地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用

楊少青

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，私家車逐漸普及，對(duì)公路道路質(zhì)量造成了很大影響，為了保證人們的出行安全，必須對(duì)公路工程進(jìn)行檢測(cè)，了解路面結(jié)構(gòu)狀況，進(jìn)而給公路建設(shè)和維修提供科學(xué)的依據(jù)。本文主要對(duì)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期給相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；檢測(cè)技術(shù)；公路檢測(cè)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到公路工程檢測(cè)中，具有精確度高、檢測(cè)速度快和無(wú)損傷高等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的各種問(wèn)題，對(duì)公路工程檢測(cè)質(zhì)量的提升具有很大作用，必須及時(shí)對(duì)此種技術(shù)進(jìn)行分析。

1 了解地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)原理

地質(zhì)雷達(dá)主要根據(jù)電磁波反射的頻率判斷公路狀況，介質(zhì)不同，反射的波頻、與長(zhǎng)度也有所差異。通常電磁波發(fā)射到地面后，由地面?zhèn)魉徒o天線，然后再傳送給接收機(jī)，最后顯示在屏幕上?，F(xiàn)階段主要使用該檢測(cè)技術(shù)判斷路面下的情況，尤其是脫空問(wèn)題。如果地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波遇到路面板下脫空，就會(huì)反射兩條反射波，可以判斷是否存在脫空問(wèn)題。

一般天線頻率決定著探測(cè)深度。當(dāng)天線中心頻率下限值是900MHz時(shí)，地質(zhì)雷達(dá)可精確檢測(cè)路面脫空，如果天線頻率超過(guò)2GHz，就無(wú)法判斷路面是否存在脫空。所以實(shí)際檢測(cè)中必須控制好天線頻率。除此之外，雷達(dá)檢測(cè)也會(huì)受低下介質(zhì)影響，不同介質(zhì)所反射的電磁波長(zhǎng)度也不相同。如果同種介質(zhì)所反射電磁波不同，那么也不能檢測(cè)是否存在脫空。

2 分析地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)依據(jù)

地質(zhì)雷達(dá)屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以應(yīng)用到不同公路中，具有分辨率高和探測(cè)深度小等特點(diǎn)，要求被檢測(cè)路段周圍介質(zhì)必須存在電性差，電性差越小反射信號(hào)越低。從結(jié)構(gòu)上分析，公路主要由面層、基層和路基層組成，面層主要應(yīng)用水泥或?yàn)r青材料，基層使用水泥穩(wěn)定碎石等填充。由于公路各層介電常數(shù)差異較大，所以給地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)提供了檢測(cè)依據(jù)。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行公路工程檢測(cè)時(shí)，主要應(yīng)用快速測(cè)損技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)路基損壞的測(cè)量。一般路基土質(zhì)均勻情況下入射波可滲透到內(nèi)部，不存在明顯反射，一旦出現(xiàn)異常情況，就會(huì)發(fā)生反射。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)存在的誤差分析

3.1 反射時(shí)間誤差

進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)時(shí)，必須對(duì)檢測(cè)中存在的誤差進(jìn)行分析和處理。為了得到理想的檢測(cè)結(jié)果，必須控制好反射時(shí)間差，對(duì)檢測(cè)人員提出了較高要求。檢測(cè)時(shí)檢測(cè)人員可以將雷達(dá)反射信號(hào)觸發(fā)電作為物理起點(diǎn)，并使用合理的方式標(biāo)定，提高檢測(cè)質(zhì)量。

