雷達(dá)檢測技術(shù)在市政工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用分析

蔣建軍

（中大智能科技股份有限公司，湖南 長沙 410200）

市政工程項(xiàng)目在實(shí)際實(shí)施期間呈現(xiàn)出施工項(xiàng)目繁雜、施工場地狹小等特征，且會(huì)對城市交通體系的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定程度的影響，提升了市政工程的難度。在市政工程施工期間，保護(hù)地下構(gòu)筑物、遷改管線等情況較為常見。出于保障各項(xiàng)設(shè)施有序運(yùn)行的目的，需要對市政工程施工質(zhì)量及地下區(qū)域的實(shí)際情況加以檢測。在此之中，憑借檢測效率高、檢測結(jié)果精準(zhǔn)、無需破壞檢測區(qū)域等優(yōu)勢，雷達(dá)檢測技術(shù)在市政工程質(zhì)量檢測之中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

1 雷達(dá)檢測技術(shù)概述

1.1 雷達(dá)檢測技術(shù)簡介

依托于電磁波的物理性質(zhì)，借助對電磁波的持續(xù)發(fā)射和接收完成檢測工作，此類技術(shù)即為雷達(dá)檢測技術(shù)。雷達(dá)內(nèi)部的固體共振腔是發(fā)射電磁波的主要工具，通過雷達(dá)向地面發(fā)射電磁波之后，電磁波將會(huì)被傳播到地下，在這一過程中，電磁波會(huì)被反射回雷達(dá)中，雷達(dá)在接收返回的電磁波后，可以憑借分析儀器的運(yùn)用，分析反射回的電磁波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)地層中信息的獲取。一般來說，雷達(dá)檢測所發(fā)射的電磁波通常具備較高的頻率，能夠達(dá)到GHz級(jí)別，且采樣所用的電磁波頻率也處于較高水準(zhǔn)，往往需要達(dá)到MHz 級(jí)別以上。當(dāng)將雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用到市政工程中時(shí)，檢測工作的進(jìn)行無需破壞土體，即可以實(shí)現(xiàn)有效檢測，且具體操作的難度較低，能夠做到直接成像觀察，獲取更直觀的檢測結(jié)果。借助電磁波反射可以獲取到具備較高精度的目標(biāo)物體坐標(biāo)。從20 世紀(jì)90 年代開始，雷達(dá)檢測技術(shù)已經(jīng)在我國的工程檢測之中實(shí)現(xiàn)了有效運(yùn)用，并取得了理想的應(yīng)用效果。

1.2 雷達(dá)檢測技術(shù)工作原理

當(dāng)所處的傳播介質(zhì)不同時(shí)，電磁波的傳播速度也會(huì)呈現(xiàn)出一定的差異，而在相同的傳播介質(zhì)中時(shí)，電磁波的傳播速度同樣一致，正因如此，能夠借助該原理對電磁波在地上和地下的回射波接收的具體時(shí)間差進(jìn)行計(jì)算，從而確定更加精準(zhǔn)的待測物體位置坐標(biāo)。在計(jì)算時(shí)，可采取如下公式：

在式（1）之中，H所表示的含義為待測物體的位置；V所表示的含義為電磁波在地層中的傳播速度；ΔT所表示的含義為電磁波在地上和地下的回射波接收的具體時(shí)間差。在計(jì)算電磁波在地層中的傳播速度時(shí)，可以依托于介電V常=C數(shù)/ε加以計(jì)算，具體公式如下：

在式（2）中，C所表示的含義為電磁波在空氣中的傳播速度，這一數(shù)值通常將其近似為3×105kVm =/ sC；/ε所表示的含義為介電常數(shù)。此外，反射回的電磁波的振幅與反射系數(shù)之間呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)電磁波所處的傳播介質(zhì)屬于低損耗類型時(shí)，此類介質(zhì)中電磁波的反射系數(shù)可以用如下公式表示：

在式（3）中，r所表示的含義為低損耗介質(zhì)中電磁波的反射系數(shù)；ε1+和+ε2所表示的含義為兩種傳播介質(zhì)的介電常數(shù)。從式（3）中可以看出，如果電磁波所處的兩種介質(zhì)本身的介電常數(shù)存在較大的差異，將會(huì)存在較大的反射強(qiáng)度，且差異越大，反射強(qiáng)度越高，與此同時(shí)，如果介質(zhì)本身的導(dǎo)電性和電磁波的頻率越高，實(shí)際的穿透深度將會(huì)更低。圖1 所示為雷達(dá)檢測技術(shù)的原理。

