探地雷達技術在公路檢測中的應用與檢測質量控制分析

胡承寧，羅 蕓

(1.貴州省交通科學研究院股份有限公司;2.廣西交通科學研究院)

1 雷達測試原理

通過向介質中發射電磁波，一般頻率為106～109 Hz，探地雷達技術接收裝置分析短脈沖電磁波反射，能夠方便客戶較為快速、準確的獲得公路檢測的各項詳細信息，包括地質情況和公路施工厚度等，這是淺層地球物理探測技術。在地下傳播過程中，探地雷達發射脈沖，由于不同電性介質反射脈沖的速度不同，這是由于公路路面各結構層材料的差異性，導致電介質常數不一樣，因此電介質常數突變處，也就是在公路兩結構層的界面，電磁波一旦遇到這個交界面時，只有部分雷達波的能量能夠被反射被接收天線接收，然后探地雷達通過分析接收和未接受脈沖信息從而確定公路施工性質，這一技術能達厘米級進度。在探測路面厚度的檢測過程中，根據天線的布置，探地雷達裝置分為接地耦合型和空氣耦合型，前者適用于局部的檢測，后者由于天線不與地面接觸，便于車載測量，檢測速度快，適用于大面積檢測。

探地雷達發射的電磁波一般為高頻率脈沖短波，這種電磁波穿透力強，發射速度較快，同時經過公路底層界面被反射回地面，容易被探地雷達所接收。然后探地雷達接收裝置通過測定公路路面材料的電介質常數及波速，就可以通過以下公式，計算和分析公路路面各結構層的性質和厚度

式中:t 為探地雷達電磁波反射信號的雙程放行時間;z 為探測公路體的埋深;x 為探地雷達接收裝置的天線距;v 為在公路介質中的探地雷達發射電磁波的傳播速度。

2 雷達對地層空洞的探測

公路施工技術較為復雜，路面結構施工質量直接關系著公路使用質量。常見的公路路面病害包括路面呈現、公路基層出現裂縫、空洞以及公路面層出現破損等現象，這些公路病害必然導致路面結構出現變化，因此，原先的路面結構層間之間的布局就被打破。在這一背景下，探地雷達通過發射電磁波，然后通過與正常路段的對比，探地雷達檢測剖面中，就可以較為準確的獲知公路路面結構病害。

3 雷達對各結構層厚度的檢測

探地雷達在公路質量檢測中的又一用處，在于檢測路面結構厚度大小，這也是決定公路施工的質量的一項重要指標。不同公路使用目的不同，具有不同的壓實要求，與此同時，這些公路路面的地球物理性質也存在較大的差異，因此，公路路面的壓實度可以通過雷達來探測和判別。

在公路施工實踐中，公路使用使用和安全度與公路瀝青路面結構厚度施工質量息息相關。公路的隱患是公路在運行過程中出現的損害現象，主要面層損害與路基損害，如果得不到發現與采取相對應的措施會產生重大的事故。同時，合理的厚度可以使瀝青路面在特定的環境條件下承受預期的交通荷載。在公路隱患和公路厚度的檢測中，雷達檢測技術之所得到廣泛運用，是因為在公路施工整個工程造價中，公路面層瀝青施工成本較大，處于對利益的考量，部分公路施工企業偷工減料，減小瀝青面層鋪設厚度，以此來提升利益，因此，在公路施工測量中，得瀝青路面厚度的檢測顯得尤為重要。探地雷達可在路面的維護中具有重要的意義，主要體現在能夠快速、高效的檢測出公路路面結構問題，為公路施工質量做好把關。

對路面結構層厚度檢測傳統的方法是采用鉆芯取樣或者挖坑的方法，不僅破壞了原路面的整體性，而且檢測效率低。不同的路面厚度成分、結構構造反映出不同的地球物理異常特征。探地雷達應用于不同的工程檢測項目，其所要求的探測深度(厚度)、探測的精度、分辨率等目標也不一樣，對探地雷達檢測的技術參數設置也必須作相應的調整、設置。探地之所以具有較高的檢測精度和檢測速率，上述已經分析過，是在于雷達使用寬頻短脈沖電磁波技術，而這一技術對原路面無損害性等優點，高速公路路面厚度雷達探測的關鍵是反射波的識別，包括面層反射波幅值和反射位置，基層反射波的反射位置，可以全面而精確的檢測路面各結構層厚度。檢測結果以每公里為單位，在結果圖中分別給出每公里內實測厚度變化曲線，檢測結果如表1 所示。

表1 瀝青路面結構層厚度

4 結束語

公路檢測質量是決定高等級公路質量的關鍵之一。公路檢測應貫穿高速公路建設及運營管理、維護的全過程，項目通過選用探地雷達檢測上，可及時發現高速公路建設中出現的質量問題，并及時采取補救措施，確保公路工程質量的監控與管理質量。

［1］中華人民共和國交通運輸部.公路路基路面現場測試規程(JTGE60－2008)［S］.人民交通出版社，2008∶ 59－62.

［2］劉國輝，董茂干，等.公路路面無損檢側中的雷達技術研究［M］.地震出版社，2007.