橋梁負(fù)彎矩孔道注漿飽滿度的探地雷達(dá)三維探測(cè)法研究

汪步勝（安徽省交通科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

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橋梁負(fù)彎矩孔道注漿飽滿度的探地雷達(dá)三維探測(cè)法研究

汪步勝（安徽省交通科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

橋梁負(fù)彎矩孔道注漿是現(xiàn)階段橋梁工程施工中的難題之一，而探地雷達(dá)三維探測(cè)法能夠很好的對(duì)橋梁負(fù)彎矩孔道的注漿飽滿度進(jìn)行檢查，這樣就能夠通過雷達(dá)的圖像更加有針對(duì)性的進(jìn)行施工。在有效提高施工人員工作效率的同時(shí)，保障了橋梁的建設(shè)質(zhì)量。本文主要闡述了探地雷達(dá)三維探測(cè)法對(duì)橋梁負(fù)彎矩孔道注漿飽滿度的檢測(cè)原理及方法，對(duì)探地雷達(dá)三維恩探測(cè)法的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行分析，并以實(shí)例的方式來對(duì)其應(yīng)用情況進(jìn)行探析，以此來更好的促進(jìn)探地雷達(dá)三維探測(cè)法的推廣應(yīng)用。

探地雷達(dá)三維探測(cè)法；原理方法；實(shí)例分析

前言

城市化的進(jìn)一步提高讓公路橋梁工程的發(fā)展也變得十分的迅速，一個(gè)剛度大、質(zhì)量高、行車舒適性好的橋梁是每一個(gè)橋梁設(shè)計(jì)以及施工人員都在努力達(dá)到的目標(biāo)，而橋梁負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力的施工是施工過程中的重要環(huán)節(jié)，其施工的質(zhì)量對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量以及使用年限都有著直接的關(guān)系，所以，在施工過程中要能夠及時(shí)對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。但是，該環(huán)節(jié)在檢測(cè)的過程中由于其隱蔽性高，干擾因素多等原因，使得采用普通的檢測(cè)技術(shù)得到的結(jié)果與實(shí)際的注漿質(zhì)量有很大的差別。依據(jù)相關(guān)的研究成果及檢測(cè)實(shí)例，探地雷達(dá)三維探測(cè)法能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)橋梁負(fù)彎矩孔道的注漿施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并且信息清晰準(zhǔn)確。所以，探地雷達(dá)三維探測(cè)法可以在橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。本文意在探析探地雷達(dá)三維探測(cè)法在橋梁負(fù)彎矩孔道注漿飽滿度檢測(cè)中的應(yīng)用，其內(nèi)容如下：

1　探地雷達(dá)三維探測(cè)法的檢測(cè)方法及原理

1.1探地雷達(dá)三維探測(cè)法的檢測(cè)原理

探地雷達(dá)通過雷達(dá)天線對(duì)隱蔽目標(biāo)體進(jìn)行全斷面掃描的方式獲得斷面的垂直二維剖面圖像，具體檢測(cè)原理是：當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)利用天線向地下發(fā)射寬頻帶高頻電磁波，電磁波信號(hào)在介質(zhì)內(nèi)部傳播時(shí)一遇到介電常數(shù)差異較大的介質(zhì)界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射、透射和折射。兩種介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，反射的電磁波能量也越大。反射回的電磁波被與發(fā)射天線同步移動(dòng)的接收天線接收后，由雷達(dá)主機(jī)精確記錄下反射回的電磁波的運(yùn)動(dòng)特征，再通過信號(hào)技術(shù)處理，形成全斷面的掃描圖，土程技術(shù)人員通過對(duì)雷達(dá)圖像的判讀，判斷出地下目標(biāo)物的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況，其原理如圖1所示。

圖1　探地雷達(dá)三維探測(cè)法原理圖

1.2探地雷達(dá)三維探測(cè)法檢測(cè)方法

橋梁負(fù)彎矩孔道注漿飽滿度檢測(cè)采用探地雷達(dá)三維探測(cè)法，即采用探地雷達(dá)法中的三維探測(cè)方式對(duì)橋梁負(fù)彎矩注漿飽滿度進(jìn)行檢測(cè)。探地雷達(dá)法是利用探地雷達(dá)發(fā)射天線向目標(biāo)體發(fā)射高頻脈沖電磁波，由接收天線接收目標(biāo)體的反射電磁波，探測(cè)目標(biāo)體空間位置和分布的一種地球物理探測(cè)方法。

