寧寶騫

（廣西恒信工程質(zhì)量檢測(cè)咨詢有限責(zé)任公司 廣西柳州 545000）

GPR是一種先進(jìn)無(wú)損探測(cè)工具，當(dāng)前已經(jīng)推廣用在公路、機(jī)場(chǎng)、隧道等許多領(lǐng)域中，相較于原來(lái)的鉆孔取芯與室內(nèi)試驗(yàn)手段，采取GPR技術(shù)開(kāi)展公路檢測(cè)，存在迅速、無(wú)損等優(yōu)勢(shì)，針對(duì)普查路基質(zhì)量情況、精準(zhǔn)確定路基故障范圍，探究判斷病害成因及類型，特別是對(duì)路基深層問(wèn)題與地質(zhì)條件的探測(cè)性能，具備無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

1 GPR組成分析

GPR系統(tǒng)的構(gòu)成包含：配電電源、儀器主機(jī)、發(fā)射器、接收器、信號(hào)處置、結(jié)果呈現(xiàn)、收發(fā)天線、保存等部分。

（1）發(fā)射器。發(fā)射器實(shí)質(zhì)上是依靠線路存儲(chǔ)能量，而且可以取得短期釋放，形成較強(qiáng)的脈沖和單周期雷達(dá)信號(hào)，經(jīng)過(guò)分離器以后傳導(dǎo)到天線，利用天線將該電磁波傳導(dǎo)到路面系統(tǒng)。

（2）接收器。GPR接收器的關(guān)鍵是高速取樣線路，根本作用即獲取反射信號(hào)，也要擴(kuò)大該種信號(hào)，然后將信號(hào)傳導(dǎo)到信號(hào)處理?xiàng)?，高效處置所獲取的信號(hào)[2]。

（3）天線。天線可以完成電磁波信號(hào)發(fā)射和接收反射信號(hào)，公路GPR系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的天線包含以下兩類：空氣耦合型天線、地表耦合型天線。

（4）分離機(jī)。射頻發(fā)射時(shí)，于發(fā)射器和天線之間利用分離機(jī)完成聯(lián)結(jié)，且在短時(shí)發(fā)射處理完成后，分離機(jī)斷開(kāi)發(fā)射器和天線間的聯(lián)結(jié)，再次聯(lián)結(jié)接收機(jī)和天線。分離機(jī)可以讓接收器輸入部件獲得保護(hù)，而且可以使輸入部件在發(fā)射器高能輸出的狀態(tài)下獲得維護(hù)。

（5）信號(hào)處理器及計(jì)算機(jī)。信號(hào)處理器的本質(zhì)作用在于科學(xué)處置反射信號(hào)，計(jì)算機(jī)的功能在于完成信息和數(shù)據(jù)的采集、處理、保存、展示及探究。

2 GPR運(yùn)行機(jī)制

電磁法實(shí)質(zhì)上就是依靠地下巖土體導(dǎo)磁性和導(dǎo)電性的區(qū)別，檢測(cè)并研究由于電磁感應(yīng)所引起的電磁場(chǎng)時(shí)空分布規(guī)則，從而處理工程地質(zhì)問(wèn)題相應(yīng)的物探方法[2]。就GPR所采用的高頻電磁脈沖而言，通常工程勘探和檢測(cè)時(shí)的介質(zhì)都是把位移電流視為重點(diǎn)的損耗介質(zhì)。這一介質(zhì)中，反射值和波速的決定性參數(shù)為介電常數(shù)。

其中：ε-相對(duì)介電常數(shù)；r-反射值；c-光速；表示速度；1是上介質(zhì)；2是下介質(zhì)?？諝?、水相對(duì)介電常數(shù)為1.81。

在具體探測(cè)期間，介質(zhì)波速、天線距離和信號(hào)返回時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)明確，這以確定故障電性界面間距，然后還可以依靠波形故障區(qū)間的形態(tài)規(guī)格，分析探究主體的實(shí)際尺度。

3 公路檢測(cè)方面GPR技術(shù)的具體運(yùn)用

3.1 路基檢測(cè)過(guò)程的運(yùn)用

（1）路基不密實(shí)和高含水區(qū)。

一般情況下，路基不密實(shí)的成因在于公路建設(shè)早期壓實(shí)度不合格，或局域受到水體浸泡，從而引起嚴(yán)重的松軟現(xiàn)象，不密實(shí)區(qū)域內(nèi)的路基土含水率和孔隙率相對(duì)于周?chē)軐?shí)區(qū)來(lái)說(shuō)偏大，由于不密實(shí)周?chē)僚c附近密實(shí)區(qū)域土間有較大的電性差別，在雷達(dá)波形圖上通?？梢猿尸F(xiàn)出不密實(shí)地方邊緣界限的反射波同相軸產(chǎn)生明顯的錯(cuò)動(dòng)，而且分層不清楚，不密實(shí)區(qū)域波形的均勻性很好，依靠波速和時(shí)長(zhǎng)可以獲得不密實(shí)深度和具體范圍，這樣就可以在路基不密實(shí)區(qū)域內(nèi)和高含水區(qū)域內(nèi)展開(kāi)檢測(cè)。

（2）路基脫空。

檢測(cè)路基脫空時(shí)，脫空孔口會(huì)加強(qiáng)重復(fù)反射波，而且在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法消散，而側(cè)向反射波很弱，所以局部獨(dú)立的性質(zhì)比較明顯。

