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(dān)城市運(yùn)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(yán)重影響城市運(yùn)營安全、人們的正常生活，以及城市的社會(huì)政治形象。因此及時(shí)、準(zhǔn)確、有效查明引發(fā)地面塌陷的各類病害風(fēng)險(xiǎn)源的存在及其動(dòng)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(hù)部門等急需解決的重大技術(shù)難題。
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(diǎn)，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(yán)重、中等和輕微3種。
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(jī)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(dāng)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。
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(diǎn)。
3、疏松病害
疏松病害體多是在道路建設(shè)階段或運(yùn)營階段多次開挖施工中不合理地回填，導(dǎo)致密實(shí)度降低。根據(jù)密實(shí)度的差異對城市道路運(yùn)行安全的影響程度可以分為嚴(yán)重疏松、中等疏松和輕微疏松。對于嚴(yán)重疏松病害體在水及荷載作用下可能會(huì)發(fā)展為空洞病害體，不斷發(fā)展，在特定條件下，然后可能形成空洞。
4、富水異常病害
在外界動(dòng)水作用下，尤其是帶水地下管線經(jīng)常會(huì)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(huì)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。
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(dòng)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(huì)逐漸發(fā)生空洞塌落且發(fā)展迅速，然后危及道路工程安全。
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(shí)也對應(yīng)了地下病害體形成的不同階段。
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(huì)擴(kuò)大成大的病害，病害日積月累形成嚴(yán)重影響路面功能的病害。
地下病害體的形成和發(fā)展具有一定的隨機(jī)性和動(dòng)態(tài)變化，因此日常管理中定期進(jìn)行病害體探測、及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害體、監(jiān)控其動(dòng)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(fèi)支持等因素影響，每年對城市進(jìn)行探測是比較困難的,因此有計(jì)劃、定期進(jìn)行相關(guān)探測非常有必要。
三、不同環(huán)境下的檢測時(shí)機(jī)
進(jìn)行城市地下病害體綜合探測的情形及進(jìn)行時(shí)機(jī)：
1、當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生嚴(yán)重變形或塌陷事故、地下管線發(fā)生變形或破損時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行;
2、城市主干道路、廣場及管線區(qū)域，宜定期進(jìn)行;
3、埋藏年代久遠(yuǎn)的地下基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域，宜定期進(jìn)行;
4、當(dāng)存在地下工程施工時(shí)，宜分別在施工前、竣工后進(jìn)行;
5、城市重大社會(huì)活動(dòng)涉及的道路、廣場、地下管線周邊等區(qū)域，宜在活動(dòng)舉辦前進(jìn)行;
6、排水管涵、河道周邊等區(qū)域，宜在汛期后進(jìn)行;
7、其他存在地下病害體潛在安全風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，宜擇機(jī)進(jìn)行。
四、地下病害探測技術(shù)——探地雷達(dá)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(dá)技術(shù)由于具有效率高、成果直觀、解釋過程簡單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。
探地雷達(dá)方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的電磁波技術(shù)。探地雷達(dá)利用一個(gè)天線發(fā)射高頻短脈沖寬頻電磁波，另一個(gè)天線接收來自地下介質(zhì)界面的反射波，雷達(dá)圖形以脈沖反射波的形式被記錄，波形的正負(fù)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(biāo)體的反射面。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場強(qiáng)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(shí)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。