雷達檢測技術在橋梁檢測應用分析

羅素華 黃禮和

摘 要：以雷達檢測技術為研究背景，在分析雷達檢測技術相關概念的基礎上，對橋梁檢測過程中雷達檢測技術的應用要求進行了總結分析。最后依托某項目實例深入的探討雷達檢測技術的應用過程，希望分析之后可以給相關工作人員提供相應的參考。

關鍵詞：雷達檢測技術;橋梁檢測;應用

中圖分類號：TN959 文獻標識碼：A

1 雷達檢測技術簡介

道路檢測技術應用的目的就是要確保道路橋梁工程建設施工結束后，可以達到交通運行的標準，滿足當前的社會應用要求。當前雷達檢測技術開展道路橋梁的質量檢測，是比較常見的一項技術，使用效果也比較好。雷達檢測技術主要是通過寬帶高頻電磁波來實現(xiàn)道路橋梁的混凝土結構勘探和掃描，穿透力是非常強的。高頻電磁波在工作中，主要使用的振波范圍是100 MHz～1 000 MHz。道路工程的檢測環(huán)節(jié)，電磁波震源以振蕩的方式形成了電脈沖電磁波幅，然后使用天線實施固定，就能夠產生符合人們使用需要且有固定角度的電磁波發(fā)射方式，一般情況下可以分成如下兩個部分：其一，路基下穿透;其二，空氣與路面之間形成反射弧的狀態(tài)[1]。

2 雷達檢測技術要求

結合當前我國的雷達檢測技術使用情況作出分析，主要是應用的是1-4套雷達，這些雷達的內部組成是比較復雜的，比如檢測車、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源等多個部分，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，應用的是顯示器、采集設備、測距儀、打印機等等。雷達檢測設備在具體的工作中，是利用計算機與其他的外設的一些檢測元件形成穩(wěn)定的聯(lián)系，然后利用單片機實施控制，最終可以獲得準確的檢測結果，然后以檢測結果作為基礎，能夠確定出合適的解決問題的方案。而后臺操作系統(tǒng)來說，具體的作用就是數(shù)據(jù)處理與分析，能夠實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢，然后將數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)內。道路工程建設中進行檢測，技術人員能夠隨時進行檢測車行進速度的控制，由于電磁波有著較高的特殊性，所以很多情況下該工作在3 h左右。利用處理系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)聯(lián)合作用，可以快速的掌握所需要探測的數(shù)據(jù)信息，然后能夠直接將道路的剖面圖和三維圖直接顯示在顯示器中，利用這些操作之后可以給工作人員處理施工的問題起到一定的促進作用。

3 實例分析

3.1 工程概況分析

本文以某橋梁樁基礎距離地表17米底部使用地質雷達來實施巖溶發(fā)育檢測作為案例進行分析，具體就是通過地質雷達檢測中的點測方式，在檢測中需要按照檢測實施點測，在點測中要進行兩圈運行，從外到內逐步進行。

3.2 現(xiàn)場檢測及使用設備

地質雷達（GPR）在進行檢測的過程中，所應用的地質雷達檢測技術主要的目的就是利用該技術掌握介質特性、工程標準等，然后明確具體的線路布置、標尺設定，以最佳的觀測方式、選擇合適的測量技術等，能夠保證各項數(shù)據(jù)能夠準確的記錄。當前應用比較普遍的雙天線地質雷達檢測方式就是剖面法與寬角法，下面將做具體的分析。剖面法這是發(fā)射天線（T）和接收天線（R）根據(jù)系統(tǒng)設定的固定間隔距離來按照規(guī)定的線路實施同步移動檢測，反射與接收天線在移動一次后就能夠得到一項數(shù)據(jù)記錄。在發(fā)射與接收天線同步移動的過程中，能夠獲得了一個個的記錄組合形成的探地雷達時間剖面圖。橫坐標就是天線在襯砌表面測線的位置，縱坐標則是雷達脈沖從發(fā)射天線經過了襯砌位置上的界面反射出來的接收天線雙程走時。該方式在檢測完成之后，能夠準確的掌握測量位置上的下部襯砌表面的各個反射面所產生的變化形式[2]。