3.2 公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)的標(biāo)定

公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)影響著電磁脈沖波傳送速度，也是產(chǎn)生檢測(cè)誤差的主要因素，經(jīng)常測(cè)量時(shí)必須根據(jù)公路結(jié)構(gòu)合理標(biāo)定介電常數(shù)。一般主要使用反射波推導(dǎo)標(biāo)定、數(shù)學(xué)計(jì)算模型表頂級(jí)鉆芯厚度標(biāo)定3種方法標(biāo)定。數(shù)學(xué)計(jì)算模型主要借助均方差模型與線性模型計(jì)算介電常數(shù)，但誤差較大，必須開(kāi)展回顧分析。鉆芯厚度標(biāo)定使用電磁脈沖反射時(shí)間推導(dǎo)公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)，但此種方法會(huì)受到結(jié)構(gòu)材料的影響，容易出現(xiàn)個(gè)別誤差。反射波標(biāo)定可根據(jù)電磁波反射系數(shù)估算得出介電常數(shù)與反射系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算介電常數(shù)，但會(huì)受公路材料均勻度影響，不能反應(yīng)整體公路結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)。

4 分析地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

本次主要對(duì)美國(guó)GSSI SIR-20探底雷達(dá)在公路檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，具體操作如下。

第一，檢測(cè)路面厚度。進(jìn)行公路施工時(shí)，受利益驅(qū)使，導(dǎo)致很多公路面層攤鋪厚度較低下，由于路面厚度指標(biāo)已經(jīng)成為在現(xiàn)行公路指標(biāo)中占據(jù)較大比例，因此必須加強(qiáng)路面厚度指標(biāo)控制。

某公路路面使用1G空氣耦合天線檢測(cè)了瀝青路面厚度，并在長(zhǎng)度為70m的行車道上取芯驗(yàn)證。本次取芯三點(diǎn)，第一鉆孔芯樣厚度與傳播時(shí)間標(biāo)定速度，并計(jì)算第二、三孔厚度。結(jié)果表明第二三孔計(jì)算厚度與實(shí)測(cè)誤差差異較小，滿足精度測(cè)量需求。

現(xiàn)階段，高等瀝青主要分為二層到三層鋪設(shè)，基層與底基層所允許的誤差澳大，增加了下面層厚度偏差。一般實(shí)際施工時(shí)必須精確測(cè)量中面層與下面層厚度，滿足面層厚度設(shè)計(jì)要求，達(dá)到控制路面的目的。

第二，檢測(cè)路面病害。隨著行駛車輛數(shù)量及道路使用年限的增加，導(dǎo)致公路路面出現(xiàn)了較多的路面病害。通過(guò)路面地質(zhì)雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)可了解病害形式與部位，給維護(hù)和養(yǎng)護(hù)工作的進(jìn)展提供了參考。

某段高速高度通車后路面出現(xiàn)了較多病害，使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)過(guò)分析并整理檢測(cè)圖像發(fā)現(xiàn)，該公路主要存在以下問(wèn)題：

（1）基層頂面松散?；鶎禹斆嫠缮⑴c施工基層材料配比不合理、壓實(shí)不足及行車擠壓等具有密切聯(lián)系，均會(huì)導(dǎo)致基層頂面松散、基層與混凝土底板密實(shí)不足，此種問(wèn)題在左右幅車道較常見(jiàn)，呈松散欠密實(shí)狀。

（2）基層沉降與結(jié)構(gòu)層滑移

局部地段受路基與基層沉降影響，一旦行車荷載較大，就會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層整體滑移。如下圖1所示。

（3）路基沉陷。很多路段受路基沉陷影響導(dǎo)致頂面起伏較大，出現(xiàn)了基層塌落問(wèn)題。如下圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)雷達(dá)具有檢測(cè)率高和無(wú)損傷等特點(diǎn)，可以體現(xiàn)地質(zhì)雷達(dá)的特征規(guī)律，將此種技術(shù)應(yīng)用到公路工程檢測(cè)中，不僅可以快速定位病害問(wèn)題，還可以了解公路病害原因，進(jìn)而制定合理的措施，提高公路質(zhì)量，延長(zhǎng)公路使用壽命。本文詳細(xì)分析了地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的原理和應(yīng)用，并利用實(shí)例介紹了地質(zhì)雷達(dá)的特點(diǎn)，希望可以提高公路建設(shè)質(zhì)量，提升人們的出行安全。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：洛陽(yáng)市水利工程局）