地質(zhì)雷達檢測技術(shù)在公路工程檢測中的應(yīng)用

郭楊

（衡水中科公路工程試驗檢測有限公司，河北 衡水 053000）

0 引言

地質(zhì)雷達檢測技術(shù)具有簡單高效、無損檢測、檢測信息全面、直觀的優(yōu)點，在公路檢測工作中應(yīng)用廣泛。但由于該檢測技術(shù)目前仍處于完善階段，相關(guān)單位仍需加大對地質(zhì)雷達檢測技術(shù)的研究力度。

1 地質(zhì)雷達檢測技術(shù)的應(yīng)用

1.1 路面厚度檢測

（1）傳統(tǒng)高速公路路面厚度檢測主要是通過鉆芯取樣或挖坑的方式檢測，此類檢測方法檢測效率低、周期長、準(zhǔn)確性差，且會對原公路路面造成破壞，影響路面結(jié)構(gòu)的完整性，而地質(zhì)雷達檢測技術(shù)的應(yīng)用，有效改善了此類現(xiàn)象。地質(zhì)雷達檢測技術(shù)可以在不破壞路面結(jié)構(gòu)的情況下，完成檢測工作，且檢測基本由機械設(shè)備來完成。與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比，檢測速度明顯變快，準(zhǔn)確性也大幅提升，因此，可以有效保證公路的檢測質(zhì)量，為路面厚度檢測提供可靠的數(shù)據(jù)支撐[1]。

（2）根據(jù)我國高速公路路面厚度檢測的標(biāo)準(zhǔn)可知，高速公路的路面厚度應(yīng)保持在20cm左右，允許的檢測誤差為±1cm。在應(yīng)用地質(zhì)雷達檢測技術(shù)對普通高速公路路面檢測時，應(yīng)將分辨厚度控制在其子波波長的1/4，將其傳播速度控制在10cm/ms左右，然后通過相應(yīng)的計算公式，可以得知地質(zhì)雷達檢測采用的中心探頭要大于900MHz，方可實現(xiàn)將高速公路路面厚度檢測的誤差控制在±1cm以內(nèi)的目標(biāo)。

1.2 路面病害檢測

（1）高速公路在使用過程中，需要長期承受車輛向下傳遞的壓力荷載。尤其是運輸貨物的貨車或者大型客車對公路造成的荷載壓力更大，如公路長時間在高荷載的作用下運營，則路面就會因荷載的作用出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等不同程度的病害。為解決此類問題，需定期對高速公路進行檢測分析，然后結(jié)合檢測結(jié)果進行養(yǎng)護，為在不影響交通正常運行的情況下完成檢測，施工單位多采用地質(zhì)雷達檢測技術(shù)對路面病害進行分析[2]。

（2）利用地質(zhì)雷達技術(shù)檢測高速公路路面病害，可以對病害產(chǎn)生的位置、類型、程度進行分析，同時可以向技術(shù)人員提供清晰的路面病害圖像，然后利用雷達的波動性對病害情況進行分析和采集數(shù)據(jù)，最后技術(shù)人員結(jié)合得到的病害圖像和檢測數(shù)據(jù)，對路面病害產(chǎn)生的原因、可能帶來的危害進行研究，并針對性地制定養(yǎng)護施工方案。

1.3 路基缺陷檢測

路面產(chǎn)生輕微的裂縫、車轍等病害一般都在公路表面，有些無需進行檢測，便可直接得知其病害程度，進行養(yǎng)護施工。但很多時候，路面病害處理完成后，公路投入運營沒多久又會產(chǎn)生新的病害，這主要是由于公路路基病害所引起。路基處于肉眼無法直接觀察到的位置，一旦出現(xiàn)沉陷、空洞等病害，可以直接反射至路面，使路面出現(xiàn)坑槽、裂縫。因此，施工單位要在不影響交通運行的情況下，完成路基病害檢測，就可以采用地質(zhì)雷達檢測技術(shù)。該技術(shù)可以明確路基的缺陷位置，幫助技術(shù)人員找出缺陷原因，制定具體的養(yǎng)護方案，進行局部的施工處理，以避免大面積封閉交通養(yǎng)護施工，為企業(yè)減少不必要的施工環(huán)節(jié)，節(jié)省養(yǎng)護資金[3]。

2 工程概況

某高速公路工程，設(shè)計全長23.8km，設(shè)計為雙向四車道，于2012年底完成施工并投入使用，至今已使用8年。由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，該公路承受的行車荷載逐漸增加，導(dǎo)致現(xiàn)階段公路路面已出現(xiàn)不同程度的病害，且路面磨損嚴重。為完善公路的使用性能，決定采用地質(zhì)雷達檢測技術(shù)，對公路路面厚度及病害進行檢測，以便于制定具體的養(yǎng)護方案，保證公路的使用壽命。

