公路地下界面探测雷达在公路质检工作中的应用研究

牟 勇

（贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州贵阳 550001）

公路地下界面探测雷达在公路质检工作中的应用研究

牟 勇

（贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州贵阳 550001）

针对公路地下界面探测雷达，结合实例，对LTD-R1探测雷达工作原理及其在公路质检过程中的具体应用进行深入的分析，通过数据对比得出该质检方法切实可行、误差低、可靠性高的结论。

探测雷达；公路质检；应用

1 工程概况

十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县大石碑（陕甘界）至天水公路是国家高速公路网福州至银川高速公路的横向联络线的重要组成路段。本项目主线采用全立交、全封闭出入的四车道高速公路标准，设计时速80 km/h，整体式路基宽度24.5 m、分离式路基宽度12.25 m。将公路中某段线路作为主要研究对象，该线路全长15.263 km，由于沿线特殊性岩土发育，主要为松软土，分布范围大，会对公路的路基施工造成一定影响，且从整体上看，该段公路工程地质条件一般，施工难度相对较大，所以为保证公路质量，公路质检尤为重要，经研究决定，本项目采用LTD-R1探测雷达开展公路质检工作。

2 公路地下界面探测雷达

本项目质检工作中选用的LTD-R1探测雷达是一种主要针对公路基层与面层出现的不同程度的破碎、松散、含水以及裂缝等病害实施连续无损检测的机械设备，通过合理的应用，该探测雷达可对实际存在的病害进行定位，并自动统计形成报表，根据探测雷达给出的结果，现场工作人员可以准确掌握公路病害的基本情况与形成原因，进而制定科学合理的养护与施工方案，为保证公路质量打下坚实的基础。

3 应用方法与原理

公路探测雷达属于无伤探测设备的一种，主要通过悬空集能天线，利用发射装置将宽频带雷达波发射到地面，然后再通过接收装置对反射信号进行收集，最后准确记录反射信号，统一绘成图像报表进行显示，使工作人员更加直观的了解公路地下界面的实际情况与存在的病害问题，为及时消除病害，保证公路质量提供可靠依据。

当发射出脉冲以后，就会收集到相应的反射讯号，这一过程称之为时间系列或者是公路扫描记录。随探测雷达在路面上的不断移动，会收集到大量的扫描记录，脉冲发射的频率通常保持在200次/s左右，将这些记录进行集中和统计，即可形成一个十分详细的透视图像。

以面层厚度的计算为例，路面结构层如图1所示。向路面发射的脉冲振幅记为A。探测时，先在公路路面上铺设一个金属板，此时进行探测所得到的反射脉冲与发射时的基本一致，均记为A。然后，取走铺设在路面上的金属板，再对公路进行探测，此时设备收集到的反射讯号振幅记为A0，在得到以上两组数据之后，可通过以下公式对实际的反射系数（R0）进行确定

式中：εr1代表被测公路面层所对应的介电常数，可通过以下公式算出

根据以上公式可以推导出脉冲信号在公路面层中的实际传播速度

式中：C代表光速，取3×108m/s，在求出这一传播速度后，通过计算与统计得出在该速度下信号扫描整个面板所经历的总时间ΔT1，则可算出被测公路面层厚度

在得出第一个面层的厚度后，根据这样的方式即可算出第二个面层的厚度，但此时的反射系数需要与损失系数相乘。损失系数（1-R02）代表从该层反射至地面的信号在透过上一个面层时的消耗，则有

据此可以得出

被测公路第二面层所对应的介电常数为

根据以上公式可以推导出脉冲信号在公路第二面层中的实际传播速度

式（8）中，C代表光速，取3×108m/s，在求出这一传播速度后，通过计算与统计得出在该速度下信号扫描整个面板所经历的总时间ΔT2，则可算出被测公路面层厚度

4 公路地下界面探测雷达在公路质检中的实际应用

质检线路全长15.263 km，主要检测对象为沥青面层，对其实施四次标定，具体标定结果如表1所示。

表1　公路沥青路面质检标定结果

由表1可以看出，借助LTD-R1探测雷达得出的沥青面层计算厚度与芯样厚度几乎相同，四组标号的平均误差为1.92％，满足公路质检要求，将1 km作为检测单位，对全线路实施质检，质检结果如表2所示。

表2　全线沥青面层厚度质检结果

由全线沥青面层厚度质检结果中可以看出，正反双向质检结论均接近于标准值（20），最大误差不超过1.0，说明具有极高的准确性，基本可以真实反映出面层的实际情况。

5 施工注意事项

5.1设计调整

高等级公路的沥青面层通常有2～3层，在实际情况中，基层厚度的容许误差相对较大，所以中下两层的厚度较不均匀，因此施工中应对其进行准确检测，可采取适度调整上层厚度的方式来满足公路设计要求。

5.2优化面层用料计算

为杜绝偷工减料现象的发生，需要对面层材料的实际用料进行准确计算，并规范保管以及取料等工作，进而为探测雷达质检提供可靠的基础依据。

5.3加强面层厚度控制

传统的钻孔取芯检测法存在很大的随机性，使得施工单位有机可乘忽视了对面层厚度的管理和控制，为节约施工成本，提升自身利润，面层的厚度往往较薄。然而，如果使用探测雷达取代传统的钻孔取芯检测法，不仅检测效率、准确度大幅提升，而且还具有连续性高密度检测特点，可以间接起到督促施工单位严格控制面层厚度的作用，对于公路质量的提升十分有利。

5.4无损检测

除了具有较大的随意性，钻孔取芯势必要对公路进行破坏，后期需要进行修补，费时费力。但探测雷达的应用，不会对公路造成任何损坏，真正实现了无伤检测。

［1］ 王加弟，林乐强.公路地下界面探测雷达在公路质检工作中的应用［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，2005，（3）：45-46.

［2］ 由广明，刘学增，汪成兵.地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用［J］.公路交通科技，2007，（8）：92 -95.

［3］ 赵建三，郭云开，唐平英，吴军，彭铁军.探地雷达在公路路基质量检测中的应用研究［J］.长沙交通学院学报，2003，（1）：25-30.

U416.1

C

1008-3383（2016）09-0030-02

2016-01-21

牟勇（1988-），男，重庆人，助理工程师，主要从事公路检测工作。