安全暢通的城市道路和地下工程是城市賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)和生命線工程,城市道路和地下各類市政設(shè)施之間互為載體,彼此相互作用,共同承擔城市運行的安全保障,但是隨著城市建設(shè)快速發(fā)展,城市道路塌陷、地下管線斷裂失效等突發(fā)事件頻繁發(fā)生,嚴重影響城市運營安全、人們的正常生活,以及城市的社會政治形象。因此及時、準確、有效查明引發(fā)地面塌陷的各類病害風險源的存在及其動態(tài)發(fā)展,是各級管理者、道路和地下管線工程等產(chǎn)權(quán)單位、養(yǎng)護部門等急需解決的重大技術(shù)難題。
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一、地下病害分類及影響
根據(jù)道路地下病害體的控災(zāi)、致災(zāi)因素及其發(fā)展過程,并結(jié)合地下病害體無損探測技術(shù)特點,可將城市道路地下病害體綜合劃分為路面脫空、路基下空洞、疏松、水囊、富水等5類,其中根據(jù)疏松、水囊、富水等病害的發(fā)展程度又可分為嚴重、中等和輕微3種。
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1、路面脫空病害
城市道路大部分為瀝青路面,瀝青道路脫空機理與水泥混凝土路面板脫空相似,常常是面板與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生空隙,屬于路面的結(jié)構(gòu)性破壞,造成板底脫空的原因是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。當脫空發(fā)展到一定規(guī)模,就可能導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)面斷裂、地面塌陷。
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2、路基空洞病害
地下空洞是指發(fā)生在城市道路路基正常地層條件下的脫空區(qū)域,與路面脫空不同的是埋深較大、影響范圍廣,具有隱伏性、突發(fā)性、不確定性等特點。
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3、疏松病害
疏松病害體多是在道路建設(shè)階段或運營階段多次開挖施工中不合理地回填,導(dǎo)致密實度降低。根據(jù)密實度的差異對城市道路運行安全的影響程度可以分為嚴重疏松、中等疏松和輕微疏松。對于嚴重疏松病害體在水及荷載作用下可能會發(fā)展為空洞病害體,不斷發(fā)展,在特定條件下,最終可能形成空洞。
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4、富水異常病害
在外界動水作用下,尤其是帶水地下管線經(jīng)常會發(fā)生滲漏、或者在管線、管井構(gòu)筑物內(nèi)由于長期地面水的入滲聚集,可能會由于路基回填土體組成的差異形成局部富水軟弱異常體,弱化土體工程特性,導(dǎo)致土體疏松或流失,形成局部空洞等。
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5、水囊病害
水囊多發(fā)生在帶水管線或局部積水豐富的土中的局部滯水體,可表現(xiàn)為沖水的空洞病害體。地表動水或管線滲漏,形成局部空洞且洞壁相對隔水、洞內(nèi)充水,但一旦水囊中水體流失,就會逐漸發(fā)生空洞塌落且發(fā)展迅速,最終危及道路工程安全。
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綜合上述,疏松體、空洞、脫空的形成即是地下病害體由深至淺、由輕到重的發(fā)展過程,同時也對應(yīng)了地下病害體形成的不同階段。
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二、地下病害體檢測重要性
地下病害是影響道路使用功能和使用壽命的直接原因,道路工程出現(xiàn)的某些小的病害如果不采取處治,小的病害就會擴大成大的病害,病害日積月累形成嚴重影響路面功能的病害。
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地下病害體的形成和發(fā)展具有一定的隨機性和動態(tài)變化,因此日常管理中定期進行病害體探測、及時發(fā)現(xiàn)病害體、監(jiān)控其動態(tài)特征是有效降低其引發(fā)地面塌陷的重要保證, ?但限于探測條件、經(jīng)費支持等因素影響,每年對城市進行全面探測是比較困難的,因此有計劃、定期進行相關(guān)探測非常有必要。
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三、不同環(huán)境下的檢測時機
進行城市地下病害體綜合探測的情形及進行時機:
1、當?shù)孛姘l(fā)生嚴重變形或塌陷事故、地下管線發(fā)生變形或破損時,應(yīng)立即進行;
2、城市主干道路、廣場及重點管線區(qū)域,宜定期進行;
3、埋藏年代久遠的地下基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域,宜定期進行;
4、當存在地下工程施工時,宜分別在施工前、竣工后進行;
5、城市重大社會活動涉及的道路、廣場、地下管線周邊等區(qū)域,宜在活動舉辦前進行;
6、排水管涵、河道周邊等區(qū)域,宜在汛期后進行;
7、其他存在地下病害體潛在安全風險的區(qū)域,宜擇機進行。
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四、地下病害探測技術(shù)——探地雷達技術(shù)
在許多城市已經(jīng)采用多種技術(shù)方法開展道路地下病害體探測,但具體還是應(yīng)根據(jù)工作要求、地下病害體屬性、場地干擾因素和作業(yè)條件等選擇。其中探地雷達技術(shù)由于具有效率高、成果直觀、解釋過程簡單等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。
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探地雷達方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜(1MHz~2.5GHz)電磁波技術(shù)。探地雷達利用一個天線發(fā)射高頻短脈沖寬頻電磁波,另一個天線接收來自地下介質(zhì)界面的反射波,雷達圖形以脈沖反射波的形式被記錄,波形的正負峰值分別以黑白色、灰色或彩色表示,這樣同相軸或等灰度、等色線即可形象地表征出地下介質(zhì)或目標體的反射面。電磁波在介質(zhì)中傳播時,其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。因此,根據(jù)接收到波的旅行時間、振幅和頻率等信息,可推測地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與埋設(shè)物體深度。
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中鋼國檢擁有37年的檢測經(jīng)驗,作為一家專業(yè)的檢測機構(gòu),擁有眾多成功檢測案例。我們參與多個道路工程項目,運用探測雷達技術(shù)對城市的道路進行技術(shù)狀況項目檢測,快速、準確、無損、智能化檢測道路地下病害,精準制定措施,保障城市道路健康、安全運行。
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