圖1 雷達(dá)檢測技術(shù)原理

2 雷達(dá)檢測技術(shù)特點(diǎn)及在市政工程質(zhì)量檢測中應(yīng)用的意義

2.1 雷達(dá)檢測技術(shù)的特點(diǎn)

雷達(dá)檢測技術(shù)主要是借助高頻的脈沖電磁波對地下所有介質(zhì)的分布情況進(jìn)行查驗(yàn)?，F(xiàn)階段，這一技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)呈現(xiàn)出不斷拓寬的趨勢，其中的主要原因之一即為其本身具備較為可觀的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面。第一，雷達(dá)檢測技術(shù)在對市政道路工程的路面進(jìn)行檢測時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)無損化，在不對檢測區(qū)域造成損毀的前提下完成連續(xù)的勘探工作，相較于常規(guī)的需開挖檢測形式而言，這種檢測技術(shù)無需進(jìn)行檢測后的修復(fù)處理，實(shí)現(xiàn)了成本和人力的充分節(jié)約。第二，雷達(dá)檢測技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間具備較高的查看功率，檢測過程中所使用的雷達(dá)勘探器能夠?qū)崿F(xiàn)收集數(shù)據(jù)到借助數(shù)據(jù)生成雷達(dá)圖的全過程，且相關(guān)設(shè)備的操作難度相對較低，收集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)也具備較為理想的敏捷性。第三，雷達(dá)檢測技術(shù)具備較高的查看精度和較寬的勘探頻帶，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以獲取較高的勘探精度，且能夠在檢測活動(dòng)中引入信息處理技術(shù)。第四，雷達(dá)檢測技術(shù)在應(yīng)用到檢測工作中時(shí)具備良好的抗干擾性能。雷達(dá)之中存在屏蔽天線，所以在運(yùn)用時(shí)能夠有效規(guī)避其他電磁波的消極影響，僅對勘探信號(hào)進(jìn)行接收，保證檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.2 雷達(dá)檢測技術(shù)在市政工程質(zhì)量檢測中應(yīng)用的意義

現(xiàn)階段，市政工程施工期間的質(zhì)量無損檢測中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)檢測技術(shù)的充分引入，這一技術(shù)形式一方面能夠促使工程竣工質(zhì)量驗(yàn)收速度得到有效提升，另一方面，還可以為相關(guān)主體提供科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，防止人為干擾和取樣偏差等不良因素對檢測環(huán)節(jié)帶來消極影響。相較于鉆孔取芯技術(shù)而言，雷達(dá)檢測技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中不會(huì)對工程結(jié)構(gòu)造成損毀，能夠?qū)Π逑旅摽盏惹闆r進(jìn)行全面檢測，如此一來，施工人員即可以以實(shí)際的情況作為基礎(chǔ)，采取針對性措施及時(shí)解決工程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)市政設(shè)施使用壽命的有效延長。雷達(dá)檢測技術(shù)既能夠檢測電力管線、給排水系統(tǒng)、隧道等施工項(xiàng)目的質(zhì)量，同時(shí)還可以檢測市政道路瀝青混凝土面層的鋪設(shè)效果?？傮w而言，雷達(dá)檢測技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用可以為工程建設(shè)質(zhì)量的提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，加快城市化發(fā)展進(jìn)程，減少質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率。

3 市政工程質(zhì)量檢測中雷達(dá)檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

市政工程的建設(shè)質(zhì)量與城市居民的生活存在著緊密聯(lián)系，正因如此，針對市政工程的建設(shè)質(zhì)量開展檢測工作至關(guān)重要，其中，雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用可以產(chǎn)生積極效果，可以有效加快檢測效率，并獲取精準(zhǔn)的檢測效果。具體來說，市政工程質(zhì)量檢測中雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)層面。

