胡承寧，羅 蕓

(1.貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司;2.廣西交通科學(xué)研究院)

1 雷達(dá)測(cè)試原理

通過(guò)向介質(zhì)中發(fā)射電磁波，一般頻率為106～109 Hz，探地雷達(dá)技術(shù)接收裝置分析短脈沖電磁波反射，能夠方便客戶(hù)較為快速、準(zhǔn)確的獲得公路檢測(cè)的各項(xiàng)詳細(xì)信息，包括地質(zhì)情況和公路施工厚度等，這是淺層地球物理探測(cè)技術(shù)。在地下傳播過(guò)程中，探地雷達(dá)發(fā)射脈沖，由于不同電性介質(zhì)反射脈沖的速度不同，這是由于公路路面各結(jié)構(gòu)層材料的差異性，導(dǎo)致電介質(zhì)常數(shù)不一樣，因此電介質(zhì)常數(shù)突變處，也就是在公路兩結(jié)構(gòu)層的界面，電磁波一旦遇到這個(gè)交界面時(shí)，只有部分雷達(dá)波的能量能夠被反射被接收天線(xiàn)接收，然后探地雷達(dá)通過(guò)分析接收和未接受脈沖信息從而確定公路施工性質(zhì)，這一技術(shù)能達(dá)厘米級(jí)進(jìn)度。在探測(cè)路面厚度的檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)天線(xiàn)的布置，探地雷達(dá)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(cè)，后者由于天線(xiàn)不與地面接觸，便于車(chē)載測(cè)量，檢測(cè)速度快，適用于大面積檢測(cè)。

探地雷達(dá)發(fā)射的電磁波一般為高頻率脈沖短波，這種電磁波穿透力強(qiáng)，發(fā)射速度較快，同時(shí)經(jīng)過(guò)公路底層界面被反射回地面，容易被探地雷達(dá)所接收。然后探地雷達(dá)接收裝置通過(guò)測(cè)定公路路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，就可以通過(guò)以下公式，計(jì)算和分析公路路面各結(jié)構(gòu)層的性質(zhì)和厚度

式中:t 為探地雷達(dá)電磁波反射信號(hào)的雙程放行時(shí)間;z 為探測(cè)公路體的埋深;x 為探地雷達(dá)接收裝置的天線(xiàn)距;v 為在公路介質(zhì)中的探地雷達(dá)發(fā)射電磁波的傳播速度。

2 雷達(dá)對(duì)地層空洞的探測(cè)

公路施工技術(shù)較為復(fù)雜，路面結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量直接關(guān)系著公路使用質(zhì)量。常見(jiàn)的公路路面病害包括路面呈現(xiàn)、公路基層出現(xiàn)裂縫、空洞以及公路面層出現(xiàn)破損等現(xiàn)象，這些公路病害必然導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，因此，原先的路面結(jié)構(gòu)層間之間的布局就被打破。在這一背景下，探地雷達(dá)通過(guò)發(fā)射電磁波，然后通過(guò)與正常路段的對(duì)比，探地雷達(dá)檢測(cè)剖面中，就可以較為準(zhǔn)確的獲知公路路面結(jié)構(gòu)病害。

3 雷達(dá)對(duì)各結(jié)構(gòu)層厚度的檢測(cè)

探地雷達(dá)在公路質(zhì)量檢測(cè)中的又一用處，在于檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)厚度大小，這也是決定公路施工的質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。不同公路使用目的不同，具有不同的壓實(shí)要求，與此同時(shí)，這些公路路面的地球物理性質(zhì)也存在較大的差異，因此，公路路面的壓實(shí)度可以通過(guò)雷達(dá)來(lái)探測(cè)和判別。

在公路施工實(shí)踐中，公路使用使用和安全度與公路瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度施工質(zhì)量息息相關(guān)。公路的隱患是公路在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的損害現(xiàn)象，主要面層損害與路基損害，如果得不到發(fā)現(xiàn)與采取相對(duì)應(yīng)的措施會(huì)產(chǎn)生重大的事故。同時(shí)，合理的厚度可以使瀝青路面在特定的環(huán)境條件下承受預(yù)期的交通荷載。在公路隱患和公路厚度的檢測(cè)中，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)之所得到廣泛運(yùn)用，是因?yàn)樵诠肥┕ふ麄€(gè)工程造價(jià)中，公路面層瀝青施工成本較大，處于對(duì)利益的考量，部分公路施工企業(yè)偷工減料，減小瀝青面層鋪設(shè)厚度，以此來(lái)提升利益，因此，在公路施工測(cè)量中，得瀝青路面厚度的檢測(cè)顯得尤為重要。探地雷達(dá)可在路面的維護(hù)中具有重要的意義，主要體現(xiàn)在能夠快速、高效的檢測(cè)出公路路面結(jié)構(gòu)問(wèn)題，為公路施工質(zhì)量做好把關(guān)。

對(duì)路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)傳統(tǒng)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(cè)效率低。不同的路面厚度成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映出不同的地球物理異常特征。探地雷達(dá)應(yīng)用于不同的工程檢測(cè)項(xiàng)目，其所要求的探測(cè)深度(厚度)、探測(cè)的精度、分辨率等目標(biāo)也不一樣，對(duì)探地雷達(dá)檢測(cè)的技術(shù)參數(shù)設(shè)置也必須作相應(yīng)的調(diào)整、設(shè)置。探地之所以具有較高的檢測(cè)精度和檢測(cè)速率，上述已經(jīng)分析過(guò)，是在于雷達(dá)使用寬頻短脈沖電磁波技術(shù)，而這一技術(shù)對(duì)原路面無(wú)損害性等優(yōu)點(diǎn)，高速公路路面厚度雷達(dá)探測(cè)的關(guān)鍵是反射波的識(shí)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(cè)路面各結(jié)構(gòu)層厚度。檢測(cè)結(jié)果以每公里為單位，在結(jié)果圖中分別給出每公里內(nèi)實(shí)測(cè)厚度變化曲線(xiàn)，檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

表1 瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度

4 結(jié)束語(yǔ)

公路檢測(cè)質(zhì)量是決定高等級(jí)公路質(zhì)量的關(guān)鍵之一。公路檢測(cè)應(yīng)貫穿高速公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)的全過(guò)程，項(xiàng)目通過(guò)選用探地雷達(dá)檢測(cè)上，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)高速公路建設(shè)中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并及時(shí)采取補(bǔ)救措施，確保公路工程質(zhì)量的監(jiān)控與管理質(zhì)量。

［1］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程(JTGE60－2008)［S］.人民交通出版社，2008∶ 59－62.

［2］劉國(guó)輝，董茂干，等.公路路面無(wú)損檢側(cè)中的雷達(dá)技術(shù)研究［M］.地震出版社，2007.