地質雷達檢測技術在公路工程檢測中的應用研究

陳兵

（安徽省建設工程測試研究院有限責任公司，安徽合肥 230000）

0 引言

在公路項目建設期間，傳統檢測方法為鉆孔取樣，這種技術具有一定的局限性，在應用期間會損壞公路項目結構。此外，檢測結果的真實性、準確性及代表性會因各種因素而受到影響。隨著相關理論研究工作的不斷推進，地質雷達檢測技術逐漸實現了應用及推廣。該項技術具有眾多優勢，已在公路項目檢測過程中取得了明顯的應用成績。該項技術的應用能夠有效解決傳統檢測技術在應用過程中存在的不足。但就目前而言，該項技術在公路項目檢測過程中的作用仍未達到預期要求，這就使得做好相應的研究工作顯得尤為重要。

1 地質雷達檢測技術的應用原理

隨著交通基礎設施建設的不斷發展，公路項目檢測技術也實現了創新及優化，地質雷達檢測技術逐漸步入大眾視野，該項技術使檢測過程更加快捷高效，檢測結果也更為科學。現階段，將地質雷達檢測技術與公路項目檢測工作相互結合，能夠確保公路項目整體建設水平。該項技術的應用原理是由專業的機器設備發出電磁波，當電磁波在傳導過程中遇到電性特殊的物質時會做出一系列的反應，例如散射反應及反射反應，技術人員可依托地面上方的接收天線對反射波進行接收，再利用科學有效的技術方法對各項數據信息進行收集、整理與分析，根據圖像強度、形狀等特點，分析反射波地點位置。總體而言，該項技術是通過物理方法，即電磁波的反射原理，判斷公路項目建設質量，完成病害問題檢測工作，是一種新型的物理檢測技術，能夠在不對路面結構造成損壞的基礎上，完成相應的檢測任務，減少檢測環節成本支出，提高檢測數據的準確性，應用優勢尤為顯著，應用前景廣闊。

2 地質雷達檢測技術的應用依據

與傳統檢測技術比較，地質雷達檢測技術的優勢是不會對公路路面結構造成損壞或產生的損害極小。通常情況下，地質雷達檢測技術的探測范圍具有局限性，但分辨率極高，該項技術在公路項目淺層次檢測過程中應用極為廣泛。在公路路段實際檢測過程中，應使路段結構與周邊環境結構差異性更加明顯，通過這種方式使信號更加強烈。在公路項目建設期間，可將建設環節劃分為三個階段，分別為面層建設階段、基層建設階段及路基建設階段。在公路項目投入使用后，表層會受到車輛碾壓、環境侵蝕及行人踩踏的影響，參建單位大多利用穩定性更強的瀝青及混凝土材料展開作業任務。對于基層而言，基層結構會承受較大的重力，參建單位可選擇瀝青及混凝土材料進行應用，搭配碎石及石灰的方法提高基層結構整體強度。通過研究得出：當公路項目表面為水泥混凝土時，相對介電常數通常為3～5 之間，如為瀝青材料，則相對介電常數為5～10 之間。但事實上，在實際檢測過程中，檢測結果相對介電常數大多為8 以上。由此可見，只有當公路各層面檢測結果差異更為明顯時，才能夠使檢測結果更加準確。

3 地質雷達檢測技術應用優勢

地質雷達技術是由多項技術衍生而來，該項技術具有眾多優勢，已在公路項目檢測過程中實現了廣泛的推廣。就目前而言，該項技術與傳統技術相比主要具有以下幾種優勢。第一，該項技術的分辨率更高。在地質雷達技術應用過程中，分辨率精度甚至可達到數厘米。經過一系列的計算及分析后，電磁波反射信號能夠準確地對目標介質的信息進行表述。第二，該項技術在應用過程中不會對公路項目結構造成損壞。地質雷達檢測技術是一項新型的技術種類，在應用過程中無需展開鉆孔取樣作業，且檢測結果的準確性能夠得到保障。第三，該項技術的應用過程更為高效。依托地質雷達檢測技術對目標介質進行檢測，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，該項技術具有顯著的抗干擾能力。地質雷達檢測技術能夠在多個檢測環節中均取得明顯的應用成效。此外，在實際應用時不僅能夠降低成本還能保障準確率，不會受到外界因素干擾及影響。

