宣城加密軟體系統

㈠ 如何防止道路路面塌陷

防患於未然，車載陣列雷達在道路塌陷災害預警探測中的技術應用

(大連中睿科技發展有限公司)

The Applications of Vehicle-mounted Array Radar for

Early-warning Detection of Road Cave-in

摘要：近年來，許多城市發生了道路塌陷災害，造成重大的生命財產損失和嚴重的社會影響。本論文針對城市道路塌陷災害的預警探測需求，研製出具有自主知識產權的車載陣列雷達系統，可以對道路病害進行可視化探測與精確定位。該雷達系統已成功地應用於多個城市的道路塌陷災害預警探測，並形成了一套探測道路塌陷災害的技術方法。

關鍵詞：道路病害；病害預警探測；車載陣列雷達

一、引言

近年來，全國范圍的城市道路塌陷災害頻繁爆發，大范圍、高頻次、導致多人死傷的惡性塌陷事故接連發生，造成重大的生命財產損失和嚴重社會影響，直接威脅到城市公眾安全，災害治理已經刻不容緩。目前，城市道路塌陷災害的發生已經遍及全國各個省市，從北京、上海、廣州、深圳這樣的一線城市，到哈爾濱、長春、大連、太原、西安、武漢、長沙、福州、廈門這樣的二線城市，以及蘭州、銀川、烏魯木齊這樣的西部邊遠城市均有發生，甚至張家口、邯鄲、宣城、荊州、湘潭、婁底、固原、庫爾勒這樣的中小城市也同樣面臨著不斷發生塌陷災害的嚴重威脅。

調查研究表明，絕大多數的城市道路塌陷與地下管線直接相關，是典型的地下管線次生災害。統計顯示，大多數的地下空洞塌陷發生在地表以下0~3m范圍內[1]。各種誘因導致地下管線損壞或直接使管線周圍土體鬆散，在各種流水因素作用下發生土體流失，在管線周圍產生空洞，空洞逐步發展擴大並最終導致路面塌陷發生災害。這些引起空洞塌陷災害的誘因包括[2][3]：地下管線老化滲漏、管線施工回填不實、地表水下滲沖刷、地下水位下降、地鐵施工擾動、地下人防等設施老化坍塌、濕陷性黃土垮塌、溶洞垮塌等。

科學研究和對塌陷災害的調查分析表明，採用先進的高科技物探設備定期對城市道路進行普查探測，提前發現隱伏在地下的空洞，提前預警並採取排險措施，才能防患於未然，避免塌陷事故發生。

二、車載陣列雷達系統

在城市中開展道路下方隱伏空洞探測作業，由於道路交通繁忙，周邊環境干擾大，常用的工程物探方法如高密度電法、淺層地震法、瞬變電磁法等，應用效果差，成本高，速度慢，難以在城市中大范圍應用。探地雷達具有效率高、抗干擾、精度高、現場作業方便等特點，是城市道路塌陷災害普查探測的首選技術。國內外的工程實踐表明，探地雷達已成為探測道路下方隱伏病害唯一現實可行的技術手段，適用於脫空、空洞、土體疏鬆、富水等多種道路病害檢測[4][5]。

由於我國城市眾多，城市面積普遍較大、城市地下地質情況和地下構築物比較復雜，常規的單（雙）通道探地雷達和人工探測作業方式在災害普查探測效率和探測成果可靠性方面存在一定局限性，探測效率低、工作量大，不能滿足城市大里程、大面積道路探測需要，亟需快速高效的車載多通道陣列雷達系統。

針對上述需求，我們研製了一套車載陣列雷達系統（如圖1所示），該設備以多通道超寬頻探地雷達技術和大型天線陣列技術為核心，專門針對大范圍、大里程的公路和城市道路塌陷災害普查探測進行了創新設計。

圖10 長春解放大路空洞

五、結論

車載陣列雷達是預警探測城市道路塌陷災害的首選技術裝備，在工程實踐當中，制定合理作業流程和作業方法，充分發揮其技術優勢和效率，可以准確可靠地探測發現地下隱伏空洞，及時預警，切實防範和減少道路塌陷災害事故的發生。

參考文獻

[1]楊彩俠.城市道路路面塌陷成因初探. 山西建築,2013, 39(15):113-114.

[2]宋谷長,葉遠春, 劉慶仁.北京市城市道路塌陷成因及對策分析. 城市道橋與防洪,2011, 8:250-252.

[3]周正剛.城市道路塌陷原因分析及預防措施. 路橋工程，2015,5(11).

[4]Ryoji Hirata, AkioMatstyama. Anintroction and a case study of the vehicle for exploring structures underroad using GPR, Near Surface Geophysics Asia Pacific Conference, July 17-19,2013, Beijing, China.

[5]薛建,曾昭發, 王者江,劉明輝. 探地雷達在城市地鐵沿線空洞探測中的技術方法.物探與化探, 2010,34(5):617-621.

[6]大連中睿科技發展有限公司. 車載道路災害、病害預警雷達系統（VGPR-20）,專利公開號CN302973058S .公開日:2014-10-22.

[7]大連中睿科技發展有限公司. 一種車載道路災害病害預警雷達系統,專利公開號­: CN203870250U. 公開日:2014-10-08.