樊　强

(忻州市交通试验检测中心，山西 忻州　034000)



探地雷达在公路工程中的应用

樊强

(忻州市交通试验检测中心，山西 忻州034000)

摘要：介绍了探地雷达的工作原理，分析了探地雷达在公路工程中的应用范围，并说明了探地雷达的使用方法，指出探地雷达具有快速、无损、及时、准确、连续检测等优点，应用前景广阔。

关键词：探地雷达，公路工程，检测方法

0引言

近年来，交通运输基础设施建设不断加强，高等级公路建设项目增多，建设规模持续扩大，公路工程建设进入了又一轮快速发展期，对工程质量的控制更加严峻。因此，公路工程质量必须及时、科学地进行控制，合理的提出质量报告，公路工程才能在大规模的建设任务中保质保量完成。这就需要我们运用更快、更合理的无损检测方法进行工程质量控制。探地雷达检测方法可用于公路工程施工的全过程质量控制，具有快速、无损、及时、准确、连续检测等优点，并以实时成像方式显示结构剖面，检测数据一目了然，分析、判读直观方便；是公路工程无损检测的首选检测设备。

1探地雷达工作原理

探地雷达整个系统由便携式主机、收发天线、综合控制电缆、测距轮、电池、数据采集和处理软件等组成。探地雷达是根据检测结构介质的电性不同，利用电磁波检测结构是否存在异常体或路面结构分层情况进行的一种快速无损检测方法。雷达工作时，向结构介质发射一定强度的高频电磁脉冲(几十兆赫至上千兆赫)，电磁波由空气进入结构介质，会出现强反射；同样，当电磁波由沥青面层传播至水稳层时，由于两者的电性特征差异，亦会出现强反射轴，这两个强反射之间对应的就是沥青面层厚度，由此可得到实际沥青面层的厚度；另外，如果水泥混凝土结构下面存在裂隙或空洞，由于混凝土的介电常数为6，与空气的有较大差别，这时雷达系统接收到的回波幅度会明显变强，在雷达检测仪器剖面上就出现异常反应。当电磁波穿过水稳层进入原始土层时,在其交界处亦会出现与电磁波穿过沥青面层下界面时类似的反应,我们由此可以追踪其厚度和查找存在的缺陷。

2探地雷达和常规检测方法的比较

1)探地雷达检测方法：无破坏、不用钻芯；定量化检测；可得到连续检测数据；检测人员少、速度快、费用低；与设计具有很好的对比性；可进行整体评价。2)常规检测方法：需要钻芯凿孔等破坏性检测、检测人员多、费用高、速度慢；采样数量有限，代表性不好，有限的数据难以进行整体评价；横向对比，可比性差。

3探地雷达在公路工程中的检测内容

1)路面工程。a.检测路面厚度并给出路面的连续曲线,给出路面厚度综合评价报表；b.检测路面并给出路面下存在的疏松带、裂隙、空洞和不良地质体等可能影响行车安全的地下隐患的方位、深度和大致尺寸；c.提供雷达探测剖面和有关图表数据，给出检测路段的施工质量评价报告。

2)隧道工程。a.检测隧道不规则岩面和初衬之间、初衬和二衬之间是否存在空洞或空隙；b.检测初衬和二衬的衬砌厚度是否符合设计要求；c.检测初支钢拱架和二衬钢筋的分布是否符合设计要求。

4探地雷达的检测方法

4.1获取和收集各种有用资料

相关资料的收集包括确认探测目的、了解测区的地形情况、确定目标体的特性、收集检测结构的相关设计图纸、地质调查报告、施工建设资料(包括衬砌厚度、钢筋分布及层数、是否有钢拱架及预埋管件位置)。

4.2探测前的准备工作

首先在正式测试之前，需要进行试测工作。主要工作是：查看仪器测量参数的选择是否符合现场情况检测要求；建立各种目标体的探地雷达图像特征；进行钻孔求出对比数据，钻孔地点应布置在检测线范围内。

6效益分析

近年来我公司负责承建了多项城镇道路工程，采用此方法施工沥青混凝土上面层，可以减少沥青混合料的物料消耗和劳动力，降低路面病害发生的概率，减少了养护费用，提高了路面的平整度、舒适性和安全性，延长了路面使用寿命，得到了周边居民及社会的认可，收到了良好的社会与经济效益。

4.3天线的选择

根据检测内容进行天线的选择。公路路面检测可选择喇叭AL1.5 GHz探测深度可达到50 cm，AL1.0 GHz探测深度可达到100 cm，车载系统探测速度可达到50 km/h～80 km/h，可用于各种公路路面结构层厚度的快速检测；隧道检测可选择LTD屏蔽天线GC900 MHz探测深度为0.05 m～1 m，LTD屏蔽天线GC400 MHz探测深度为0.10 m～3 m。

4.4现场检测

检测前对沥青层进行电磁波传播速度标定，确定6个取芯的位置，用探地雷达在相应位置记录双程履行时间；然后在选定点进行钻孔取芯，取出芯样后，用钢尺量测沥青层、混凝土层厚度，最后用于标定电磁波在沥青和混凝土介质层中的传播速度。

4.5数据分析

数据处理采用探地雷达处理软件。厚度检测处理过程步骤如下：

1)打开数据后，首先在“数据预处理”中选择“文件头编辑”进行文件头的更改，包括介电常数、起始桩号、结束桩号。

2)接着在“数据处理”选项中，选择“FIR滤波”选择带通滤波，滤波阶数选择3即可。滤波频率参考表1数据。

3)如果信号过小，可选择“数据预处理”中的“增益调节”，通过选择左右键进行增益大小的调节。

4)进行地面追踪和层位追踪，来确定反射的界面。点中追踪后的界面点右键选择“厚度计算”，输入速度进行厚度计算。

5)厚度计算后就可以进行输出层厚报表，也可以进行异常位置的标注。软件上方有小的标志选择即可，“T”表示写入数字。

6)遇见异常情况，应先向施工方询问是否存在预埋物体或其他可能造成的干扰，排除此类干扰后，就可以对异常情况进行判断。

5探地雷达在公路工程中的检测图形示例

忻州某高速公路工程隧道检测实例(如图1，图2所示),雷达选用中国电波传播研究所生产的LTD-2100探地雷达,探测频率为

400 MHz,该图像为截取测线上的一段雷达探测图像。从图中可清楚地看出钢拱架和钢筋的反射界面，从而测出钢拱架和钢筋的数量和间距。

忻州某高速公路工程路面厚度检测实例(见图3，图4),雷达选用中国电波传播研究所生产的LTD-2100探地雷达,探测频率为1 500 MHz,该图像为截取测线上的一段的雷达探测图像。从图中可清楚地看出路面各层的反射界面，从而测出路面层次的厚度。

6结语

采用探地雷达进行公路工程检测，具有及时、快速、无损等优点，可以及时方便的根据现场检测数据进行工程质量控制。因此，有必要在公路工程检测领域大力推广探地雷达检测技术。

参考文献：

[1]JTG E60—2008，公路路基路面现场测试规程.

[2]JTG D50—2006，公路沥青路面设计规范.

[3]于景兰.LTD探地雷达在高等级公路建设中的应用分析.公路与汽运,2005(1)：46-47.

[4]王树信.清银高速桥头搭板病害的检测及处治办法.交通建设试验检测,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.

文章编号：1009-6825(2016)14-0145-02

收稿日期：2016-03-04

作者简介：樊强(1975- )，男，工程师

中图分类号：P631.3

文献标识码：A