¿Cómo prevenir el colapso de la carretera?

(Dalian Zhongrui Technology Development Co., Ltd.)

Aplicación de matriz montada en vehículos radar

Detección temprana de colapsos de carreteras

Resumen: En los últimos años, se han producido desastres por colapso de carreteras en muchas ciudades, causando enormes pérdidas de vidas y propiedades y un grave impacto social. En respuesta a la demanda de detección temprana de desastres por colapso de carreteras urbanas, se ha desarrollado un sistema de radar montado en vehículos con derechos de propiedad intelectual independientes, que puede detectar visualmente y localizar con precisión enfermedades de la carretera. Este sistema de radar se ha utilizado con éxito en la detección temprana de desastres por derrumbes de carreteras en muchas ciudades, formando un conjunto de métodos técnicos para la detección de desastres por derrumbes de carreteras.

Palabras clave: enfermedades viales; alerta y detección temprana de enfermedades; radar montado en vehículos

1 Introducción

En los últimos años se han producido desastres por colapso de carreteras urbanas. Con frecuencia en todo el país se producen accidentes de colapso malignos a gran escala y de alta frecuencia, que causan enormes pérdidas de vidas y propiedades y graves impactos sociales, amenazando directamente la seguridad pública urbana. El control de desastres es urgente. En la actualidad, los desastres por colapso de carreteras urbanas ocurren en todo el país, desde ciudades de primer nivel como Beijing, Shanghai, Guangzhou y Shenzhen hasta ciudades de segundo nivel como Harbin, Changchun, Dalian, Taiyuan, Xi'an, Wuhan, Changsha. , Fuzhou y Xiamen, así como Lanzhou y Yinchuan, Urumqi y otras remotas ciudades occidentales, e incluso Zhangjiakou, Handan, Xuancheng, Jingzhou, Xiangtan, Loudi, etc.

Las encuestas muestran que la mayoría de los colapsos de carreteras urbanas están directamente relacionados con tuberías subterráneas y son desastres secundarios típicos de las tuberías subterráneas. Según las estadísticas, la mayoría de los colapsos de cuevas subterráneas ocurren dentro del rango de 0 a 3 m por debajo de la superficie [1]. Varios incentivos causan daños a las tuberías subterráneas o aflojan directamente el suelo alrededor de las tuberías. La pérdida de suelo se produce bajo la acción de diversos factores del flujo de agua, lo que resulta en cavidades alrededor de las tuberías, que se desarrollan y expanden gradualmente, lo que eventualmente conduce al colapso de las carreteras y desastres. Las razones del colapso de estas cuevas incluyen [2] y [3]: fugas por envejecimiento de tuberías subterráneas, relleno falso en la construcción de tuberías, erosión por filtración de agua superficial, caída de los niveles de agua subterránea, perturbaciones en la construcción del metro, colapso por envejecimiento de las instalaciones subterráneas de defensa aérea civil. , colapso de loess plegable, colapso de cueva, etc.

La investigación científica y la investigación y análisis de desastres de colapso muestran que sólo mediante el uso de equipos geofísicos avanzados de alta tecnología para realizar estudios regulares y la detección de vías urbanas, se pueden descubrir cavidades subterráneas ocultas con antelación, proporcionar alerta temprana y tomar medidas para Eliminar los riesgos, ¿podemos prevenir el colapso? Prevenir que ocurran accidentes por colapso antes de que sucedan.

2. Sistema de radar de matriz montado en vehículos

Para llevar a cabo la detección de cavidades ocultas debajo de las vías urbanas, debido al intenso tráfico en las carreteras y la gran interferencia del entorno circundante, la ingeniería de uso común Los métodos geofísicos, como el método eléctrico de alta densidad, los métodos sísmicos superficiales, los métodos electromagnéticos transitorios, etc., tienen efectos de aplicación deficientes, alto costo y baja velocidad, lo que dificulta su uso generalizado en las ciudades. El radar de penetración terrestre tiene las características de alta eficiencia, antiinterferencia, alta precisión y operación de campo conveniente. Es la tecnología preferida para el estudio y detección de desastres por colapso de carreteras urbanas. La práctica de la ingeniería en el país y en el extranjero muestra que el radar de penetración terrestre se ha convertido en el único medio técnico práctico y factible para detectar enfermedades ocultas debajo de las carreteras y es adecuado para detectar diversas enfermedades en las carreteras, como cavidades, huecos, tierra suelta y áreas ricas en agua. [4][5].

Debido a la gran cantidad de ciudades en nuestro país, las áreas urbanas son generalmente grandes y las condiciones geológicas subterráneas y las estructuras subterráneas son complejas. Los métodos convencionales de detección manual y de radar de penetración terrestre de un solo (doble) canal. baja eficiencia de detección y confiabilidad de los resultados de la detección Existen ciertas limitaciones en este aspecto, como la baja eficiencia de detección y la gran carga de trabajo, que no pueden satisfacer las necesidades de detección de carreteras de larga distancia y grandes áreas en las ciudades. un sistema de radar multicanal montado en un vehículo, rápido y eficiente.