4 地質雷達檢測技術應用領域

地質雷達檢測技術已在公路項目質量檢測過程中取得了顯著的應用成績，在多個國家實現了推廣與應用。現階段，地質雷達檢測技術的應用領域主要體現在以下幾點。

4.1 路面厚度檢測

在公路項目建設水平分析期間，路面厚度是一項基礎內容。現階段瀝青路面是我國公路項目路面結構中極為常見的形式之一，層數為2 層或3 層。在面層鋪設期間，路面結構時常會出現各種質量問題，且厚度時常難以滿足建設要求。在公路項目建設期間，加強厚度檢查及質量檢驗是提高公路項目建設水平的一項主要方式。現階段，部分參加單位為了降低建設環節成本支出，在多層路面鋪設過程中，會隨意對路面厚度進行調整，這種偷工減料的行為將會對公路項目建設質量造成嚴重的影響[1]。科學準確高效地對公路項目路面厚度進行檢測，是強化公路路面建設質量及確保公路項目建設評價工作有序展開的基礎所在。地質雷達檢測技術的準確性及工作效率更高，將該項技術與公路項目路面厚度檢測環節相互結合，能夠準確掌握路面厚度狀態，這對于提高公路項目建設質量所起到的積極意義，且能夠準確地判斷出路面厚度結構是否滿足工程建設要求。如存在質量問題，應及時采取有效的措施進行處理，以此強化公路項目整體建設質量。為了判斷該項技術的可行性，曾展開了一項試驗。在試驗過程中，在公路上方每個指定距離設置了一根天線，根據第一個試驗點傳輸的信息，推算了第二個試驗點及第三個試驗點的信息內容，隨后通過實際檢驗的方式，將推算數據與實際數據進行對比。研究顯示，實際測量厚度與推測測量厚度誤差是非常小的。由此可見，將地質雷達檢測技術應用至路面厚度檢測過程中，檢測結果的準確性及精度能夠得到有效的保障。

4.2 路面病害檢測

在公路項目建設完成后，隨著使用年限的不斷增長及外界對公路項目結構的不斷侵蝕，公路路面在使用期間，極易發生老化問題，各類病害現象會隨著時間推移而顯露出來。在公路養護期間，各項工作展開的基礎前提是病害問題檢測，隨后才可根據病害現象有針對性地進行治理，這是延長公路項目使用年限的一項重要方式。在公路項目運行過程中，路面坍塌、斷裂等病害現象極為普遍，如何充分掌握病害發生的位置與原因，再采取有效的措施進行解決，是公路養護環節開展的基礎。將地質雷達檢測技術與公路項目檢測環節兩者結合，能夠通過不接觸的方式完成相應的檢測工作，這為病害處理及后續養護工作的開展提供準確的數據支持[2]。由此可見，地質雷達檢測技術在公路項目路面病害問題檢測過程中具有良好的應用前景。

4.3 路面沉降檢測

多項因素均會導致路面沉降問題的出現。例如，在公路項目建設過程中，混凝土壓實不足，或公路項目在投入使用后外界荷載過大，或路基強度與實際要求不符等。在地質雷達檢測技術應用時，如雷達成像剖面顯示同相軸不水平，并存在一定的傾斜問題，則可判斷路面結構出現下沉現象。

4.4 鋼筋網檢測

為了準確掌握公路路面鋼筋網是否存在損害問題，可通過雷達探測的方式展開相應的分析工作。公路鋼筋網對磁性物質具有一定的敏感性，依托電磁波原理能夠準確地掌握出公路路面鋼筋網的實際特點。在電磁波檢測過程中，圖像顯示跟鋼筋損耗程度密切相關。損耗程度較輕時，同相軸成小弧形。損耗程度過于嚴重時，同相軸則會相對密集[3]。

4.5 路面密實度檢測

在公路項目建設期間，壓實度不足、建設環節不規范等因素均會使得公路路面結構的密實度受到影響，密實度不均勻會導致該區域內介質分布不均，在雷達成像剖面中，波形無規則、層狀波形少、規則波形少，則表明公路路面密實度不足。

5 地質雷達檢測技術應用流程

5.1 前期工作

在地質雷達檢測技術應用期間，為了提高應用效果應做好前期判斷工作。在具體實施時，可從以下幾個角度出發：首先，應分析結構是否出現裂縫及斷板現象；其次，應判斷公路項目是否出現破損嚴重的問題，車輛能否有序通行；最后，應判斷底板下方是否出現脫空現象。如以上幾項病害現象存在，則應做好相應的檢查工作，避免隱患問題存在[4]。

