地質(zhì)雷達(dá)在公路質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

趙毓璋

（甘肅省交通建設(shè)質(zhì)量安全造價中心，甘肅 蘭州 730000）

為了進(jìn)一步提升公路工程建設(shè)質(zhì)量，公路工程檢測是必不可少的步驟，特別是要加強(qiáng)公路維護(hù)檢修和公路質(zhì)量方面的檢測，已經(jīng)成為了確保公路質(zhì)量的關(guān)鍵所在。公路質(zhì)量檢測屬于綜合性較強(qiáng)的工作，需要比較高的檢測標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)要求。傳統(tǒng)公路質(zhì)量檢測采取的是鉆心取樣檢測方式，但是此種方法的檢測周期相對較長、精度相對有限，會對公路造成破壞，一定程度上影響公路應(yīng)用性能。隨著地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，將其應(yīng)用到公路質(zhì)量檢測中，能夠大大降低檢測工作量，縮短檢測周期，同時不會對公路造成破壞。因此探究地質(zhì)雷達(dá)檢測的具體應(yīng)用情況對于推動公路檢測發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)基本概述

地質(zhì)雷達(dá)的基本原理就是利用高頻電磁波來對地下介質(zhì)電性情況實(shí)施探測，在公路檢測方面可以充分發(fā)揮無接觸檢測的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)對公路工程的無損以及連續(xù)性檢測，能夠大大降低工作量、縮短檢測工期、提升效率。

地質(zhì)雷達(dá)的主要組成部分包括雷達(dá)主機(jī)、天線系統(tǒng)等部分，其中主機(jī)系統(tǒng)主要包括計算機(jī)部分、控制系統(tǒng)等，天線系統(tǒng)主要用于信號的發(fā)射以及接收。在實(shí)際工作時，雷達(dá)會發(fā)射高頻電磁波脈沖信號，利用天線的不同角度將信號傳輸?shù)焦饭こ讨?，不同的電性差體會對信號進(jìn)行不同的反射，受到介質(zhì)特性的影響高頻電磁波會產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)變。因此，工作人員在接收時域波時需要對其實(shí)施處理，從而能夠更加準(zhǔn)確地掌握地質(zhì)體空間和實(shí)際位置。將地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用到公路工程質(zhì)量檢測方面，可以在正式施工之前來對施工所在區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況、水文條件等實(shí)施勘察，能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)地質(zhì)勘查方式（工程鉆探為主）中資源消耗量較大、時間較長的問題。傳統(tǒng)工程鉆探方式一旦遭遇地質(zhì)條件變化嚴(yán)重、巖層條件較為復(fù)雜的情況，就無法確保得到較高的勘測精度，容易在后續(xù)工程建設(shè)方面引發(fā)相關(guān)建設(shè)事故。而利用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以更加精準(zhǔn)地獲取地質(zhì)狀況，從而防止事故的發(fā)生。

2 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)誤差因素分析

受到公路所在環(huán)境、人為因素等各方因素影響，公路工程檢測中必然存在誤差，這就要求工作人員對于誤差原因進(jìn)行充分分析，采取相關(guān)措施增強(qiáng)公路檢測精度，降低外部因素影響，需要對產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上采取針對性措施進(jìn)行管控，進(jìn)一步降低檢測誤差，提升公路質(zhì)量檢測效率。在應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)過程中，地質(zhì)距離判定直接影響著反射時間誤差，一般情況下相關(guān)工作人員會對反射時間進(jìn)行記錄，通過人工方式進(jìn)行記錄就不可避免地會產(chǎn)生誤差，從而無法獲取更為準(zhǔn)確的反射時間記錄。