Para cumplir con los requisitos anteriores, hemos desarrollado un sistema de radar de matriz montado en un vehículo (que se muestra en la Figura 1). Este sistema se basa en tecnología de radar de penetración terrestre de banda ultraancha multicanal y una antena grande. tecnología de matriz, y se utiliza especialmente para estudios y detección a gran escala de peligros de colapso en carreteras de larga distancia y vías urbanas.

Figura 1 Sistema de radar de alerta temprana de desastres de enfermedades viales montado en un vehículo

El conjunto de antenas incluye 5 antenas de 400 MHz, 2 antenas de 200 MHz y 1 antena de 100 MHz (como se muestra en la Figura 2), tomando en cuenta la profundidad y resolución de detección del radar. El sistema de radar tiene un ancho de detección de 3,75 m, una profundidad de detección de 0 ~ 10 m, una velocidad de conducción de 10 ~ 20 km/h y una precisión de detección de nivel de centímetros. Puede usarse para tipo alfombra y de cobertura total. Estudios de vías urbanas.

El sistema de radar realiza escaneo y medición conjunta sincrónica multicanal de cuerpos patológicos subterráneos para maximizar la adquisición de información espacial y características de la enfermedad de los cuerpos patológicos, mejorando en gran medida la calidad y eficiencia de la detección e identificación del radar. Al mismo tiempo, la correlación entre datos multicanal hace que la interpretación de las imágenes de radar sea más precisa y fiable.

Figura 2 Diagrama esquemático de la disposición del conjunto de antenas

El sistema de radar del vehículo integra un conjunto de antenas de radar de penetración terrestre de 8 canales, antena 3G, cámara industrial de escaneo de línea láser y sistema de posicionamiento preciso RTK. , centro de control, sistema de cámara infrarroja de alta definición, telémetro DMI, etc. (Como se muestra en la Figura 3), y simultáneamente recopila datos de radar, información de coordenadas de latitud y longitud, escenas de video en el sitio e imágenes de carreteras de alta definición, y los integra en la base de datos del sistema para formar una plataforma de recopilación integral de información múltiple que Puede detectar visualmente y localizar con precisión enfermedades y desastres en la carretera de forma rápida y eficiente. Gracias a esta innovadora plataforma tecnológica de detección y a un nuevo modo de operación de detección censal, los ingenieros geofísicos pueden obtener cada anomalía de cavidad subterránea a través de un radar multicanal en una interfaz integrada y unificada, determinar su posición coordinada precisa y observar el entorno y la carretera en el sitio. Situación superficial, a través de un análisis exhaustivo y juicio de diversa información, sacar rápidamente conclusiones confiables.

Figura 3 Composición del sistema de radar montado en vehículos

El sistema de radar de alerta temprana de desastres en carreteras montado en vehículos, desarrollado de forma independiente, ha obtenido los derechos de autor de software y tecnología del producto otorgados por la Oficina Estatal de Propiedad Intelectual [ 6][7]. Se ha formado un sistema completo de propiedad intelectual corporativa. En 2015, el sistema pasó la evaluación de logros científicos y tecnológicos del Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural.

En tercer lugar, métodos técnicos

El método técnico para que el radar montado en vehículos detecte enfermedades por colapso de carreteras se divide en cinco pasos: inspección general, detección de puntos sospechosos y revisión de puntos sospechosos. , refrendación y verificación de tuberías.

(1) Censo y detección

El sistema de radar montado en el vehículo realiza un censo y detección del área operativa designada, y recopila y guarda sincrónicamente varios datos de sensores bajo activación DMI.

(2) Detección de puntos sospechosos

Al examinar puntos sospechosos, el software de la plataforma lee la base de datos y muestra datos de radar multicanal, datos de imágenes y mapas simultáneamente. Los pasos del procesamiento de datos de radar multicanal generalmente incluyen ajuste de cero, filtrado en el dominio de frecuencia, ajuste de ganancia, eliminación de fondo, etc. Los puntos sospechosos de enfermedad se detectan en función de las características del eco de la enfermedad, y la escala de los puntos sospechosos de enfermedad se analiza en función de la correlación de los datos del radar de cada canal. Según las coordenadas de longitud y latitud del punto sospechoso y las imágenes circundantes, se determina la ubicación específica del punto sospechoso en la carretera. Al determinar los puntos sospechosos, también es necesario consultar la imagen para eliminar interferencias, como baches, placas de acero, pasarelas subterráneas, túneles, pasos elevados, etc.