5.2 科學選擇測點

當公路項目存在隱患現象時，例如底板下方存在脫空問題，如外界荷載過大，則會使地面板翹起晃動，進而引發材料脫落等問題，此時應通過地質雷達技術做好公路項目質量判斷與檢驗工作，根據相關標準及要求，做好相應的總結工作，進而判斷引發公路面板脫空問題出現的原因。在實際檢測過程中，應將檢測點設置在路面板連接部位，以此使檢測結果更加科學、準確且具有代表性。

5.3 科學更改參數

在該項技術實際應用期間，即使中心頻率高低值維持在正常狀態，也不可做出雷達探測深度正確的判斷，應根據檢測結果做好相應的分析及對比工作，再挑選出貼合實際的探測結果。此外，還應對各項結果進行分析總結，加強相關數據信息記錄，重點關注振幅及時頻特點。此外，還應做好雷達檢測設備的選擇工作，根據實際情況使檢測結果更加準確可靠[5]。

5.4 做好數據研究

在公路項目建設質量檢測期間，為了提高地質雷達檢測技術應用水平，充分發揮出該項技術的價值及作用，則應在數據獲取后利用相關軟件做好相應的數據分析處理工作，以此使檢測結果更加準確。為了使檢測結果更加精準，還應做好檢測結果實時處理，確保多次數據處理結果的統一性。

6 地質雷達檢測技術應用誤差控制方法

在地質雷達檢測技術應用過程中，誤差主要體現在以下兩點，分別為反射信號時間誤差及公路結構介電常數標定誤差。根據多年的工作經驗，總結出兩種誤差的實際情況及相應的處理方法。

6.1 反射信號時間誤差及控制方法

在公路項目檢測過程中，地質雷達檢測技術的應用具有一定的誤差，只有加強誤差原因分析，才能夠對誤差問題進行控制，以此使公路項目檢測結果更加準確。在該項技術實際應用期間，反射時間能夠對技術人員的地質信息分析結果產生不可忽視的影響。而在實際檢測過程中，大多利用人工的方法對各項信息進行記錄，在記錄時時常會出現誤差問題。為了對此類誤差進行控制，使各項結果更加準確，應做好以下兩點點工作。第一，在檢測工作實際展開前，應科學合理地選擇時間節點，這不但能夠使檢測人員對數據進行有效的處理，還能夠使反射時間記錄的準確性得到保障。通常情況下，可將反射信號出發點作為反射時間起點進行記錄，檢測人員應通過有效的技術手段標記零點，以此消除時間記錄誤差。第二，在時間記錄期間，盡可能地安排一位技術人員負責開始時間及停止時間的記錄，通過這種方式使時間記錄誤差保持在可接受范圍之內，使公路項目檢測結果更加準確。

6.2 公路結構介電常數標定誤差及控制方法

在公路項目檢測期間，電磁傳播過程極易受到公路結構介電常數影響，進而使檢測結果的科學性及準確性無法得到保障。在該項技術實際應用時，應做好介電常數標定工作，在實際檢測過程中，標定誤差是極為常見的誤差。常見標定方法主要包括，鉆芯標定、計算機標定、反射波標定。第一，鉆芯標定是指利用鉆芯與電磁波的反射間隔，判斷出公路結構介電常數，但該種標定方法極易受公路結構密實度等因素影響，準確性無法得到有效的保障。第二，計算機標定是指通過計算機技術建設相應的模型，以此判斷出公路項目結構的厚度而展開的標定工作。但需要注意的是，標定后還需要利用一定的方法做出相應的修正。第三，反射波標定是指通過利用電磁波反射系數的方式，分析介電常數與反射系數二者的聯系，以此判斷介電常數。在公路項目建設期間，公路項目結構的均勻程度及密實程度均會對該種方法的應用造成一定的影響，因此該種方法也具有一定的局限性。

7 結語

總而言之，公路項目建設質量與人民群眾生活水平及社會經濟發展密切相關。在新時代背景下，利用科學有效的檢測措施能夠準確掌握公路項目在運行過程中存在的問題。現階段，地質雷達檢測技術已在公路項目檢測環節中實現了廣泛的應用，這不但能夠有效解決公路項目在使用過程中存在的潛在問題，還能夠使檢測結果的準確性得到保障。相關技術人員應加強地質雷達檢測技術的應用及推廣，做好相應的優化及創新工作，充分發揮出該項技術在公路項目檢測過程中的重要作用及價值。