2　探地雷達(dá)三維探測(cè)法的數(shù)據(jù)處理與解釋

2.1探地雷達(dá)三維探測(cè)法的數(shù)據(jù)處理

探測(cè)雷達(dá)的圖形皆是以脈沖的形式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄的，這種記錄的方式能夠通過色彩灰度的顯示情況來對(duì)其地面雷達(dá)所檢測(cè)的圖形進(jìn)行繪制。在探地雷達(dá)三維探測(cè)法的數(shù)據(jù)處理過程中，地下介質(zhì)就如同一個(gè)十分復(fù)雜的濾波裝置，其間的介質(zhì)對(duì)雷達(dá)波的吸收均不相同，這就讓雷達(dá)在探測(cè)的過程中會(huì)探測(cè)到各種不一樣的噪聲，這會(huì)對(duì)最終成像的結(jié)果造成很大的干擾，進(jìn)而影響其數(shù)據(jù)的真實(shí)性。為了能夠有效減少其他噪聲對(duì)最終結(jié)果的干擾，要在信號(hào)的接受裝置中進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，這樣就能夠很大程度的改善信號(hào)的信噪比，更好的提高圖像的精確度。通常情況下，為了能夠讓圖像的顯示變得更加的清晰，都會(huì)在信號(hào)的接受裝置處設(shè)置消除隨機(jī)噪聲，進(jìn)行干擾壓制，此外，還要改善其背景，盡量的控制自動(dòng)一邊增益以及補(bǔ)償介質(zhì)時(shí)吸收和壓制的其他閑雜波。在進(jìn)行濾波處理的過程中，還要對(duì)高頻的波段以及低頻的波段干擾進(jìn)行截出，這樣做的目的就是為了更好的突出所檢測(cè)目標(biāo)體的圖像，要將背景的噪音和振鈴降到最小，并對(duì)鋼筋的信號(hào)進(jìn)行偏移和收斂。

2.2探地雷達(dá)三維探測(cè)法的圖像解釋

對(duì)于探地雷達(dá)三維探測(cè)法的結(jié)果而言，其圖像的解釋以及識(shí)別工作是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的過程。在其圖像解釋的過程中，既要結(jié)合雷達(dá)反饋的結(jié)果，又要綜合自身的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行分析，只有高質(zhì)量、正確的對(duì)雷達(dá)所反饋回來的圖像進(jìn)行解釋，才能夠讓雷達(dá)圖像的解釋變得更加的精準(zhǔn)、可靠。識(shí)別探地雷達(dá)的干擾波以及發(fā)現(xiàn)目標(biāo)體是探地雷達(dá)在進(jìn)行圖像繪制過程中的核心環(huán)節(jié)，其在信號(hào)接收的同時(shí)，要能夠?qū)ζ渫瑫r(shí)接收到的干擾信號(hào)進(jìn)行去除，干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，但是一般情況下都具有一個(gè)特殊的形狀，所以在圖像分析中要進(jìn)行仔細(xì)的辨認(rèn)。

