地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)在公路工程檢測中的應(yīng)用研究

陳兵

（安徽省建設(shè)工程測試研究院有限責(zé)任公司，安徽合肥 230000）

0 引言

在公路項(xiàng)目建設(shè)期間，傳統(tǒng)檢測方法為鉆孔取樣，這種技術(shù)具有一定的局限性，在應(yīng)用期間會(huì)損壞公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。此外，檢測結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性及代表性會(huì)因各種因素而受到影響。隨著相關(guān)理論研究工作的不斷推進(jìn)，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用及推廣。該項(xiàng)技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，已在公路項(xiàng)目檢測過程中取得了明顯的應(yīng)用成績。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決傳統(tǒng)檢測技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的不足。但就目前而言，該項(xiàng)技術(shù)在公路項(xiàng)目檢測過程中的作用仍未達(dá)到預(yù)期要求，這就使得做好相應(yīng)的研究工作顯得尤為重要。

1 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用原理

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，公路項(xiàng)目檢測技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新及優(yōu)化，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)逐漸步入大眾視野，該項(xiàng)技術(shù)使檢測過程更加快捷高效，檢測結(jié)果也更為科學(xué)。現(xiàn)階段，將地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)與公路項(xiàng)目檢測工作相互結(jié)合，能夠確保公路項(xiàng)目整體建設(shè)水平。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用原理是由專業(yè)的機(jī)器設(shè)備發(fā)出電磁波，當(dāng)電磁波在傳導(dǎo)過程中遇到電性特殊的物質(zhì)時(shí)會(huì)做出一系列的反應(yīng)，例如散射反應(yīng)及反射反應(yīng)，技術(shù)人員可依托地面上方的接收天線對(duì)反射波進(jìn)行接收，再利用科學(xué)有效的技術(shù)方法對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、整理與分析，根據(jù)圖像強(qiáng)度、形狀等特點(diǎn)，分析反射波地點(diǎn)位置。總體而言，該項(xiàng)技術(shù)是通過物理方法，即電磁波的反射原理，判斷公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，完成病害問題檢測工作，是一種新型的物理檢測技術(shù)，能夠在不對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成損壞的基礎(chǔ)上，完成相應(yīng)的檢測任務(wù)，減少檢測環(huán)節(jié)成本支出，提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)用優(yōu)勢尤為顯著，應(yīng)用前景廣闊。

2 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用依據(jù)

與傳統(tǒng)檢測技術(shù)比較，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的優(yōu)勢是不會(huì)對(duì)公路路面結(jié)構(gòu)造成損壞或產(chǎn)生的損害極小。通常情況下，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的探測范圍具有局限性，但分辨率極高，該項(xiàng)技術(shù)在公路項(xiàng)目淺層次檢測過程中應(yīng)用極為廣泛。在公路路段實(shí)際檢測過程中，應(yīng)使路段結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境結(jié)構(gòu)差異性更加明顯，通過這種方式使信號(hào)更加強(qiáng)烈。在公路項(xiàng)目建設(shè)期間，可將建設(shè)環(huán)節(jié)劃分為三個(gè)階段，分別為面層建設(shè)階段、基層建設(shè)階段及路基建設(shè)階段。在公路項(xiàng)目投入使用后，表層會(huì)受到車輛碾壓、環(huán)境侵蝕及行人踩踏的影響，參建單位大多利用穩(wěn)定性更強(qiáng)的瀝青及混凝土材料展開作業(yè)任務(wù)。對(duì)于基層而言，基層結(jié)構(gòu)會(huì)承受較大的重力，參建單位可選擇瀝青及混凝土材料進(jìn)行應(yīng)用，搭配碎石及石灰的方法提高基層結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。通過研究得出：當(dāng)公路項(xiàng)目表面為水泥混凝土?xí)r，相對(duì)介電常數(shù)通常為3～5 之間，如為瀝青材料，則相對(duì)介電常數(shù)為5～10 之間。但事實(shí)上，在實(shí)際檢測過程中，檢測結(jié)果相對(duì)介電常數(shù)大多為8 以上。由此可見，只有當(dāng)公路各層面檢測結(jié)果差異更為明顯時(shí)，才能夠使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是由多項(xiàng)技術(shù)衍生而來，該項(xiàng)技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，已在公路項(xiàng)目檢測過程中實(shí)現(xiàn)了廣泛的推廣。就目前而言，該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比主要具有以下幾種優(yōu)勢。第一，該項(xiàng)技術(shù)的分辨率更高。在地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用過程中，分辨率精度甚至可達(dá)到數(shù)厘米。經(jīng)過一系列的計(jì)算及分析后，電磁波反射信號(hào)能夠準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)介質(zhì)的信息進(jìn)行表述。第二，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中不會(huì)對(duì)公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)造成損壞。地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)是一項(xiàng)新型的技術(shù)種類，在應(yīng)用過程中無需展開鉆孔取樣作業(yè)，且檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性能夠得到保障。第三，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過程更為高效。依托地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)對(duì)目標(biāo)介質(zhì)進(jìn)行檢測，檢測過程更加便捷，檢測效率更高，能夠有效降低檢測人員工作壓力。第四，該項(xiàng)技術(shù)具有顯著的抗干擾能力。地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)能夠在多個(gè)檢測環(huán)節(jié)中均取得明顯的應(yīng)用成效。此外，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不僅能夠降低成本還能保障準(zhǔn)確率，不會(huì)受到外界因素干擾及影響。