地質雷達技術實施橋梁襯砌表面質量檢測時，應用是其內部構造與圍巖部位的電性差異所得到的檢測結果。因為襯砌的位置上構造和圍巖中都包含固、液、汽三相，不同材料的內部結構是不同的，然后就能夠形成了不連續(xù)的雷達波反射界面。在雷達波向下傳播過程中，在經過這些界面的情況下，會形成了不同方式的反射，能量也會發(fā)生變化，被吸收或者衰減，而檢測之后主要是掌握波形、波阻變化方面。通過分析和掌握回波的特征變化，能夠真實的反映出襯砌內部構造與圍巖特點，還能夠了解病害問題。進行檢測時，主要是通過把雷達天線直接緊貼襯砌表面，然后沿著天線連續(xù)移動，利用打標的方式來確定位置，雷達主機的目的就是準確記錄各個測量點的時間、深度、振幅值等數(shù)據(jù)，然后可以形成連續(xù)雷達剖面。本文所舉案例的橋梁襯砌表面檢測應用的是美國·GSSI公司生產的SIR-2000型便攜式地質雷達，該設備為當前世界中所應用的技術水平最高的瞬態(tài)無載波脈沖雷達，能夠實現(xiàn)大范圍的檢測，分辨率也比較高，有著較強的穿透力，同時可以實現(xiàn)快速、精準的成像與數(shù)據(jù)處理，能夠直接實現(xiàn)全部透視掃描，從而可以掌握被檢測物體的缺陷、地質條件、空洞等方面，有著較高的檢測效果。本文橋梁中所使用的天線如下：400 MHz整體式屏蔽天線。

3.3 數(shù)據(jù)采集

首先信號采集環(huán)節(jié)，要保證橋梁的樁基側面的平整度達到標準的要求，能夠確保天線在探測環(huán)節(jié)可以根據(jù)需要移動，同時移動的過程中都會和被測表面是緊密貼合的，能夠保證信號采集順利實施。其次，信號采集環(huán)節(jié)，要隨時根據(jù)檢測工作的需要來進行干擾信號的記錄，能夠保證信號達到有效性，此外，干擾信號記錄時應該明確其與測線的位置關系，能夠明確其給檢測所產生的影響。最后天線移動的過程中，應該根據(jù)技術標準實施必要的打碼操作，以確保其位置的精確度合格。需要注意的是，在進行數(shù)據(jù)采集的環(huán)節(jié)，對于獲取的數(shù)據(jù)要進行二次復核，保證數(shù)據(jù)的采集具備針對性以及完整性。

3.4 數(shù)據(jù)處理

從樁基底位置上的巖體有著較高復雜性分析，具體就是在介質中進行電磁波反射與吸收方面會存在一定的差異，同時外部因素會造成干擾和影響，進而導致信號接收的過程中，雷達波在振幅與波形的判斷中并不能達到準確性的標準，所以此時會在信號的處理結束之后，才能掌握必要的信息。首先應該根據(jù)需要加入必要的增益調節(jié)?；诖?，應該在系統(tǒng)中設置自動或者手動的方式來實現(xiàn)增益控制，利用這種方式能夠準確的進行介質的吸收，然后能夠有效的抑制和消除雜波的影響[3]。這種情況之下，增益點的主要作用就是其能夠實現(xiàn)放大倍數(shù)，主要是反映在記錄線的不用時段，能夠確保信號可以明確的反映出來。但是點與點的增益是利用線性變化所能夠體現(xiàn)出來的，就能夠有效的避免了反射中所出現(xiàn)類似強反射的情況。針對于增益所發(fā)生的變化應該做好措施進行平滑度的控制，使得增益達到穩(wěn)定性的標準，能夠確保信號輸出符合要求。

其次應該采取措施進行濾波的處理。因為信號反射環(huán)節(jié)，高頻信號與低頻信號都會對反射信號造成一定程度范圍內的干擾和影響，因此，這就要結合實際所產生的濾波來實現(xiàn)高低頻信號的處理，然后能夠避免造成信號干擾嚴重的情況。一般情況下，濾波主要包含垂直與水平濾波的形式。垂向濾波通常也會分為高低通兩種形式，高通頻率是利用天線頻率的1/5～1/6，如果信號在這個參數(shù)值以上，就表示信號通是非常順利的。而低通頻率來說，能夠將其設定為天線頻率的2～3倍，只要是保證其低于該參數(shù)范圍內，就能夠順利的通過。對于水平濾波來說，是利用水平平滑與具體背景提出方式，這樣會給環(huán)境、儀器的背景等方面產生一定的抵御性。需要注意的是，在進行雷達檢測技術應用的時候，當數(shù)據(jù)處理的階段中，需要根據(jù)橋梁項目的實際情況，合理的對數(shù)據(jù)進行整理歸檔分析，從而保證數(shù)據(jù)的真實性以及符合性滿足相關檢測要求。