3.1 探測地下管線中的應(yīng)用

為了明確市政地下管線的鋪設(shè)質(zhì)量，從而根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整，保證市政管網(wǎng)的有序運(yùn)行，需要注重地下管線的探測。在實(shí)際運(yùn)用雷達(dá)檢測技術(shù)探測地下管線時(shí)，首先需要在道路的橫斷面之上進(jìn)行檢測線的創(chuàng)建。在檢測期間，應(yīng)用掃描模式，獲取相應(yīng)的雷達(dá)圖，并細(xì)致處理接收到的信號(hào)，對雷達(dá)圖之中地下管線的具體位置進(jìn)行觀察。在此之后，可以以探測到的地下管線數(shù)據(jù)作為依據(jù)，將其輸入到Auto CAD軟件之中。通過這種形式，能夠使得工作人員明確掌握地下管線的分布情況。此后，憑借不同傳播介質(zhì)中電磁波傳播速度存在差異的基本原理，對雷達(dá)檢測圖進(jìn)行觀察，明確管線系統(tǒng)鋪設(shè)的問題，在此基礎(chǔ)上及時(shí)調(diào)整，優(yōu)化地下管線布設(shè)質(zhì)量，保證城市管網(wǎng)的有序運(yùn)行。

3.2 探測道路不明沉陷中的應(yīng)用

市政道路建設(shè)是市政工程中較為常見的施工項(xiàng)目，不過就實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，一些市政道路會(huì)出現(xiàn)沉陷的情況，對行人和車輛行駛帶來了較大的威脅。相關(guān)單位在處理時(shí)往往需要掌握導(dǎo)致道路沉陷的原因，從而在處理和今后的道路施工中避免此類現(xiàn)象的產(chǎn)生，但這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)一般會(huì)面臨較多的困難。在雷達(dá)檢測技術(shù)的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位檢測市政道路的目的，并依托于數(shù)據(jù)分析的手段，確定導(dǎo)致道路不明沉陷的根本原因。例如，雷達(dá)檢測技術(shù)能夠?qū)κ姓缆芳捌渲苓咁A(yù)埋的雨水管道進(jìn)行監(jiān)測。如果雨水管道損壞，將會(huì)導(dǎo)致雨水滲透情況的產(chǎn)生，長此以往，將會(huì)對道路的穩(wěn)定性能造成破壞，出現(xiàn)空腔的情況，加之來往車輛的荷載作用，最終導(dǎo)致道路沉陷。在這種情況下，通過雷達(dá)檢測技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)發(fā)現(xiàn)雨水管道的損害，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)開展修復(fù)工作，維護(hù)道路的穩(wěn)定性，避免沉陷情況的出現(xiàn)及進(jìn)一步發(fā)展。

3.3 檢測路基病害中的應(yīng)用

當(dāng)檢測市政道路與橋梁工程的臺(tái)背填土病害時(shí)，出于獲取更精準(zhǔn)檢測結(jié)果的目的，并有效避免可能存在的電磁干擾雷達(dá)檢測技術(shù)的運(yùn)用效果，通常需要選用屏蔽天線開展檢測工作，這類天線的頻率為250 MHz。在布設(shè)屏蔽天線時(shí)，分布間距為38 mm，采樣率可以達(dá)到0.4 ns。在設(shè)計(jì)檢測線時(shí)，可以采取沿市政道路方向設(shè)置的形式，并在其中進(jìn)行滾輪觸發(fā)的應(yīng)用。在使用雷達(dá)檢測技術(shù)實(shí)際開展檢測工作時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，如果路基中填土的密實(shí)性較差，則在雷達(dá)圖之中將會(huì)表現(xiàn)出紊亂的情況，無法形成呈連續(xù)狀態(tài)的同向軸，在一些情況下，還會(huì)出現(xiàn)無法識(shí)別的現(xiàn)象。這類路基病害會(huì)成為引發(fā)脫空、沉陷的原因。在雷達(dá)圖之中，沉陷病害會(huì)呈現(xiàn)為扭曲狀、下凹、不連貫的同向軸，上凸的同向軸則代表道路發(fā)生了脫空的現(xiàn)象，而倘若同向軸表現(xiàn)為斷裂、不連貫的狀態(tài)，則可以判定為道路密實(shí)程度不足。