反射相位與入射波處在同向狀態(tài)下，而與路基層表面反射波相位處在相反狀態(tài)下，假設(shè)確定空洞上、下表面反射波相差的實(shí)際時(shí)長(zhǎng)，就可以確定空洞的具體深度及范圍，這樣就可以有效實(shí)現(xiàn)檢測(cè)路基脫空情況的目標(biāo)。

（3）路基下沉。路基下沉將令路基斷面產(chǎn)生變形和層位偏移情況。于雷達(dá)剖面上，路基下沉現(xiàn)象的顯示指同相軸已不處在同個(gè)水平線上，產(chǎn)生傾斜度，而路基下沉的實(shí)際程度可以通過(guò)傾斜深度及寬度表現(xiàn)出來(lái)。

（4）路基斷裂。由于地下裂紋、不均勻體將直接干擾電磁效應(yīng)，從而造成雷達(dá)反射波波形產(chǎn)生畸變現(xiàn)象，而實(shí)際形成的情況與地下裂紋、不均勻體的范圍有直接聯(lián)系。路基內(nèi)假設(shè)存在空洞裂紋等，在雷達(dá)上反映出呈低頻、大振幅特殊的不規(guī)則強(qiáng)反射波等等。

3.2 路面檢測(cè)過(guò)程的運(yùn)用

3.2.1 基層問(wèn)題檢測(cè)

（1）基層松散?；鶎赢a(chǎn)生局域松散情況時(shí)，與周?chē)容^均勻介質(zhì)間將會(huì)產(chǎn)生一些材質(zhì)方面的差別，假設(shè)雷達(dá)波直接穿過(guò)該松散地方，介電常數(shù)將會(huì)出現(xiàn)變化，從而顯示出波形比較紊亂的情況，相對(duì)于正常范圍的雷達(dá)圖像而言，層狀波形量很少，相對(duì)于空洞異常范圍的雷達(dá)圖像而言，反復(fù)反射波的數(shù)量很少。

（2）基層局域脫空。于雷達(dá)剖面上，基層局域脫空顯示出反復(fù)反射波的發(fā)育情況有問(wèn)題，而且波形為弧形。

（3）基層碎化檢測(cè)?；鶎泳钟蛞?yàn)槟Ｊ蕉染鶆蛐圆缓谩⑻钪軐?shí)性不好，而且因?yàn)槌刎?fù)載的反復(fù)沖擊，而地面水和地下水也較多，由此引起了較大的損壞，呈現(xiàn)出反射波波形模糊，起伏程度較大。

3.2.2 面層施工質(zhì)檢

（1）瀝青表層厚度。

瀝青表層結(jié)構(gòu)厚度其實(shí)是根據(jù)電磁波于各交界面的反射時(shí)間和各個(gè)結(jié)構(gòu)層內(nèi)的傳遞速度獲取，反射市場(chǎng)可以依靠雷達(dá)信息的采集與統(tǒng)計(jì)工具智能獲得，波速一般利用鉆眼厚度標(biāo)定和波幅獲得，由此可以獲得面層的具體厚度。

（2）瀝青表層壓實(shí)度和間隙率。

質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，其實(shí)是根據(jù)雷達(dá)反射波波幅獲得瀝青路面復(fù)合介電常數(shù)，然后依靠該關(guān)系式可以了解具體壓實(shí)度，但是間隙率與壓實(shí)度屬于彼此緊密聯(lián)系的兩大指標(biāo)，這樣就可以獲得間隙率。

（3）路面病害檢測(cè)。

①瀝青面層脫落。建設(shè)瀝青面層未脫落，UPR檢測(cè)時(shí)回波中波峰數(shù)量?jī)H有兩個(gè)，一個(gè)的部位處在路面，另一個(gè)的部位處在瀝青面層與基層界面表面；假設(shè)出現(xiàn)脫落，回波中路面反射與基層、面層界面反射之間出現(xiàn)了波峰，數(shù)量為一個(gè)；假設(shè)脫離情況比較嚴(yán)重時(shí)，該波峰峰值提高，而且1GHz大氣耦合式喇叭天線對(duì)于脫落辨別形成一定的效果。

②路面結(jié)構(gòu)層斷裂。依靠多層均勻?qū)訝罱橘|(zhì)中垂直裂紋的雷達(dá)波響應(yīng)性質(zhì)反映出一簇頂點(diǎn)部位是裂紋鉛垂線表面內(nèi)的雙曲線波組，包括一次散射波和二次散射波隨波，并且雙曲線頂點(diǎn)與各個(gè)介質(zhì)分界面反射波產(chǎn)生同相軸相切情況，可以了解路面結(jié)構(gòu)層斷裂的實(shí)際狀況。

③水泥混凝土面層脫空。假設(shè)路面積水未及時(shí)排出，會(huì)引起地面水滲透情況，從而面層與基層之間慢慢松散，有些會(huì)產(chǎn)生脫空情況[3]。根據(jù)反射值強(qiáng)度變化的狀況確定是否存在脫空層情況，然后根據(jù)反射值正負(fù)狀況，確定脫空層性質(zhì)。通過(guò)規(guī)范的計(jì)算獲得，脫空層將造成反射值增改2~3倍，最后讓GPR更為精準(zhǔn)的完成脫空檢測(cè)任務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，GPR應(yīng)用在養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)過(guò)程，需要注意如下幾點(diǎn)內(nèi)容：①裂紋延展與裂紋追蹤檢測(cè)，研究裂縫形成的原因，制定行之有效的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；②結(jié)構(gòu)層內(nèi)的病害問(wèn)題辨別；③路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)、核驗(yàn)，避免產(chǎn)生許多鉆芯采樣現(xiàn)象和故障，而且可以大幅度提高工作效率。