(3) Revisión de puntos sospechosos

Utilice un radar de penetración terrestre monocanal convencional para comprobar puntos anormales. Durante el nuevo examen, utilice antenas con múltiples frecuencias centrales para detectar áreas anormales con múltiples líneas de estudio. A través de imágenes de radar y tapas de alcantarilla circundantes, se determina la distribución de la tubería alrededor del punto sospechoso para eliminar errores de cálculo causados ​​por zanjas de tuberías subterráneas y cámaras de pozos. Después de revisar los puntos sospechosos, determine la ubicación, escala y profundidad del área anormal.

(4) Contraseña de tuberías

Hay muchas tuberías subterráneas en las ciudades, que son gestionadas por diferentes departamentos profesionales, que involucran suministro de agua, drenaje, electricidad, gas, calefacción, comunicaciones e información. , radio y televisión, transporte de seguridad pública y otras unidades de propiedad de oleoductos. Para evitar daños a la tubería durante la verificación, los procedimientos de refrendación deben completarse antes de la construcción. El departamento municipal organizó cada unidad de propiedad de ductos para llevar a cabo la refrendación de ductos en varios puntos de enfermedades anormales para verificar la distribución de los ductos alrededor de los puntos sospechosos.

(5) Verificación

Verificación mediante métodos de perforación o excavación.

Cuarto, los hechos del caso

El sistema de radar de matriz montado en vehículos se ha aplicado con éxito en Shenyang, Dalian, Xiamen, Guangzhou, Shenzhen, Nanjing, Zhenjiang, Changchun, Shijiazhuang. y otras ciudades.

4.1 Estudio y detección de desastres por colapso de carreteras en el distrito de Siming, ciudad de Xiamen

2065438+ De mayo a septiembre de 2005, el distrito de Siming, ciudad de Xiamen, utilizó un sistema de radar montado en un vehículo para realizar Realizar estudios y detección, y completar el kilometraje de la línea de reconocimiento de aproximadamente 200 kilómetros. A través de la detección, se descubrieron múltiples puntos de desastre con cavidades, que advirtieron eficazmente sobre desastres por colapso de carreteras y evitaron accidentes por colapso después del tratamiento de ingeniería.

La figura 4 muestra un gran agujero detectado en Xidi Road, Xiamen. Después de la perforación y verificación, se llevaron a cabo excavaciones y rellenos, y el peligro se eliminó a tiempo.

Figura 4 Cueva de Xidi Road en Xiamen

4.2 Encuesta y detección de desastres por colapso de carreteras en el distrito de Tianhe, Guangzhou

2065438+abril de 2005, conjunto montado en vehículos sistema de radar Una encuesta general sobre los riesgos de colapso de carreteras en el distrito de Tianhe, ciudad de Guangzhou, encontró múltiples puntos de peligro de depresión. La Figura 5 es un gran agujero detectado en Yunke Road, distrito de Tianhe. El área afectada tiene 30 metros cuadrados, el fondo tiene 3,2 metros de profundidad y el techo está a solo 0,3 metros de la superficie. Puede colapsar en cualquier momento. Después de perforar, perforar y endoscopia electrónica para inspeccionar y evaluar el lugar enfermo, los departamentos pertinentes llevaron a cabo operaciones de lechada en el lugar para evitar accidentes.

Foto 5 Yunke Road en Guangzhou está vacía.

4.3 Estudio y detección de desastres por colapso de carreteras a lo largo de la línea del metro de Changchun

Debido a las perturbaciones estratigráficas causadas por la construcción del metro, se han producido muchos accidentes por colapso de carreteras a lo largo de la línea del metro de Changchun. 2065438+En marzo de 2006, el sistema de radar montado en vehículos llevó a cabo un estudio general de los desastres por colapso de carreteras a lo largo de las líneas 1 y 2 del metro (calle Renmin, camino Jilin, camino Jiefang) en construcción en la ciudad de Changchun. Durante el estudio, muchos sospecharon. Se encontraron enfermedades. El Departamento de Alumbrado Público y Carreteras del Centro de Gestión y Mantenimiento de Instalaciones Municipales de Changchun convocó a todas las unidades propietarias de tuberías para realizar contraseñales de tuberías en varios puntos de enfermedades anormales para verificar la distribución de las tuberías alrededor de los puntos sospechosos (Figura 6). A través de la verificación de perforación o excavación (Figura 7), se identificaron muchas cavidades y puntos de enfermedades en caminos sueltos, y la distribución de los puntos de enfermedades se muestra en la Figura 8.

Figura 6 Mapa refrendado del oleoducto

Figura 7 Sitio de perforación

Mapa de distribución de enfermedades en las carreteras de la ciudad de Changchun.