3.4 檢測道路瀝青面層中的應(yīng)用

在對瀝青混凝土道路的路面進(jìn)行檢測時(shí)，了解瀝青面層厚度是檢測的主要指標(biāo)。在實(shí)際運(yùn)用雷達(dá)檢測技術(shù)檢測路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，通常需要將市政道路對的設(shè)計(jì)方案作為對照。例如，如果某一段市政道路的瀝青面層設(shè)計(jì)厚度為150 mm，為了檢驗(yàn)實(shí)際的施工效果是否達(dá)到了150 mm，即可以引入雷達(dá)檢測技術(shù)，在檢測時(shí)，需要借助2 GHz 的空隅天線。將天線安裝在行駛的車輛中，這樣一來，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成一段距離較長的路線的檢測。在檢測期間，需要選取兩個(gè)檢測位置，開展鉆芯取樣，做好雷達(dá)波速校準(zhǔn)工作。在確定路面結(jié)構(gòu)樣品的實(shí)際厚度之后，還可以獲取到校準(zhǔn)后的雷達(dá)波速。通過雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用期間開展的雷達(dá)圖像處理、分析和檢測工作，可以獲取被檢測路段瀝青面層厚度的極值，此后，可以將設(shè)計(jì)方案中的瀝青面層厚度與實(shí)際施工厚度進(jìn)行對比，對實(shí)際施工厚度的合格率加以計(jì)算，如果差異較大，需要落實(shí)有效的整改措施。

3.5 檢測道路路面性能中的應(yīng)用

在市政道路工程中，路面性能能夠直接決定行車和行人的體驗(yàn)，因此，需要針對道路路面性能開展檢測，這也是雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。在這項(xiàng)檢測內(nèi)容之中，需要注重如下三個(gè)方面：

第一，確定出測點(diǎn)。在市政道路工程的施工現(xiàn)場中，勘察工作是工程開展的重要基礎(chǔ)，如果在勘察期間發(fā)現(xiàn)道路面板存在脫空情況，且有大型車輛在該路段表面形式，將會(huì)導(dǎo)致地面晃動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因來源于多個(gè)層面，例如面板翹起、施工材料質(zhì)量不過關(guān)等。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)與道路的實(shí)際情況加以有機(jī)結(jié)合，同時(shí)借助雷達(dá)檢測技術(shù)，確定恰當(dāng)?shù)某鰷y點(diǎn)，開展道路檢測工作。第二，設(shè)置適宜的數(shù)據(jù)參數(shù)。常規(guī)情況下，當(dāng)使用雷達(dá)檢測技術(shù)對市政工程的質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，確定檢測范圍是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，這將會(huì)決定檢測工作的實(shí)際深度，為此，檢測人員需要當(dāng)對雷達(dá)檢測技術(shù)應(yīng)用期間的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)地調(diào)整。在分析檢測結(jié)果時(shí)，還應(yīng)當(dāng)發(fā)揮測算手段的作用，生成更詳細(xì)的檢測數(shù)據(jù)信息結(jié)果。第三，全面分析雷達(dá)數(shù)據(jù)。當(dāng)雷達(dá)檢測技術(shù)在應(yīng)用之后獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，能夠借助技術(shù)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與此同時(shí)，還需要再次處理檢測出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為前、后檢測數(shù)據(jù)相符合提供保障。根據(jù)測算出的信息，還能夠判定道路面板之下是否存在脫空、空洞、裂縫、斷板等情況，從而采取針對性措施進(jìn)行修復(fù)，保證市政工程的施工質(zhì)量。

4 總結(jié)

綜上所述，在當(dāng)前市政工程數(shù)量愈發(fā)增多的背景下，針對工程施工質(zhì)量開展檢測工作必不可少，能夠幫助相關(guān)單位全面、及時(shí)地了解市政工程的實(shí)際建設(shè)情況，并根據(jù)存在的問題加以整改，為居民提供更加舒適的生活環(huán)境。雷達(dá)檢測技術(shù)在工程檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用能夠獲取較高的檢測精度，實(shí)現(xiàn)被檢測事物位置坐標(biāo)的精準(zhǔn)確定。同時(shí)，還能夠?qū)κ姓こ讨写嬖诘牟『ψ龅接行綔y，為整改工作的落實(shí)提供基礎(chǔ)?？傮w而言，這一技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)槭姓こ藤|(zhì)量保障創(chuàng)設(shè)良好的支撐條件，促使工程質(zhì)量得以優(yōu)化。