樊　強

(忻州市交通試驗檢測中心，山西 忻州　034000)

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探地雷達在公路工程中的應用

樊強

(忻州市交通試驗檢測中心，山西 忻州034000)

摘要：介紹了探地雷達的工作原理，分析了探地雷達在公路工程中的應用范圍，并說明了探地雷達的使用方法，指出探地雷達具有快速、無損、及時、準確、連續(xù)檢測等優(yōu)點，應用前景廣闊。

關鍵詞：探地雷達，公路工程，檢測方法

0引言

近年來，交通運輸基礎設施建設不斷加強，高等級公路建設項目增多，建設規(guī)模持續(xù)擴大，公路工程建設進入了又一輪快速發(fā)展期，對工程質量的控制更加嚴峻。因此，公路工程質量必須及時、科學地進行控制，合理的提出質量報告，公路工程才能在大規(guī)模的建設任務中保質保量完成。這就需要我們運用更快、更合理的無損檢測方法進行工程質量控制。探地雷達檢測方法可用于公路工程施工的全過程質量控制，具有快速、無損、及時、準確、連續(xù)檢測等優(yōu)點，并以實時成像方式顯示結構剖面，檢測數(shù)據(jù)一目了然，分析、判讀直觀方便；是公路工程無損檢測的首選檢測設備。

1探地雷達工作原理

探地雷達整個系統(tǒng)由便攜式主機、收發(fā)天線、綜合控制電纜、測距輪、電池、數(shù)據(jù)采集和處理軟件等組成。探地雷達是根據(jù)檢測結構介質的電性不同，利用電磁波檢測結構是否存在異常體或路面結構分層情況進行的一種快速無損檢測方法。雷達工作時，向結構介質發(fā)射一定強度的高頻電磁脈沖(幾十兆赫至上千兆赫)，電磁波由空氣進入結構介質，會出現(xiàn)強反射；同樣，當電磁波由瀝青面層傳播至水穩(wěn)層時，由于兩者的電性特征差異，亦會出現(xiàn)強反射軸，這兩個強反射之間對應的就是瀝青面層厚度，由此可得到實際瀝青面層的厚度；另外，如果水泥混凝土結構下面存在裂隙或空洞，由于混凝土的介電常數(shù)為6，與空氣的有較大差別，這時雷達系統(tǒng)接收到的回波幅度會明顯變強，在雷達檢測儀器剖面上就出現(xiàn)異常反應。當電磁波穿過水穩(wěn)層進入原始土層時,在其交界處亦會出現(xiàn)與電磁波穿過瀝青面層下界面時類似的反應,我們由此可以追蹤其厚度和查找存在的缺陷。

2探地雷達和常規(guī)檢測方法的比較

1)探地雷達檢測方法：無破壞、不用鉆芯；定量化檢測；可得到連續(xù)檢測數(shù)據(jù)；檢測人員少、速度快、費用低；與設計具有很好的對比性；可進行整體評價。2)常規(guī)檢測方法：需要鉆芯鑿孔等破壞性檢測、檢測人員多、費用高、速度慢；采樣數(shù)量有限，代表性不好，有限的數(shù)據(jù)難以進行整體評價；橫向對比，可比性差。

3探地雷達在公路工程中的檢測內容

1)路面工程。a.檢測路面厚度并給出路面的連續(xù)曲線,給出路面厚度綜合評價報表；b.檢測路面并給出路面下存在的疏松帶、裂隙、空洞和不良地質體等可能影響行車安全的地下隱患的方位、深度和大致尺寸；c.提供雷達探測剖面和有關圖表數(shù)據(jù)，給出檢測路段的施工質量評價報告。

2)隧道工程。a.檢測隧道不規(guī)則巖面和初襯之間、初襯和二襯之間是否存在空洞或空隙；b.檢測初襯和二襯的襯砌厚度是否符合設計要求；c.檢測初支鋼拱架和二襯鋼筋的分布是否符合設計要求。

4探地雷達的檢測方法

4.1獲取和收集各種有用資料

相關資料的收集包括確認探測目的、了解測區(qū)的地形情況、確定目標體的特性、收集檢測結構的相關設計圖紙、地質調查報告、施工建設資料(包括襯砌厚度、鋼筋分布及層數(shù)、是否有鋼拱架及預埋管件位置)。

4.2探測前的準備工作

首先在正式測試之前，需要進行試測工作。主要工作是：查看儀器測量參數(shù)的選擇是否符合現(xiàn)場情況檢測要求；建立各種目標體的探地雷達圖像特征；進行鉆孔求出對比數(shù)據(jù)，鉆孔地點應布置在檢測線范圍內。

