张俊利 杨磊

摘要：公路工程检测工作对于公路质量检测以及公路维护检修十分重要，雷达法属于一种适用于各领域的新型无损伤探测的设备，和一般探测的方式进行比较，其效率和准确度更高。应用到公路厚度检测中，可以准确的观察某一路段中的路面厚度。对于路面厚度不达标的地方，及时发现并给与处理措施。基于此，文章就雷达法在公路检测中的应用进行简要的分析。

关键词：雷达法；公路检测；应用

1 探地雷达勘探技术工作原理

探地雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术。探地雷达利用一个天线发射高频率宽带调幅脉冲电磁波，另一天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波具有的波动性，传播时在不同介质的分界面存在反射和折射，入射波、反射波和折射波的方向遵循反射定律和折射定律，其传播路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性性质及几何形态而变。

探地雷达勘察技术具有连续、无损、高效和高精度等优点。探地雷达由一体化主机、天线及配套软件等部分组成，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，探地雷达以宽频带短脉冲的形式向地下发射高频电磁波，当遇到地下不均匀体（界面）时会反射部分电磁波，其反射系数主要由介质的相对介电常数决定，通过对所接收的反射信号进行处理和图像解译，达到识别道路基础内隐伏缺陷的目的。

2 影响探地雷达测量精度的重要参数

2.1 确定底界面的回波

界面回波信号是探地雷达检测中反映道路介质的重要参数，由于原始波形的复杂，路基与路面不同的反射回波难以精确区分，所以确定底界面回波信号成了目前探地雷达勘探亟需解决的核心内容。首先大部分干扰波都相对稳定，可以通过有效手段来进行抑制；其次，可以通过对含界面反射波和不含界面反射波两种不同回波信号进行分析，从而确定底界面回波信号，获得底界面的回波時间。实践工作中，要充分利用已经获得的探测点作为进一步探测参考，可以从探测图像上寻找多个探测点进行比对分析，还可以通过已得的反射波形分析确定。

2.2 确定地面零点

在公路工程测量中，地面零点的确定直接影响道路地面厚度检测。实际工作中地面零点的确定可以借助金属板来进行，具体操作是在天线下面放置金属板，显示屏上就能得到一个很强的全反射波形，将雷达波对路面的反射波形与之对比分析，就能确定地面零点了。

2.3 标定路面的介电常数值

路面介电常数值在探地雷达勘探中尤为重要，很大程度上决定路面厚度值是否准确。而由于路面材料的结构变化、密实程度、潮湿度等因素都会影响路面介电常数值。首先在探测图像比较均匀的地方鉆孔取样，进行标定，保证检测结果的可靠有效；其次要注重特殊地段的代表性，在面层最厚或最薄等地段进行取样标定，选择最合适的介电常数值，保证探测精度。另外，还要综合考虑路面结构变化、材料更换的情况，保证介电常数的准确和全面。

2.4 天线频率的选择

探地雷达勘探中天线频率往往受路面不同厚度影响，在高速公路建设工程中，路面厚度要求为25cm左右，简易路面厚度则在15cm左右，要根据具体数值选择天线中心频率，以确保接收天线收集的反射波清晰有效，取得最佳探测效果。同时还要注意路面最小尺寸、天线宽度等因素对天线频率的影响，并注意相同条件下，优先选择低频率天线。

3 探地雷达在公路工程检测中的应用

3.1 路基工程检测中的应用

3.1.1 路基不密实和高含水区。路基不密实病害一般是由于公路在建设初期压实不够或局部受水浸泡松软引起，不密实区域内的路基土含水率或孔隙率比周围密实区大，由于不密实区土与周围密实区土存在着电性差异，在雷达波形图中常表现为不密实区边界的反射波同相轴明显错动，分层不明显，不密实内部区域波形相对较均匀，通过波速和时长可计算出不密实区的深度和区域范围，据此可应用于路基不密实区和高含水区探测。

3.1.2 路基脱空。探地雷达在探测路基脱空时，脱空空洞会使多次反射波很强，且持续一段时间，侧向反射波不太强，具有局部孤立的特点。

反射的相位与入射波同向，与路基层表面的反射波相位相反，只要确定空洞上、下表面反射波相差时间，即可确定空洞深度和范围，从而实现对路基脱空病害的探测。

3.1.3 路基沉陷

路基沉陷会导致路基断面变形和层位移动。路基沉陷异常在雷达剖面上主要表现为同相轴不水平，呈现一定的倾斜度，倾斜的深度与宽度则反映路基沉陷的范围，依此实现对路基沉陷病害的探测。

3.2 路面工程检测中的应用

3.2.1 沥青面层剥落

美国得克萨斯交通学院研究发现，当沥青层未剥落时，GPR测试时的回波中仅有2个波峰，一个出现在路表，另一个在沥青面层与基层的界面；当出现剥落时，回波中路表反射与基层、面层界面反射间多了一个波峰；当剥落程度较严重时，该波峰峰值增大，还发现1GHz的空气耦合式喇叭天线对剥落的识别效果较好。

3.2.2 路面结构层裂缝。利用多层均匀层状介质中垂直裂缝的雷达波响应特征表现为一簇顶点位于裂缝铅垂线上的双曲线波组，包括一次散射波和二次散射伴随波，且伴随波双曲线的顶点分别与各介质分界面反射波同相轴相切的图像特征，可探测路面结构层裂缝。

3.2.3 水泥混凝土面层脱空。当路面积水未及时排出时，可能导致地表水下渗，使面层与基层之间逐渐疏松，局部甚至脱空。此时，层间介质的介电常数差异较大，依据雷达波的界面反射与波的传播特性，反射波明显、传播速度降低。根据反射系数强度变化判定脱空层的存在，再根据反射系数符号的正负，判断脱空层的性质。由计算得知，脱空层的存在将使该处的反射系数增大2～3倍，从而可用探地雷达成功探测脱空。

综上，探地雷达具有无损、快捷、高效、实时检测以及高分辨率等优势，近年来被广泛应用于路面层厚度检测、路基病害调查，发挥了很大的作用。

参考文献：

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