4 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)已在公路項(xiàng)目質(zhì)量檢測過程中取得了顯著的應(yīng)用成績，在多個(gè)國家實(shí)現(xiàn)了推廣與應(yīng)用?，F(xiàn)階段，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

4.1 路面厚度檢測

在公路項(xiàng)目建設(shè)水平分析期間，路面厚度是一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容?，F(xiàn)階段瀝青路面是我國公路項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)中極為常見的形式之一，層數(shù)為2 層或3 層。在面層鋪設(shè)期間，路面結(jié)構(gòu)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，且厚度時(shí)常難以滿足建設(shè)要求。在公路項(xiàng)目建設(shè)期間，加強(qiáng)厚度檢查及質(zhì)量檢驗(yàn)是提高公路項(xiàng)目建設(shè)水平的一項(xiàng)主要方式?，F(xiàn)階段，部分參加單位為了降低建設(shè)環(huán)節(jié)成本支出，在多層路面鋪設(shè)過程中，會(huì)隨意對(duì)路面厚度進(jìn)行調(diào)整，這種偷工減料的行為將會(huì)對(duì)公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響[1]?？茖W(xué)準(zhǔn)確高效地對(duì)公路項(xiàng)目路面厚度進(jìn)行檢測，是強(qiáng)化公路路面建設(shè)質(zhì)量及確保公路項(xiàng)目建設(shè)評(píng)價(jià)工作有序展開的基礎(chǔ)所在。地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的準(zhǔn)確性及工作效率更高，將該項(xiàng)技術(shù)與公路項(xiàng)目路面厚度檢測環(huán)節(jié)相互結(jié)合，能夠準(zhǔn)確掌握路面厚度狀態(tài)，這對(duì)于提高公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量所起到的積極意義，且能夠準(zhǔn)確地判斷出路面厚度結(jié)構(gòu)是否滿足工程建設(shè)要求。如存在質(zhì)量問題，應(yīng)及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理，以此強(qiáng)化公路項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量。為了判斷該項(xiàng)技術(shù)的可行性，曾展開了一項(xiàng)試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，在公路上方每個(gè)指定距離設(shè)置了一根天線，根據(jù)第一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)傳輸?shù)男畔?，推算了第二個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及第三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的信息內(nèi)容，隨后通過實(shí)際檢驗(yàn)的方式，將推算數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。研究顯示，實(shí)際測量厚度與推測測量厚度誤差是非常小的。由此可見，將地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用至路面厚度檢測過程中，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性及精度能夠得到有效的保障。

4.2 路面病害檢測

在公路項(xiàng)目建設(shè)完成后，隨著使用年限的不斷增長及外界對(duì)公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的不斷侵蝕，公路路面在使用期間，極易發(fā)生老化問題，各類病害現(xiàn)象會(huì)隨著時(shí)間推移而顯露出來。在公路養(yǎng)護(hù)期間，各項(xiàng)工作展開的基礎(chǔ)前提是病害問題檢測，隨后才可根據(jù)病害現(xiàn)象有針對(duì)性地進(jìn)行治理，這是延長公路項(xiàng)目使用年限的一項(xiàng)重要方式。在公路項(xiàng)目運(yùn)行過程中，路面坍塌、斷裂等病害現(xiàn)象極為普遍，如何充分掌握病害發(fā)生的位置與原因，再采取有效的措施進(jìn)行解決，是公路養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)開展的基礎(chǔ)。將地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)與公路項(xiàng)目檢測環(huán)節(jié)兩者結(jié)合，能夠通過不接觸的方式完成相應(yīng)的檢測工作，這為病害處理及后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作的開展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[2]。由此可見，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)在公路項(xiàng)目路面病害問題檢測過程中具有良好的應(yīng)用前景。