3 地質(zhì)雷達檢測技術(shù)分析

3.1 檢測原理

地質(zhì)雷達檢測技術(shù)主要是利用高頻電磁波在不同性質(zhì)材料中反射脈沖的現(xiàn)象，以及傳播數(shù)據(jù)存在差異的特性。采用地質(zhì)雷達探測技術(shù)對路面進行檢測時，先利用設(shè)備向檢測位置發(fā)射高頻脈沖電磁波，待高頻脈沖電磁波傳播至一定位置后，由于不同性質(zhì)材料的傳播差異，就會向地面形成不同程度的反射，地面設(shè)置的信號接收裝置通過對接收到的反射脈沖電磁波強度、形狀、時間等數(shù)據(jù)進行分析，來判斷高頻脈沖電磁波傳播時遇到的地質(zhì)特征，并得知路面的厚度及病害程度[4]。

3.2 檢測流程

3.2.1 前期判斷

地質(zhì)雷達檢測技術(shù)應(yīng)用前，先要組織專業(yè)的技術(shù)人員對本工程路面進行勘查。主要是對肉眼可見的病害種類、危害程度、位置進行統(tǒng)計，包括路面產(chǎn)生裂縫的情況、路面下方是否存在脫空現(xiàn)象、是否影響車輛正常行駛等。通過前期對路面病害的判斷，可以為后續(xù)地質(zhì)雷達檢測技術(shù)的應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

3.2.2 選擇檢測點

結(jié)合勘察結(jié)果可知，現(xiàn)階段部分路段路面面板下方存在較為嚴重的脫空現(xiàn)象，在雨天此類路段會發(fā)生唧泥現(xiàn)象。當(dāng)車輛經(jīng)過時路面材料會產(chǎn)生脫落，面板存在翹起的問題。針對此情況，在布置檢測點時，要將此類路段作為檢測點，進行全方位檢測。對裂縫寬度小于3mm的路段，隨機設(shè)置檢測點進行檢測，檢測點的長度要結(jié)合病害程度來設(shè)定。路面面板的連接位置要作為檢測重點，全部進行檢測。檢測點的長度不得低于3m。此外，路面厚度的檢測應(yīng)結(jié)合路面出現(xiàn)磨損、坑槽的位置進行設(shè)定。

3.2.3 調(diào)整參數(shù)

檢測點選擇完成后，采用地質(zhì)雷達檢測技術(shù)對本工程路面的病害程度和路面厚度進行檢測。檢測過程中，先要對不同檢測位置要發(fā)射電磁波的速度、波長進行設(shè)置。電磁波發(fā)射后，技術(shù)人員要詳細記錄每組電磁波反射得到的數(shù)據(jù)，包括振幅、頻率等，再合理地運用公式對檢測結(jié)果進行計算，并將每一次的計算結(jié)果進行詳細記錄，多次計算進行對比，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后對得到的檢測數(shù)據(jù)進行對比分析，選擇符合工程情況的結(jié)果。

3.2.4 數(shù)據(jù)分析

計算得到最終的檢測數(shù)據(jù)后，技術(shù)人員可以借助GSS軟件再次對這些數(shù)據(jù)進行詳細地計算、分析和處理，同時可以借助軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像。

3.3 檢測結(jié)果

3.3.1 路面厚度檢測結(jié)果

通過對檢測點的檢測分析可知，所有的檢測點中，有兩個檢測點的數(shù)據(jù)可以代表本工程公路路面的厚度變化情況。其中檢測點11的實測瀝青路面厚度平均值為19.12cm，實測厚度最大為19.87cm，最小為18.34cm，而檢測點5的實測瀝青路面厚度平均值為18.76cm，實測厚度最大為18.96cm，最小為16.32cm。結(jié)合公路使用年限以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，瀝青混凝土路面的厚度保持在19cm方可視為合格，因此，該公路存在部分路段路面厚度不滿足要求，需要施工單位及時進行養(yǎng)護施工[5]。

3.3.2 路面病害檢測結(jié)果

根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，本次地質(zhì)雷達技術(shù)檢測中，檢測點1至7號的路段中，路面裂縫問題較為嚴重，裂縫深度較大，但并無空洞問題。檢測點18至21號為路面面板連接位置，基本情況良好，未出現(xiàn)脫空現(xiàn)象且未有明顯的其他病害。檢測點9至13號，受雨水腐蝕嚴重，路面面板下方存在多處脫空位置，其他檢測點中，均無明顯脫空現(xiàn)象。雖存在病害，但大體并不影響行車安全，施工單位應(yīng)結(jié)合檢測數(shù)據(jù)，具體制定養(yǎng)護施工方案，及時進行養(yǎng)護。

4 結(jié)語

在高速公路工程檢測過程中，合理利用地質(zhì)雷達探測技術(shù)，可及時發(fā)現(xiàn)公路工程中存在的問題，相關(guān)人員可及時對問題進行上報，然后制定具體的養(yǎng)護措施，減少路面隱藏病害帶來的損失。因此，在今后公路使用過程中，應(yīng)不斷推廣和完善雷達探測技術(shù)并對該技術(shù)進行進一步完善。