3 地質(zhì)雷達(dá)在公路工程質(zhì)量檢測方面的應(yīng)用分析

3.1 地質(zhì)雷達(dá)在公路工程質(zhì)量檢測方面的具體應(yīng)用

（1）對于公路工程路面厚度實(shí)施檢測。地質(zhì)雷達(dá)勘查技術(shù)在公路工程檢測方面應(yīng)用最為普遍的內(nèi)容就是路面厚度檢測，傳統(tǒng)的檢測方式主要為挖坑以及鉆芯法，兩種方法在具體應(yīng)用過程中具有較高盲目性，容易造成較大資源損耗，并且會對公路路面結(jié)構(gòu)造成破壞。特別是對于處在復(fù)雜環(huán)境下的公路檢測來說，受到環(huán)境影響以及交通運(yùn)輸量影響，必然增加實(shí)際檢測難度。但是應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對于公路工程路基厚度進(jìn)行檢測，則能夠非常有效地避免此種問題，能夠有效提升地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用效果，利用“短脈沖”的方式能夠?qū)β坊牧蠈?shí)施動態(tài)性檢測。利用雷達(dá)識別軟件可以對結(jié)構(gòu)層邊界實(shí)施自動辨識，能夠獲取雷達(dá)技術(shù)波在不同層的雙程走時。通過分析雙程走時、電磁波在不同材料中的傳遞速度就可以得到相應(yīng)的檢測圖像，以此為基礎(chǔ)能夠計算得到工程路面的具體厚度情況。在具體檢測操作過程中，要參照檢測區(qū)域路基標(biāo)稱厚度值來選定最為適宜的雷達(dá)天線，從而最大程度降低外部因素對于檢測結(jié)果的影響。在對水泥混凝土、瀝青混凝土路基實(shí)施檢測時，需要選定最為適宜的雷達(dá)信號傳輸速率，嚴(yán)格控制檢測誤差，保證其小于1 cm。

利用地質(zhì)雷達(dá)對公路工程實(shí)施檢測過程中，要采取最為適宜的方式方法。

第一，參照路面具體類型、所檢測路面實(shí)際精度標(biāo)準(zhǔn)來選定最為適宜的地質(zhì)雷達(dá)，具體包括如下幾方面：①若是對瀝青混凝土路面實(shí)施檢測，可以采取中心頻率為2 500 MHz 的雷達(dá)天線來進(jìn)行。主要原因在于此種雷達(dá)天線的分辨率相對較高，可以實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)射頻率，利用此種類型地質(zhì)雷達(dá)實(shí)施路面厚度檢測過程中可以更好地進(jìn)行誤差控制，可以保證其處在科學(xué)合理范圍內(nèi)。需要特別注意的是，此種地質(zhì)雷達(dá)天線的總體能量相對較低，運(yùn)行過程中的能耗較大，因此往往應(yīng)用在路面結(jié)構(gòu)層厚度30 cm 以下情況的檢測。應(yīng)用此種地質(zhì)雷達(dá)過程中主要是對瀝青混凝土不同結(jié)構(gòu)層厚度實(shí)施分析，實(shí)際應(yīng)用時主要采取的是懸掛方式，往往設(shè)置在小型汽車的尾部區(qū)域，采用此種類型地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測的速度和理論值存在相應(yīng)偏差。從理論上看此種地質(zhì)雷達(dá)檢測速度能夠達(dá)到90 km/h，但是具體應(yīng)用時往往受到外部因素影響，在實(shí)際應(yīng)用時檢測速度僅僅能達(dá)到30 km/h。②若是對水泥混凝土公路結(jié)構(gòu)實(shí)施檢測，一般情況下要保證地質(zhì)雷達(dá)天線的工作頻率能夠達(dá)到500 MHz。此種類型的地質(zhì)雷達(dá)往往都是拖地式的雷達(dá)，此種雷達(dá)會將發(fā)射器和接收器進(jìn)行有效合并。此種地質(zhì)雷達(dá)的能耗相對較低，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，其具備非常強(qiáng)的穿透性，可以應(yīng)用到厚度在150 cm 的介質(zhì)層當(dāng)中。雖然此種雷達(dá)的傳統(tǒng)能力較強(qiáng)，但是也存在不足的問題，其不足之處更多體現(xiàn)在精度差異方面，此種雷達(dá)相對于懸掛式地質(zhì)雷達(dá)來說有所不足。