負(fù)彎矩注漿飽滿度檢測(cè)雷達(dá)信號(hào)的判定特征主要有六個(gè)：①雷達(dá)信號(hào)十分的密實(shí)，波形均勻，幅值較弱，有些甚至沒有反射的信號(hào)；②雷達(dá)信號(hào)并不密實(shí)，但是其反射的信號(hào)強(qiáng)度大，同軸且不連續(xù)，在顯示中較為雜亂，并且呈現(xiàn)區(qū)域化的分布，這樣就說明其灌漿破碎、有傷害；③有鋼絞線，反射的信號(hào)十分強(qiáng)，有典型的孤立特征，一般是規(guī)范或者非規(guī)范的波形，兩翼較寬，三振較為明顯；④有鋼筋，鋼筋的反射信號(hào)較強(qiáng)，并且呈現(xiàn)規(guī)律的孤立排布，具有較為明顯的曲線波動(dòng)，兩翼較窄但也是三振十分明顯，有時(shí)具有強(qiáng)烈的多次信號(hào)反射；⑤信號(hào)不飽滿，其電磁波的反射信號(hào)在垂直面以及水平面上表現(xiàn)的十分強(qiáng)，或者在垂直的刨面上多呈現(xiàn)出帶狀的分布，有些還會(huì)出現(xiàn)一次或者兩次的反射信號(hào)，這也會(huì)讓信號(hào)的反射變得較為強(qiáng)烈，例如在水平切片的圖上出現(xiàn)了白色的強(qiáng)振幅，區(qū)域的差異十分的明顯；⑥飽滿的狀態(tài)，即在水平或者垂直的剖面上的振幅較為一般，但是在其垂直的方向上卻有較為明顯的信號(hào)分布帶，只能看見另一個(gè)方向上的鋼筋橫斷信號(hào)，其在水平的切向上主要呈現(xiàn)的是白色或者黑色增強(qiáng)振幅。

3　實(shí)例

某施工企業(yè)在橋梁施工監(jiān)測(cè)中多采用的探底雷達(dá)為MALACX12系統(tǒng)，其頻率為2300Hz，主機(jī)為數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、顯示、儲(chǔ)存一體的功能。為了能夠得知某個(gè)橋梁負(fù)彎矩孔道注漿的飽滿程度，故而對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。該孔道的注漿時(shí)間已經(jīng)超過5d，其詳細(xì)的圖像如圖2所示。然后將探底雷達(dá)對(duì)其進(jìn)行成像技術(shù)的處理工作，主要是以從上到下的橫向、縱向剖面，若其在水平方向的切片上出現(xiàn)強(qiáng)烈的振幅，則說明圖像的信號(hào)較為飽滿，即該孔道的注漿質(zhì)量較好。經(jīng)過檢測(cè)，其在系統(tǒng)中的顯示如圖3所示，為了能夠?qū)μ降桌走_(dá)三維檢測(cè)法的檢測(cè)結(jié)果有效性進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)該橋梁負(fù)彎矩孔道進(jìn)行開孔驗(yàn)證，驗(yàn)證的結(jié)果圖如圖4所示，經(jīng)過觀察，該孔道的注漿情況基本飽滿，頂端雖然有空洞以及不密實(shí)的現(xiàn)象，但是綜合而言，其注漿飽滿的質(zhì)量較高，其結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合。

圖2　

圖3　

圖4　

4　結(jié)束語

探地雷達(dá)三維探測(cè)法是近幾年新提出的一個(gè)橋梁負(fù)彎矩孔道檢測(cè)方法，其能夠通過探底雷達(dá)來對(duì)橋梁彎矩飽滿度進(jìn)行檢測(cè)。通過探究，本文表明，探地雷達(dá)三維探測(cè)法能夠?qū)Σ煌Y(jié)構(gòu)形式、不同注漿方式的橋梁負(fù)彎矩孔道的飽滿度進(jìn)行分析，以三維切片的方式來對(duì)展現(xiàn)圖像的缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位，因此說，探地雷達(dá)三維探測(cè)法具有準(zhǔn)確判斷、測(cè)量精準(zhǔn)等特點(diǎn)，其應(yīng)用對(duì)橋梁工程的質(zhì)量檢測(cè)具有非常重要的價(jià)值。

［1］曾昭發(fā)，劉四新，馮 陋.探地雷達(dá)原理與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2010.

［2］董茂干，陸俊.探地雷達(dá)的工作原理及其在公路檢測(cè)中的應(yīng)用.中國(guó)公路機(jī)械.RMCM，2010.

［3］潘海結(jié).探地雷達(dá)在橋梁工程檢測(cè)中的應(yīng)用［D］.重慶交通大學(xué)，2012.

［4］謝慧才，葉良應(yīng)，徐茂輝.檢測(cè)混凝上質(zhì)量缺陷的雷達(dá)方法.土木工程學(xué)報(bào)，2005（9）.

汪步勝（1974-），男，工程師，大學(xué)本科，從事公路橋梁交通工程技術(shù)管理工作。

U441

A

2095-2066（2016）16-0178-02

2016-5-16