地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)在公路工程檢測中的應(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，必須對公路工程進(jìn)行檢測，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)。本文主要對地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)在公路工程檢測中的應(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)；檢測技術(shù)；公路檢測

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)檢測技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到公路工程檢測中，具有精確度高、檢測速度快和無損傷高等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測方法存在的各種問題，對公路工程檢測質(zhì)量的提升具有很大作用，必須及時對此種技術(shù)進(jìn)行分析。

1 了解地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(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。現(xiàn)階段主要使用該檢測技術(shù)判斷路面下的情況，尤其是脫空問題。如果地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波遇到路面板下脫空，就會反射兩條反射波，可以判斷是否存在脫空問題。

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

2 分析地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)檢測依據(jù)

地質(zhì)雷達(dá)屬于無損檢測技術(shù)，可以應(yīng)用到不同公路中，具有分辨率高和探測深度小等特點(diǎn)，要求被檢測路段周圍介質(zhì)必須存在電性差，電性差越小反射信號越低。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)檢測提供了檢測依據(jù)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行公路工程檢測時，主要應(yīng)用快速測損技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)路基損壞的測量。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，就會發(fā)生反射。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)存在的誤差分析

3.1 反射時間誤差

進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測時，必須對檢測中存在的誤差進(jìn)行分析和處理。為了得到理想的檢測結(jié)果，必須控制好反射時間差，對檢測人員提出了較高要求。檢測時檢測人員可以將雷達(dá)反射信號觸發(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)生檢測誤差的主要因素，經(jīng)常測量時必須根據(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，必須開展回顧分析。鉆芯厚度標(biāo)定使用電磁脈沖反射時間推導(dǎo)公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)，但此種方法會受到結(jié)構(gòu)材料的影響，容易出現(xiàn)個別誤差。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)檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

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

第一，檢測路面厚度。進(jìn)行公路施工時，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空氣耦合天線檢測了瀝青路面厚度，并在長度為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)測誤差差異較小，滿足精度測量需求。

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)際施工時必須精確測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。通過路面地質(zhì)雷達(dá)無損檢測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，經(jīng)過分析并整理檢測圖像發(fā)現(xiàn)，該公路主要存在以下問題：

（1）基層頂面松散。基層頂面松散與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，此種問題在左右幅車道較常見，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)了基層塌落問題。如下圖2所示。

5 結(jié)語

地質(zhì)雷達(dá)具有檢測率高和無損傷等特點(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)用到公路工程檢測中，不僅可以快速定位病害問題，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，延長公路使用壽命。本文詳細(xì)分析了地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(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)

[1]劉志蒙.地質(zhì)雷達(dá)無損檢測技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21（32）：227-228.

[2]唐立寧.地質(zhì)雷達(dá)在公路工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用分析[J].建筑遺產(chǎn)，2015，（18）：115.

（作者單位：洛陽市水利工程局）