王艷松

摘 要：本文先對探地雷達(dá)的基本工作結(jié)構(gòu)、原理、性能做了詳細(xì)介紹，全面、系統(tǒng)地分析研究出了探地雷達(dá)對基層水泥混凝土平鋪路面的基礎(chǔ)板底底部脫空、路基底層含水量、路基空洞等各個(gè)方面的性能檢測。針對當(dāng)前工程應(yīng)用實(shí)踐，對于工程應(yīng)用在射頻天線信號選擇及抗干擾信號處理等多個(gè)方面提煉出多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá) 水泥混凝土 路面改造

中圖分類號：U416.216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1003-9082（2020）03-0-01

一、引言

目前來看，受到多方面的影響，很多改革開放后重新修建的混凝土路面上都出現(xiàn)了很多地面基層裂碎、坑洼等的現(xiàn)象。為解決此現(xiàn)狀，人們通過使用探地雷達(dá)可以進(jìn)行實(shí)地檢修探測路面。探地雷達(dá)屬于一種全新對地面檢測不會(huì)產(chǎn)生危害的雷達(dá)裝備。對于基層水泥板和混凝土基層路面，能夠通過使用電子探地儀和雷達(dá)儀來對地面質(zhì)量問題進(jìn)行檢查測驗(yàn)，主要包括路面底部出現(xiàn)脫空現(xiàn)象、路面基層水分含量的高低、基層水泥板路基厚度差的檢測與質(zhì)量評價(jià)等。目前，研究工作人員已經(jīng)建立了許多科學(xué)評價(jià)基礎(chǔ)模型，然而只是模型沒什么實(shí)用價(jià)值，其最根本原因還是對于模型的基本信息掌握不夠充分。全文就舊水泥混凝土路面的重新改造建設(shè)工程里應(yīng)用探地雷達(dá)檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，以解決實(shí)踐中雷達(dá)的應(yīng)用中出現(xiàn)各種問題，從而提升建筑水平。

二、探地雷達(dá)檢測原理

探地方法雷達(dá)探測是一種利用寬帶高頻無線電磁波發(fā)射信號實(shí)地探測常用方法。它主要屬于一種運(yùn)用電磁波的感應(yīng)信號對地底層傳輸時(shí)的電磁波的路徑變化來進(jìn)行檢測的技術(shù)，同時(shí)可以說是根據(jù)電磁雷達(dá)探測信號在地下介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)奈⒉窂竭\(yùn)動(dòng)變化對地下運(yùn)動(dòng)介質(zhì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)探測[1]。

雷達(dá)探測工作方法原理及其應(yīng)用探測工作方法概述如下：探地雷達(dá)根據(jù)利用電磁波發(fā)射感應(yīng)信號在地下快速傳輸?shù)倪\(yùn)動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行運(yùn)行的。發(fā)射器的天線將高頻的無線電磁波以高頻寬帶短波和脈沖波的形式直接送入地下，當(dāng)?shù)叵鹿腆w介質(zhì)間仍然存在強(qiáng)的電性阻抗差異時(shí)，這樣的電性阻抗差異將自動(dòng)變成了電性阻抗強(qiáng)的平面，電磁波發(fā)射感應(yīng)信息這種電性組阻抗強(qiáng)平面的時(shí)候就可能會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)很強(qiáng)的無線雜波信號，同時(shí)接收器的天線把反射信號送入至備用的專用電腦且依據(jù)系統(tǒng)設(shè)置計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析存儲(chǔ)，再根據(jù)這種專用電腦軟件對無無線雷達(dá)感應(yīng)信號接受器受到的無線反射雜波信號數(shù)據(jù)來分析，摒除一些原本沒用的無線雜波信號及其干擾信號，最后利用對探測的目標(biāo)真實(shí)的反射信號進(jìn)行處理能夠起到對地面下方介質(zhì)的直接探測的作用。

三、水泥混凝土路面中應(yīng)用探地雷達(dá)

1.板底脫空檢測

目前探地雷達(dá)在我國各種施工檢測過程中，主要還是應(yīng)用在定量檢測建筑路面板下的厚度情況、基層及建筑底層下基層的脫空質(zhì)量性能評價(jià)等，基層脫空的質(zhì)量檢測還主要處于相關(guān)試驗(yàn)技術(shù)研究進(jìn)行階段?；炷恋撞咳羰峭蝗划a(chǎn)生了脫空現(xiàn)象，用激光探地器或雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行激光掃描時(shí)，把脫空的混凝土底層表面和脫空混凝土基層的頂面分別使用不一樣的反射介電信號。因?yàn)槊摽栈炷涟搴突鶎涌諝獾慕殡娨话銛?shù)據(jù)不一樣，掃描時(shí)將分別形成一個(gè)混凝土板底面板上的空氣夾層-脫空基層自上而下的不一樣介電層面，經(jīng)過激光處理后的還可同時(shí)形成多個(gè)檢測點(diǎn)的剖面[2]。