Caso 1:

El lugar del desastre está ubicado en el carril lento desde el este en la intersección de Jilin Road y Helin Road. Un estudio de radar del vehículo reveló importantes respuestas anormales de las cavidades en las imágenes de escaneo del radar. Después de un nuevo examen y detección en el lugar, la verificación del pozo y el video del endoscopio del pozo (Figura 9), se confirmó que el lugar del desastre era un desastre típico de una cueva subterránea, con una longitud de 2,5 metros en dirección norte-sur, un ancho de 2 metros en dirección este-oeste, y una profundidad de 0,42 metros. Después de la investigación, se encontró que había una tubería de drenaje de concreto a 1,7 metros por debajo del punto del desastre, y el cuerpo de la tubería estaba conectado al pozo de drenaje al lado del punto del desastre. Después de abrir la tapa de la alcantarilla, se encontró que había tierra fluyendo alrededor de la parte de conexión del cuerpo de la tubería. Se determinó que el agua del pozo de recolección de agua de la carretera cercana invadió el lugar del desastre y arrasó la tierra, que se perdió. el pozo de drenaje cercano, formando una cavidad. Los departamentos pertinentes excavaron y rellenaron inmediatamente los agujeros en la zona del desastre y repararon los pozos de drenaje.

Figura 9 Captura de pantalla del vídeo del endoscopio de pozo

Caso 2:

La Figura 10 muestra el sistema de radar de carril lento desde el oeste hacia el exterior del punto de partida en la lado este de Jiefang Road. Ricas cuencas de agua. Durante el censo, se descubrió que había reacciones anormales obvias en las cavidades y reacciones del cuerpo de agua en las imágenes de escaneo del radar. Después de un nuevo examen in situ, la verificación del pozo y el video del endoscopio del pozo, se confirmó que el área es un grave desastre de cueva subterránea, con una longitud de 4 metros de este a oeste, un ancho de 2 metros de norte a sur. y una profundidad de 0,35 metros. Después de la investigación, se descubrió que había una tubería de agua a 2 metros debajo del lugar del desastre. El cuerpo de la tubería goteaba severamente y la tierra en el lugar del desastre fue arrastrada y luego fluyó hacia el pozo de recolección de la bifurcación. La pérdida por erosión hídrica es grande y el flujo de agua es claro. La perforación reveló que el suelo en el lugar del desastre había sido completamente arrastrado, dejando solo grava, creando una cavidad llena de agua. Si se lava durante mucho tiempo con una fuga de agua del grifo, el riesgo de colapso es muy alto. Los departamentos pertinentes repararon inmediatamente las tuberías de agua en la zona del desastre y rellenaron los agujeros de manera oportuna.

Figura 10 Carretera vacía de Changchun Jiefang

Verbo (abreviatura de verbo) Conclusión

El radar de vehículos es el equipo técnico preferido para la alerta temprana y la detección de vías urbanas. desastres de colapso. En la práctica de la ingeniería, formular procedimientos y métodos operativos razonables y aprovechar al máximo sus ventajas técnicas y su eficiencia puede detectar y descubrir de manera precisa y confiable cuevas subterráneas ocultas, proporcionar advertencias oportunas y prevenir y reducir de manera efectiva la ocurrencia de desastres y accidentes por colapso de carreteras.

Referencia

Yang Caixia. Un estudio preliminar sobre las causas del colapso del firme de las vías urbanas. Arquitectura Shanxi, 2013, 39(15):113-114.

[2]Song Jiachang, Ye, Liu. Causas y contramedidas del colapso de las vías urbanas en Beijing. Caminos urbanos, puentes y control de inundaciones, 2011, 8:250-252.

[3]Zhou Zhenggang. Análisis de causas de colapso de vías urbanas y medidas preventivas. Ingeniería de carreteras y puentes, 2015, 5(11).

[4] Hirata Ryoji, Akio Matstyama. Introducción y estudio de caso de vehículos que utilizan radares de penetración terrestre para detectar estructuras subterráneas, Conferencia de Asia Pacífico sobre geofísica cercana a la superficie, 17 al 19 de julio de 2013, Beijing, China.

, Zeng Zhaofa, Wang y Liu Minghui.

Métodos técnicos para la detección de cavidades en metros urbanos mediante radar de penetración terrestre. Exploración geofísica y geoquímica, 2010, 34 (5): 617-621.

Dalian Zhongrui Technology Development Co., Ltd. Sistema de radar de alerta temprana de enfermedades y desastres en carreteras montado en vehículos (VGPR-20), número de publicación de patente CN302973058S Fecha de publicación: 2014-10-22.

[7] ¿Un sistema de radar de alerta temprana de enfermedades de desastres en carreteras montado en un vehículo de Dalian Zhongrui Technology Development Co., Ltd., número de publicación de patente? :CN203870250U. Fecha de inauguración: 2014-10-08.