4.3 路面沉降檢測

多項(xiàng)因素均會(huì)導(dǎo)致路面沉降問題的出現(xiàn)。例如，在公路項(xiàng)目建設(shè)過程中，混凝土壓實(shí)不足，或公路項(xiàng)目在投入使用后外界荷載過大，或路基強(qiáng)度與實(shí)際要求不符等。在地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用時(shí)，如雷達(dá)成像剖面顯示同相軸不水平，并存在一定的傾斜問題，則可判斷路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。

4.4 鋼筋網(wǎng)檢測

為了準(zhǔn)確掌握公路路面鋼筋網(wǎng)是否存在損害問題，可通過雷達(dá)探測的方式展開相應(yīng)的分析工作。公路鋼筋網(wǎng)對(duì)磁性物質(zhì)具有一定的敏感性，依托電磁波原理能夠準(zhǔn)確地掌握出公路路面鋼筋網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)。在電磁波檢測過程中，圖像顯示跟鋼筋損耗程度密切相關(guān)。損耗程度較輕時(shí)，同相軸成小弧形。損耗程度過于嚴(yán)重時(shí)，同相軸則會(huì)相對(duì)密集[3]。

4.5 路面密實(shí)度檢測

在公路項(xiàng)目建設(shè)期間，壓實(shí)度不足、建設(shè)環(huán)節(jié)不規(guī)范等因素均會(huì)使得公路路面結(jié)構(gòu)的密實(shí)度受到影響，密實(shí)度不均勻會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)介質(zhì)分布不均，在雷達(dá)成像剖面中，波形無規(guī)則、層狀波形少、規(guī)則波形少，則表明公路路面密實(shí)度不足。

5 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用流程

5.1 前期工作

在地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用期間，為了提高應(yīng)用效果應(yīng)做好前期判斷工作。在具體實(shí)施時(shí)，可從以下幾個(gè)角度出發(fā)：首先，應(yīng)分析結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)裂縫及斷板現(xiàn)象；其次，應(yīng)判斷公路項(xiàng)目是否出現(xiàn)破損嚴(yán)重的問題，車輛能否有序通行；最后，應(yīng)判斷底板下方是否出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。如以上幾項(xiàng)病害現(xiàn)象存在，則應(yīng)做好相應(yīng)的檢查工作，避免隱患問題存在[4]。

5.2 科學(xué)選擇測點(diǎn)

當(dāng)公路項(xiàng)目存在隱患現(xiàn)象時(shí)，例如底板下方存在脫空問題，如外界荷載過大，則會(huì)使地面板翹起晃動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)材料脫落等問題，此時(shí)應(yīng)通過地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)做好公路項(xiàng)目質(zhì)量判斷與檢驗(yàn)工作，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，做好相應(yīng)的總結(jié)工作，進(jìn)而判斷引發(fā)公路面板脫空問題出現(xiàn)的原因。在實(shí)際檢測過程中，應(yīng)將檢測點(diǎn)設(shè)置在路面板連接部位，以此使檢測結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確且具有代表性。

5.3 科學(xué)更改參數(shù)

在該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用期間，即使中心頻率高低值維持在正常狀態(tài)，也不可做出雷達(dá)探測深度正確的判斷，應(yīng)根據(jù)檢測結(jié)果做好相應(yīng)的分析及對(duì)比工作，再挑選出貼合實(shí)際的探測結(jié)果。此外，還應(yīng)對(duì)各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，加強(qiáng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息記錄，重點(diǎn)關(guān)注振幅及時(shí)頻特點(diǎn)。此外，還應(yīng)做好雷達(dá)檢測設(shè)備的選擇工作，根據(jù)實(shí)際情況使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠[5]。