2.路基高含水量路段檢測

微波在高速傳輸能量過程中，能量的最大損耗主要與傳輸介質(zhì)分子中的一定水分含量有關(guān)，水分含量越多，則不一樣波長中能量的損耗也就越大;反之，則不一樣波長的能能量損耗越小。據(jù)此我們可推測，反射器所到達(dá)的空氣介質(zhì)中的氣體電磁波反射能量也與氣體介質(zhì)的空氣水分含量有關(guān)，當(dāng)空氣介質(zhì)中含的水分含量越少時(shí)，到達(dá)的空氣介質(zhì)中的電磁波反射能量就越大。因此，根據(jù)應(yīng)用微波路基功率波的衰減含水量計(jì)算即可準(zhǔn)確估算并提出微波路基應(yīng)在含水量高的應(yīng)用路段。

3.路基空洞檢測

雷達(dá)射線波譜法用于探測檢驗(yàn)無線路面下一層路基的厚度缺損，與利用雷達(dá)射線檢測檢驗(yàn)路面路基厚度的兩種方法特點(diǎn)基本相同，都主要是充分利用了無線雷達(dá)對載波的線性折射-射線反射轉(zhuǎn)換原理。在正常使用情況下，脈沖入射電磁波在整個(gè)路面上各部分界面脈沖反射的持續(xù)時(shí)間都比較短，當(dāng)脈沖入射波的脈沖能量一部分在整個(gè)路基頂面被脈沖反射，而另一部分入射波則盡可能不斷繼續(xù)向整個(gè)路基底部透射[3]。因此就已經(jīng)發(fā)生了一定時(shí)間上的突變，就這樣可以清楚看到路基波形的細(xì)微變化。而在空洞的底部又常常會(huì)與波形成一個(gè)反射波的界面，從而通過波長線在整個(gè)空洞中進(jìn)行反射，并由另一路基波將折射線送到黑洞基層與外表面層，最后由波進(jìn)入黑洞空氣層。

四、關(guān)鍵技術(shù)

1.天線選擇

對基層水泥路基地面板底機(jī)和脫空機(jī)的檢測結(jié)果應(yīng)該盡量使用高頻地面耦合式微波天線，并適當(dāng)選擇低頻微波天線，可使用微波天線多次地發(fā)出不一樣的頻率對其進(jìn)行檢測，從而能夠更加精確地分析檢測后的結(jié)果。比如，首先分別用400兆赫茲的加密天線對兩條被檢測天線線路來全面檢查，先分析確定檢測問題的主要位置，再用900兆赫茲的天線對原先兩條線路進(jìn)行檢測，這種使用兩種檢測天線的方式能夠?qū)@兩條線路進(jìn)行深度、精確地檢測，這兩種方式進(jìn)行互補(bǔ)，以此來提高檢測天線的精度。

2.信號抗干擾處理

信號抗干擾處理技術(shù)對于探地雷達(dá)來說是一項(xiàng)比較重要的研究內(nèi)容。因?yàn)槟壳耙巴庾鳂I(yè)現(xiàn)場較為復(fù)雜多變，干擾信號較多，因此干擾信號處理分析的第一步即是有效抑制干擾雜波。一般容易處理好的方法就是可以通過利用一個(gè)原本不含有的界面無線反射回波信號的無線回波反射信號與其他含有多個(gè)界面無線反射回波信號的無線回波反射信號對比進(jìn)行回波相關(guān)性的分析，可以直接得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的無線回波反射信號，提高其回波抗干擾能力。此外，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，需要及時(shí)進(jìn)行增益值的調(diào)整、濾波，最后計(jì)算成果

3.存在問題

探地自動(dòng)雷達(dá)檢測可以輕松實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)檢測，檢測操作速度快，操作簡單，無任何破損，克服了了常規(guī)雷達(dá)檢測操作方法的技術(shù)局限性。但是由于不一樣電磁波在隧道介質(zhì)定量傳輸過程中的不一樣特點(diǎn)，仍仍然存在一些主要問題：（1）在舊有的水泥隧道路面介質(zhì)檢測中還只能局限于介質(zhì)定性定量評價(jià)，尚不能完全實(shí)現(xiàn)介質(zhì)定量定性評價(jià)。（2）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析解釋困難。目前，該項(xiàng)檢測技術(shù)還不能完全能夠依靠自動(dòng)檢測處理系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)化和解釋分析數(shù)據(jù)，還必須完全依靠人工進(jìn)行判斷。

五、總結(jié)

根據(jù)地質(zhì)探地檢測雷達(dá)的各種特性及其在工程實(shí)際中的應(yīng)用，可以充分看出利用地質(zhì)檢測雷達(dá)在基層混凝土板下路面的施工養(yǎng)護(hù)以及維修檢測技術(shù)及道路改造中，可以及時(shí)準(zhǔn)確掌握基層混凝土板下的整體支撐結(jié)構(gòu)情況和整體路基養(yǎng)護(hù)狀況，不會(huì)嚴(yán)重影響正常道路交通，檢測工作效率高，是一個(gè)非?？茖W(xué)快速的地質(zhì)檢測技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]馬國民.水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)病害的評定方法及處治技術(shù)[D].重慶交通大學(xué)，2017.

[2]柴福斌.基于探地雷達(dá)的水泥混凝土路面板底脫空檢測技術(shù)[D].長安大學(xué)，2019.

[3]張娟，臺(tái)電倉，趙述曾，李濤.探地雷達(dá)在水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2017（02）：29-32.