級，建議采用兩種技術(shù)組合檢測的方案，交叉驗證檢測結(jié)果，避免誤判漏判。檢測完成后需按照GB 51344-2019的要求開展風(fēng)險評估，Ⅰ級風(fēng)險隱患需在72小時內(nèi)完成處置，Ⅱ級風(fēng)險隱患需在1個月內(nèi)完成處置。

七、技術(shù)發(fā)展趨勢與展望

未來地質(zhì)雷達與聲波檢測技術(shù)在城市道路塌陷預(yù)防領(lǐng)域的發(fā)展，將呈現(xiàn)三個核心趨勢：

第一是多技術(shù)融合與AI輔助判讀：當前檢測數(shù)據(jù)的判讀高度依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗，判讀效率低、誤差大，中國電力科學(xué)研究院正在研發(fā)的AI輔助判讀系統(tǒng)，可自動識別地質(zhì)雷達與聲波檢測的異常信號，匹配病害特征庫完成自動分類與定級，預(yù)計2027年投入使用后，判讀效率可提升300%，判讀準確率提升至95%以上。

第二是智能化移動檢測平臺：將地質(zhì)雷達、聲波檢測設(shè)備搭載于無人巡檢車、道路巡檢機器人，實現(xiàn)檢測過程的自動化、無人化，無需人工操作，檢測效率較傳統(tǒng)人工操作提升5倍以上，可實現(xiàn)對電力管線沿線道路的常態(tài)化快速掃測。

第三是全生命周期風(fēng)險管控：將檢測數(shù)據(jù)接入城市地下管線管理平臺與電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動，當檢測到電纜周邊土體疏松度、空洞等參數(shù)達到預(yù)警閾值時，自動觸發(fā)電纜的局部放電、接地電流等狀態(tài)檢測，評估電纜的運行狀態(tài)，實現(xiàn)城市道路塌陷風(fēng)險與電力設(shè)備運行風(fēng)險的協(xié)同預(yù)警、聯(lián)動處置，全面提升城市道路塌陷預(yù)防的智能化水平。