高速公路路基路面无损检测技术

杨昌贵

(贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550008)

高速公路路基路面无损检测技术

杨昌贵

(贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550008)

将探地雷达作为主要研究对象，结合某高速公路实际情况，在交代探地雷达基本检测方法与适用范围的基础上，从数据的采集与处理角度入手，对探地雷达技术实际应用进行深入分析，最后通过验证及实践得出不同层位平均厚度可以满足设计及规范要求，但仍需注意与其它方式联合使用以消除误差，提高检测精度的结论。

高速公路；路基路面；无损检测；探地雷达

1 工程概况

某该速公路建在山岭重丘段，路段存在多处连续转弯与陡坡。近几年伴随我国公路交通量不断增加，特别是重型载重汽车在上坡段缓慢行驶，而下坡段超速行驶或刹车失灵，大幅增大事故发生率，对公路行车安全及通行能力均造成严重影响。所以在去年年底完成了紧急避险车道的修建任务。根据设计要求，按由上至下的顺序，爬坡车道分为以下几种结构：厚度为5 cm的改性沥青面层；同步碎石封层；厚度为28 cm的沥青冷再生层；厚度为20 cm的水稳碎石基层；厚度为20 cm的水稳碎石底基层；厚度为80 cm的砂砾石路床。

2 探地雷达检测

2.1 检测方法

探地雷达作为典型无损检测技术可在公路检测领域应用，根据地下介质、土质与岩层在介电常数等方面存在的差异，并将不同物质所存在的电性差异视作测试进行的前提，形成一个反射界面，对地下物体实际情况进行探测。

根据地面接收到的回波时间及特性，能对地下介质深度及变化情况进行判别。在公路路基路面中，每个结构层都有着不同的电性，这为探地雷达的应用奠定了基础。通过对数据的深入处理，在对电磁波表现出的动力学特征实施分析时，对电性发生突变的节点的实际埋藏深度进行反演，即可对其开展定性与定量解释。基于此，在探地雷达的支持下，可对路基路面发生的沉陷与溶洞等进行探测，掌握它们的分布规律、深度与大小，以此为后续的治理工作提供数据支持。

按天线种类的不同，可将公路检测用探地雷达分为地面耦合天线与空气耦合天线两种。其中，地面耦合天线正常情况下的工作频率可稳定在30～1 000 MHz范围内，垂直分辨率高且探测深度大。然而，由于在路面测试过程中需要和地面直接接触，所以采集数据的速度较慢，无法满足快速检测要求；而空气耦合天线正常情况下的工作频率为0.5～2.5 GHz，具有高效、瞬时与分辨率高等特征。在路面状况的评价工作中，经常会用到空气耦合天线。

2.2 适用范围

可用在路面下方存在一定隐患与问题的公路，作为主要检测手段。除此之外，还能在工后维修及检测过程中，对不同结构层实际厚度实施检测时应用，作为综合评价的数据来源和检测手段。探地雷达通过对路面下方10～30 m深度范围内的扫描，除了能对潜蚀洞穴、黄土陷穴与古墓等进行探测，还能探测出地下暗河与溶洞。

3 探地雷达技术实际应用

3.1 数据采集和处理

根据本工程现场的实际情况，采用探地雷达对北部爬坡车道进行探测，探测内容主要为该车道的路基路面实际厚度。由设计资料可知，该车道总长为1.4 km，于车道中线布置测线。探地雷达选用TerraSIRch SIR-3000探地雷达，配合地面耦合天线，其频率为400 MHz，选定距离测量的应用模式，按3 m的间距进行打标，采样点的总个数为512个，记录长度及介电常数分别为50 ns和4。

数据处理主要由RADAN软件进行。导出现场测试得到的数据之后，按以下流程进行处理：水平刻度调整→叠加→抽道→加密→反射波信号具体位置确定→调整信号的延时信息→介电常数的设定与调整→振幅增益调整→水平分析→除去干扰→叠加→滤波→输出。在得到最终成果之后，需对其进行解释。

3.2 检测结果与分析

高路段某处再生层及面层实际厚度采用钻孔标定的方法进行检测，检测结果显示二者总厚度在35.7 cm左右，在探地雷达图像中截取次部分对应点位的发射波信息，如其双程走时为11.9ns，据此采用以下公式对再生层与面层对应的电磁波实际波速进行计算：

v=2h/Δt

(1)

式中：v表示电磁波波速；h表示采用钻孔标定方法得出的总厚度；Δt表示双程走时。经计算，再生层与面层对应的电磁波实际波速为0.06 m/ns。

将施工资料作为依据，水稳底基层与基层对应的电磁波实际波速均采用经验值，即0.08 m/ns，据此算出基于探地雷达的各层实际厚度(检测结果)，如表1所示。然后借助探地雷达技术提出的交互式解释定义，对这一检测结果进行解释。

由表1检测结果可知，通过计算获得的不同层位平均厚度可以满足设计及规范要求，标准差的最大值为0.066 m，但是这一施测段的水泥碎石稳定底基层局部无法满足设计要求。考虑到钻孔的过程必然会对路面造成一定程度的破坏，所以此次检测工作仅在一处钻取一份钻芯样品，由此对探地雷达的实际波速进行标定，所以在检测的准确度方面该方法可能存在一定误差。

表1 基于探地雷达检测的各层实际厚度

4 结束语

通过对探地雷达图像的处理，能得出的直观清晰的分层图像，直接反映出路基路面整体结构划分，达到连续、无损、高效和精准检测的目的。在实际检测过程中，为进一步提高检测准确度，应注意和其他检测方式的联合应用，如钻芯法等。

[1] 侯志锋，王冕，麻斌.谈高速公路路基路面无损检测技术[J].山西建筑，2013，(3):141-142.

[2] 姜越川.高速公路路基路面无损检测技术[J].中华建设，2013，(10):168-169.

[3] 卢颖.谈高速公路路基路面无损检测技术[J].门窗，2014，(10):117.

U415.5

C

1008-3383(2017)09-0180-02

2017-08-01

杨昌贵(1989-)，男，贵州雷山人，助理工程师，研究方向：公路工程。