第二，不同于傳統(tǒng)方式來對公路路面結(jié)構(gòu)實(shí)施檢測，采取地質(zhì)雷達(dá)來對路面結(jié)構(gòu)厚度實(shí)施檢測時需要更高的取樣密度。同時對于那些相對較為特殊的區(qū)段來說需要進(jìn)一步增加取樣的密度，通過此種方式可以最大程度確保所取數(shù)據(jù)資料更好滿足取樣密度、精度方面的需要，從而能夠?yàn)橹蠊饭こ搪访尜|(zhì)量檢測打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）對于公路工程的病害類型實(shí)施檢測。在對公路病害實(shí)施質(zhì)量檢測過程中要充分參照公路所在區(qū)域的環(huán)境情況、外部車輛載荷等來實(shí)施。隨著公路使用時間的增加，公路路基往往會產(chǎn)生相應(yīng)的沉降，長此以往會產(chǎn)生路面空洞問題，在很大程度上影響到公路應(yīng)用的安全性，不但增加交通事故的出現(xiàn)概率，同時也會嚴(yán)重影響到整個公路建設(shè)的穩(wěn)定性。針對此，在對公路病害進(jìn)行檢測時一定要最大程度發(fā)揮地質(zhì)雷達(dá)優(yōu)勢進(jìn)行檢測，從而充分掌握公路路面、路基平面布置情況，也可以對于某區(qū)段建立起剖面圖，以此為基礎(chǔ)來確定公路產(chǎn)生損害的具體范圍，從而能夠?yàn)橹蠊返木S修養(yǎng)護(hù)提供必要保障。通過檢測所獲取的數(shù)據(jù)能夠第一時間傳遞到計算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上建立起三維立體模型，能夠?qū)仿坊?、路面損害情況更加精準(zhǔn)地控制。

（3）對于公路局部密實(shí)性、脫空情況實(shí)施檢測。公路工程項目建設(shè)過程中往往要采取不同類型建設(shè)材料，對于不同的建設(shè)材料存在著差異性的分層結(jié)構(gòu)，也會產(chǎn)生差異性的介電特性，但是通過所獲取圖像信息的一致性情況可以有效減小不同類型檢測數(shù)據(jù)的誤差值。由于公路表面層與基層、密集區(qū)的充分融合，會使得不同層之間并不會形成雜波發(fā)射的情況，也會造成波形具有較好的平滑性。若是所積累的水分無法第一時間充分排出，表層的積水會漸漸發(fā)生滲透，從而在不同表層間產(chǎn)生松散的問題，一旦情況比較嚴(yán)重就會造成間隙擴(kuò)展的情況。在某階段之內(nèi)公路結(jié)構(gòu)面介電常數(shù)也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，同時會造成不同層間常數(shù)比值不斷上漲。以雷達(dá)波射面和具體傳輸面所具備的特性來說，能夠非常顯著地展現(xiàn)出反射面產(chǎn)生的變化，但是具體的傳輸頻率會不斷下降，地質(zhì)雷達(dá)能夠獲取相關(guān)圖像，從而全面、及時發(fā)現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)層存在的問題。

3.2 地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用前景分析

從相應(yīng)資料可知，我國在應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)對公路質(zhì)量進(jìn)行檢測的時間較早，近些年隨著技術(shù)水平的快速發(fā)展，地質(zhì)雷達(dá)探測措施涉及的范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)展。同時隨著我國公路工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)一步提高公路工程檢測質(zhì)量對于提升工程安全性、效益等方面具有重要意義。隨著各項質(zhì)量檢測手段的不斷完善，地質(zhì)雷達(dá)各方面應(yīng)用性能也會隨之完善，能夠全面解決公路路面破損等問題。

4 結(jié)束語

相對于傳統(tǒng)鉆心取樣的方式來說，采取地質(zhì)雷達(dá)來對公路工程質(zhì)量進(jìn)行檢測具有非常顯著的優(yōu)勢，此種技術(shù)方式應(yīng)用時能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度，可以快速獲取檢測范圍內(nèi)公路工程的具體數(shù)據(jù)信息。所以在應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行公路工程質(zhì)量檢測過程中，一定要不斷完善地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化完善地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的相關(guān)性能，相關(guān)工作人員需要進(jìn)一步擴(kuò)展并延伸地質(zhì)雷達(dá)在相關(guān)領(lǐng)域的具體應(yīng)用情況，同時要加快地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的進(jìn)一步推廣，及時解決公路工程質(zhì)量檢測過程中存在的問題，從而有效提升公路工程項目質(zhì)量檢測工作的質(zhì)量以及效率，并且也可以有效降低各方面資源浪費(fèi)、增加經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步推動公路工程的發(fā)展。