5.4 做好數(shù)據(jù)研究

在公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量檢測期間，為了提高地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用水平，充分發(fā)揮出該項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值及作用，則應(yīng)在數(shù)據(jù)獲取后利用相關(guān)軟件做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理工作，以此使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。為了使檢測結(jié)果更加精準(zhǔn)，還應(yīng)做好檢測結(jié)果實(shí)時(shí)處理，確保多次數(shù)據(jù)處理結(jié)果的統(tǒng)一性。

6 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用誤差控制方法

在地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，誤差主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)，分別為反射信號(hào)時(shí)間誤差及公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)標(biāo)定誤差。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出兩種誤差的實(shí)際情況及相應(yīng)的處理方法。

6.1 反射信號(hào)時(shí)間誤差及控制方法

在公路項(xiàng)目檢測過程中，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用具有一定的誤差，只有加強(qiáng)誤差原因分析，才能夠?qū)φ`差問題進(jìn)行控制，以此使公路項(xiàng)目檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。在該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用期間，反射時(shí)間能夠?qū)夹g(shù)人員的地質(zhì)信息分析結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的影響。而在實(shí)際檢測過程中，大多利用人工的方法對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行記錄，在記錄時(shí)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)誤差問題。為了對(duì)此類誤差進(jìn)行控制，使各項(xiàng)結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)做好以下兩點(diǎn)點(diǎn)工作。第一，在檢測工作實(shí)際展開前，應(yīng)科學(xué)合理地選擇時(shí)間節(jié)點(diǎn)，這不但能夠使檢測人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，還能夠使反射時(shí)間記錄的準(zhǔn)確性得到保障。通常情況下，可將反射信號(hào)出發(fā)點(diǎn)作為反射時(shí)間起點(diǎn)進(jìn)行記錄，檢測人員應(yīng)通過有效的技術(shù)手段標(biāo)記零點(diǎn)，以此消除時(shí)間記錄誤差。第二，在時(shí)間記錄期間，盡可能地安排一位技術(shù)人員負(fù)責(zé)開始時(shí)間及停止時(shí)間的記錄，通過這種方式使時(shí)間記錄誤差保持在可接受范圍之內(nèi)，使公路項(xiàng)目檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

6.2 公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)標(biāo)定誤差及控制方法

在公路項(xiàng)目檢測期間，電磁傳播過程極易受到公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)影響，進(jìn)而使檢測結(jié)果的科學(xué)性及準(zhǔn)確性無法得到保障。在該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)做好介電常數(shù)標(biāo)定工作，在實(shí)際檢測過程中，標(biāo)定誤差是極為常見的誤差。常見標(biāo)定方法主要包括，鉆芯標(biāo)定、計(jì)算機(jī)標(biāo)定、反射波標(biāo)定。第一，鉆芯標(biāo)定是指利用鉆芯與電磁波的反射間隔，判斷出公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)，但該種標(biāo)定方法極易受公路結(jié)構(gòu)密實(shí)度等因素影響，準(zhǔn)確性無法得到有效的保障。第二，計(jì)算機(jī)標(biāo)定是指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建設(shè)相應(yīng)的模型，以此判斷出公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的厚度而展開的標(biāo)定工作。但需要注意的是，標(biāo)定后還需要利用一定的方法做出相應(yīng)的修正。第三，反射波標(biāo)定是指通過利用電磁波反射系數(shù)的方式，分析介電常數(shù)與反射系數(shù)二者的聯(lián)系，以此判斷介電常數(shù)。在公路項(xiàng)目建設(shè)期間，公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的均勻程度及密實(shí)程度均會(huì)對(duì)該種方法的應(yīng)用造成一定的影響，因此該種方法也具有一定的局限性。

7 結(jié)語

總而言之，公路項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量與人民群眾生活水平及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。在新時(shí)代背景下，利用科學(xué)有效的檢測措施能夠準(zhǔn)確掌握公路項(xiàng)目在運(yùn)行過程中存在的問題?，F(xiàn)階段，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)已在公路項(xiàng)目檢測環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，這不但能夠有效解決公路項(xiàng)目在使用過程中存在的潛在問題，還能夠使檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保障。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用及推廣，做好相應(yīng)的優(yōu)化及創(chuàng)新工作，充分發(fā)揮出該項(xiàng)技術(shù)在公路項(xiàng)目檢測過程中的重要作用及價(jià)值。