6效益分析

近年來我公司負責承建了多項城鎮(zhèn)道路工程，采用此方法施工瀝青混凝土上面層，可以減少瀝青混合料的物料消耗和勞動力，降低路面病害發(fā)生的概率，減少了養(yǎng)護費用，提高了路面的平整度、舒適性和安全性，延長了路面使用壽命，得到了周邊居民及社會的認可，收到了良好的社會與經(jīng)濟效益。

4.3天線的選擇

根據(jù)檢測內容進行天線的選擇。公路路面檢測可選擇喇叭AL1.5 GHz探測深度可達到50 cm，AL1.0 GHz探測深度可達到100 cm，車載系統(tǒng)探測速度可達到50 km/h～80 km/h，可用于各種公路路面結構層厚度的快速檢測；隧道檢測可選擇LTD屏蔽天線GC900 MHz探測深度為0.05 m～1 m，LTD屏蔽天線GC400 MHz探測深度為0.10 m～3 m。

4.4現(xiàn)場檢測

檢測前對瀝青層進行電磁波傳播速度標定，確定6個取芯的位置，用探地雷達在相應位置記錄雙程履行時間；然后在選定點進行鉆孔取芯，取出芯樣后，用鋼尺量測瀝青層、混凝土層厚度，最后用于標定電磁波在瀝青和混凝土介質層中的傳播速度。

4.5數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用探地雷達處理軟件。厚度檢測處理過程步驟如下：

1)打開數(shù)據(jù)后，首先在“數(shù)據(jù)預處理”中選擇“文件頭編輯”進行文件頭的更改，包括介電常數(shù)、起始樁號、結束樁號。

2)接著在“數(shù)據(jù)處理”選項中，選擇“FIR濾波”選擇帶通濾波，濾波階數(shù)選擇3即可。濾波頻率參考表1數(shù)據(jù)。

3)如果信號過小，可選擇“數(shù)據(jù)預處理”中的“增益調節(jié)”，通過選擇左右鍵進行增益大小的調節(jié)。

4)進行地面追蹤和層位追蹤，來確定反射的界面。點中追蹤后的界面點右鍵選擇“厚度計算”，輸入速度進行厚度計算。

5)厚度計算后就可以進行輸出層厚報表，也可以進行異常位置的標注。軟件上方有小的標志選擇即可，“T”表示寫入數(shù)字。

6)遇見異常情況，應先向施工方詢問是否存在預埋物體或其他可能造成的干擾，排除此類干擾后，就可以對異常情況進行判斷。

5探地雷達在公路工程中的檢測圖形示例

忻州某高速公路工程隧道檢測實例(如圖1，圖2所示),雷達選用中國電波傳播研究所生產(chǎn)的LTD-2100探地雷達,探測頻率為

400 MHz,該圖像為截取測線上的一段雷達探測圖像。從圖中可清楚地看出鋼拱架和鋼筋的反射界面，從而測出鋼拱架和鋼筋的數(shù)量和間距。

忻州某高速公路工程路面厚度檢測實例(見圖3，圖4),雷達選用中國電波傳播研究所生產(chǎn)的LTD-2100探地雷達,探測頻率為1 500 MHz,該圖像為截取測線上的一段的雷達探測圖像。從圖中可清楚地看出路面各層的反射界面，從而測出路面層次的厚度。

6結語

采用探地雷達進行公路工程檢測，具有及時、快速、無損等優(yōu)點，可以及時方便的根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進行工程質量控制。因此，有必要在公路工程檢測領域大力推廣探地雷達檢測技術。

參考文獻：

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[4]王樹信.清銀高速橋頭搭板病害的檢測及處治辦法.交通建設試驗檢測,2015(2)：40-44.

The application of ground penetrating radar in highway engineering

Fan Qiang

(XinzhouTrafficTestDetectionCenter,Xinzhou034000,China)

Abstract: This paper introduced the working principle of ground penetrating radar, analyzed the application scope of ground penetrating radar in highway engineering, and illustrated the use method of ground penetrating radar, pointed out that the ground penetrating radar had fast, nondestructive, timely, accurate, continuous detection and other advantages, had application prospect.

Key words: ground penetrating radar, road engineering, detection method

The construction method of town road asphalt concrete above layer

Xue Min

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

Key words:urban road, pavement, asphalt concrete, construction machinery

Abstract:This paper introduced the construction operation main points of urban road asphalt concrete above layer, summarized the matters needing attention in asphalt concrete pavement winter construction, and analyzed the required construction labor and machinery and equipment, to ensure the pavement smoothness, comfort and durability.

文章編號：1009-6825(2016)14-0145-02

收稿日期：2016-03-04

作者簡介：樊強(1975- )，男，工程師

中圖分類號：P631.3

文獻標識碼：A