无损检测地质雷达技术在公路的应用

马广顺

(黑龙江省工程质量道桥检测中心有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080)

1 工程概况

该工程的设计总里程为9.8 km，属于高速公路的，总计有12座工程项目，在设计中选择使用新奥法来进行施工，并且应用复合衬砌方法。该工程实施的过程中，为了可以及时的发现工程中所存在的问题，决定使用地质雷达无损检测技术实施必要的质量抽查，然后进行整体工程的质量性能确定。下面就是对本次工程中的必要部位检测的过程与结果，通过分析可以确定其是否满足需要。

2 测线布置与检测参数

对施工项目实施质量检测的过程中，要进行必要的测线布置，根据本次工程的需要选择了拱顶、左右拱脚与左右边墙的位置上设置五条检测线，这样就能够从整体角度来判定工程是否存在质量问题。根据工程的需要，使用地质雷达型号为RAMAC/GPR，选用500 mHz屏蔽天线。在质量检测的过程中要控制如下的技术参数：采样的频率为7 005 mHz，共计需要483点，叠加次数为8次，窗口时间为65 ns，应用的是时间触发的方式来进行。

3 地质雷达检测应用

在进行质量检测的过程中，会获取原始检测技术参数。这些数据没有经过任何的加工和处理，利用该数据根本无法判定衬砌的实际情况，所以需要利用专业的地质雷达技术来处理这些原始数据，要对数据进行必要的过滤和加工处理。原始数据在处理中需要经过对波形的加工处理，此时主要采取的方式就是增强有效信号、过滤无效信号，同时还应该有效的降低影响噪音，可以适当的提升图像分辨率，通过了处理之后的数据才能应用到质量检测中。在整个检测的过程中，还需要充分的重视图像判释，该工作主要是通过雷达图像中的正演成果与地质勘探数据来确定，利用这些资料就能够将雷达获取的图像进行有效的分析，最终能够判定该地区是否存在质量问题，并且将最终的检测结果以图形的方式显示出来。

3.1 初期支护厚度检测

天线发射的雷达波，其传播速度非常快，而在所有的波中，空气直达波会在第一时间反射到天线中，然后就是表面波，最后才是混凝土与围岩部分的反射波。围岩和混凝土因为存在较大的性质差异会导致其反射波的能量相差较大，其与反射波能量存在正比关系。雷达波在通过这些位置之后其所反射出现的信号具备较高强度的振幅与连续同相轴的特点，利用该特点能够最终的判定混凝土厚度技术参数，以达到质量检测的需要。

3.2 二次衬砌混凝土厚度检测

围岩和一、二次衬砌存在着非常大的差异，其主要就是因为物理性质相差比较大，这就导致了在整个检测地区中的介电常数相差比较大，尤其是衬砌与围岩结构性质中。在电磁波经过围岩之后的传播中，会出现反射波振幅过快增强的情况存在，此时的视频了也会与所下降。电磁波冲经过不同的界面都会发生反射的作用，并且对于结构不同的位置会呈现出不同的传播速度，在检测的过程中通过判定不同的反射时间与速度数据就能够准确的判定混凝土结构的厚度参数。电磁脉冲在材料中的传播速度是无法准确确定的，所以在检测时间中，需要准确的确定其在各层中的反射时间。在获取了反射时间以及传播速度的参数之火，就能够通过计算确定该结构位置的厚度参数。一次衬砌与二次衬砌施工的过程中必然会存在一定的缝隙问题，此时可以通过雷达图像的分析就能够准确的确定各层的厚度。但是在具体的地质雷达检测过程中，通常都会存在有衬砌与喷射混凝土部分无法准确的分离，图像中也没有明确的反应出来，上述两个部分的结构中工程材料都是混凝土，所以其物性相差非常小，在衬砌部分与喷射部分结合位置处于良好的状态时，电磁波就会在传播中的分界界面不会发生发射的情况，此时在雷达图像中就会显示出分界比较模糊的情况，最终的检测结果准确度也比较差。

3.3 脱空区检测

空气与混凝土材料具备非常明显的区别，其物性相差非常大，所以该两种材料具备不同的介电常数。项目施工阶段，如果在进行衬砌混凝土施工的过程中， 其质量没有达到设计方案的要求， 密实度比较差，所以就导致了混凝土结构中存在较多的缝隙，电磁波在传输过程中经过这些界面时，就会出现比较强的反射信号。对于混凝土结构中所存在的脱空问题越严重，而发射图像中所存在的界面也就会越加的明显。如果地质雷达图像中存在有形状各异的反射波存在，同时其也具备着一定的同轴向特点，则可以基本上判定缝隙的位置在下部位置上，并且随着传输的进行，反射波会逐渐的增强。在检测过程中确定脱空位置大小主要是利用雷达波在洞内行走速度与介电常数等数据来确定。

3.4 钢拱规格与分布

雷达所发出的反射波具备一定的能量，这是最为明显的特点。从电磁波的基础理论分析可以了解到，如果选择使用良性导体，比如金属材料，电磁波在传输过程中遇到该材料之后就会存在有较强的反射，在进行检测的过程中也会出现该现象，而不同的材料之间所存在的反射效果相差比较大。衬砌工程的施工，一般都会要应用钢支撑与钢筋网的材料来进行，这些都是良性导体材料。所以在针对混凝土结构的质量检测过程中，所发射的电磁波在遇到了这些材料之后就会出现较强的反射作用，并且呈现出了连续性的图像。如果在检测的过程中存在有钢拱结构部分，经过图像的分析之后，其主要是以月牙形的图形呈现出来。经过分析雷达图像，能够更加准确的确定钢拱与钢筋的数量，并且结合图像的形状鞥能够判定出钢拱的分布范围，在与设计方案进行对比，以了解该部分结构质量是否能够达到工程的要求。

4 结 语

为了可以更加准确、及时的发现施工项目总所存在的质量问题，必须要应用一项全面、高技术水平的检测技术来进行质量检查，将所存在质量问题的部分及时的进行整改处理。在传统的检测过程中，主要应用的是钻孔取芯、压水检测等方式来进行，这些方法影响着我国几十年的发展，但是却存在精度不准确、操作比较繁琐等缺陷。采用地质雷达检测方式能够更加准确的判定混凝土的厚度尺寸，具备高精度、测试速度快且不会给任何结构造成损坏，所以被大量的使用到我国的建设中，积极的影响着建筑工程技术的发展，极大的促进我国经济与社会的发展。