3.5 雷達圖像分析

地質雷達剖面圖像是進行地質雷達信息解釋和分析的基礎條件，只有準確的進行雷達圖像的判定，才能保證最終的結果更加的真實和準確，也是保證橋梁工程檢測結果準確性符合要求的基礎條件。要想保證雷達剖面圖中識別與掌握準確的反射波，主要是通過介質中相應的電信號差異來實現(xiàn)。而在實際中，雷達剖面圖的識別就是利用相應的同相軸來進行確定的，在實施斷裂帶的識別中，是應用在剖面圖中明確了一條走勢相同的曲線，但是在軟弱巖層或者巖溶洞的條件下進行判斷是依據(jù)大范圍內比較小的拋物線來進行的，并且此時的波形與周邊環(huán)境都會有明顯的差異。在雷達圖像的判斷與讀取環(huán)節(jié)，會存在有異常信號的影響，此時應該綜合進行各個方面的分析，了解地質信息，同時能夠根據(jù)各個方面的信息綜合分析與判斷之后能夠得出最終的結論，使得檢測結果更加的真實和準確，滿足當前的工程檢測標準和要求。

3.6 檢測結論

在本文的橋梁中進行雷達檢測，總計檢測了5條線，總計檢測的線路長度達到了327米。地質雷達檢測完全是按照我國的國家標準和行業(yè)規(guī)范來進行，同時也考慮到該橋梁的設計方案要求，具體的檢測結論主要是如下幾個方面：

（1）橋梁工程的襯砌厚度檢測電樞合格率應該在90%以上才能判定符合標準。

（2）橋梁的鋼架符合《橋梁工程施工驗收質量驗收標準》，其中DK481+726-DK481+760鋼架分布不能達到均勻性的標準，其他的各個部分均達到技術標準要求。

（3）橋梁襯砌背后回填密實度檢測點數(shù)誤差不足10%，可以達到技術標準要求。

4 注意事項

（1）因為雷達檢測主要是通過電磁波來實現(xiàn)，所以檢測介質的介電常數(shù)會給檢測結果產生直接的影響，比如檢測介質內的含水量有著明顯差異，也會導致介電常數(shù)變化比較大，直接導致晴天、雨天的檢測結論一致，甚至偏差可以超過20%，所以檢測中確定含水率是極為重要的參數(shù)，要提起足夠的重視。

（2）天線的選擇是非常重要的工作，要結合具體的檢測橋梁實際情況確定合適的天線，不僅可以保證檢測的數(shù)據(jù)精度合格，還能夠保證檢測的工作效率，以達到道路橋梁檢測的標準和要求。

5 結語

綜上所述，橋梁工程的建設施工環(huán)節(jié)，最為重要的就是工程質量的管控，這不僅關系到企業(yè)的經濟效益，同時還會影響人們的生命健康。因此，要加強道路橋梁的質量控制。探地雷達是技術非常先進的現(xiàn)代檢測技術，是當前工程領域中極為重要的技術，同時也是無損檢測技術的分支，所以被廣泛使用到工程領域內。基于此，要做好雷達技術的研發(fā)和應用，為我國基礎設施建設質量提升和順利實施提供基礎，促進經濟與社會的穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻：

[1]譚兆.地面干涉雷達測量地鐵屏蔽門方法研究[J].鐵道勘察，2017，43（04）：11-14.

[2]周文明，甘俊，石德斌，等.地面干涉雷達（IBIS）在高速鐵路變形監(jiān)測中的應用分析[J].鐵道勘察，2017，43（06）：21-23.

[3]謝潤.非接觸式雷達IBIS-S遙測系統(tǒng)在橋梁撓度影響線監(jiān)測中的應用研究[J].華東公路，2019，42（01）：99-102.