公路检测中雷达无破损测试的应用

马春亮

（河北通宇建筑工程有限公司，河北 张家口 075000）

0 引言

雷达无破损测试技术通过天线向地下发射高频电波，在对地下介质进行检测的过程中，将相关信息通过电磁波进行传播，经过接收和反馈等相关流程，在反射电波的强度和振幅特征中充分呈现信号差异，并且利用具体图像，将地下结构、介质位置和其他情况进行准确反馈。

1 工程概况

以我国某公路为例：

该公路属于国家一级公路。使用我国自行研制生产的LTD-2100 公路路基路面检测雷达，对该公路的两个路段进行检测，如图1 所示。在检测沥青面层厚度的过程中，进行雷达无破损测试，雷达天线的频率始终保持在1.5GHz 以上。在明确距离标定之后，安装天线并开机预热，为后续各项测量工作的有效开展做好准备。

图1 LTD-2100 公路路基路面检测雷达

2 雷达无破损测试技术在公路建设中的应用

2.1 应用原理

在开展公路建设工作的过程中，雷达无破损测试技术主要应用原理是向地下以脉冲形式发射电磁波，电磁波在传播过程中遇到不同介质时，会在其交界面上产生强烈反射异常信号，从而对公路病害进行有效检测。其中，探地雷达主要是以对地表发射天线的方式，在宽频带、短脉冲方式的作用下，向公路路面内部结构中发射高频电磁波。当电磁波在地层中不断传播并且遇到电性差异分界面、物性差异分界面、孔洞介质时，会形成对应的反射界面，此时地面接收天线会将反射的电磁波全部接收，然后针对时间阈中的回波、波长、振幅进行分析以及确认，并且将最终结果呈现在显示装置中，有效确定双程走势。地层中的介质电磁波与空气相比，具有较为明显的衰减特性，再加上非金属物体与周围介质之间不存在较大差异，相比于金属物体，具有较小的目标反射光能量，地质自身的多解性也比较明显，因此，导致地层中的电磁波具有较高复杂性。

电磁波传播理论与弹性传播理论有较多的相似特征。比如，拥有同一形式的波动方程，在对具体资料进行处理和分析的过程中，要充分应用运动波两种波形具有较高相似性这一特征。雷达无破损测试凭借自身具有的多元化优势，在公路路面监测工作中的应用频率越来越高。利用固定间距方式，同时移动接收天线以及发射天线，就能将测试雷达时间的平距剖面图相关内容呈现出来。经过对相关内容的处理，能够获得深度平距正面图。在此基础上，通过与振幅频率、图像相同轴形状等因素的充分整合，就能得到公路路面的最终情况。

根据雷达横向的剖面情况，对反射界面或目的体的情况进行判断时，雷达探测深度、雷达探测分辨率、雷达天线中心频率之间具有密不可分的联系，当雷达频率越高时，对应的探测分辨率就会随之提升，具体穿透深度也越来越深。公路路面检测结果相关的媒介介质电磁种类以及具体参数见表1。

表1 公路路面检测相关的媒介介质电磁参数

2.2 应用要点

2.2.1 应用雷达无破损测试技术检测公路病害隐患

在对公路病害隐患进行检测的过程中，应用雷达无破损测试技术，能够确保最终检测结果具有较高的准确性。在对公路路面存在的脱空以及空洞问题进行识别时，容易发生脱空病害问题的公路类型主要以刚性路面为主，相比周边介质，在介电特性方面，结构层中的空洞和脱空现象具有明显差异，保存较为完整的空洞的电阻率特性较高。应用雷达无破损测试技术对公路路面脱空病害的识别，主要是利用反射信号时间。在空洞的影响下，反射信号会产生反射波，在明确掌握反射波时间的基础上，通过计算就能得到空洞深度和脱空深度。

2.2.2 应用雷达无破损测试技术识别公路沥青剥落层

在识别公路沥青脱落层的过程中，沥青层的剥落程度与含水量之间具有密不可分的联系。当沥青层中的含水量较高时，沥青与集料之间的黏连程度大幅度降低，导致沥青剥落问题。在对旧公路路面进行铺设的过程中，必须明确掌握公路路面沥青的剥落情况。如果沥青层不存在剥落问题，在雷达测试结果的回波中会存在两个波峰，其中一个波峰出现在路表，另一个波峰出现在基层和沥青层界面；如果沥青层存在剥落问题，在雷达测试结果的回波中只存在一个波峰，出现在基层界面的反射以及路表反射之间。当沥青的剥落度出现增大趋势时，波峰也会随之提高，从而准确识别出公路路面沥青剥落层的具体位置。

2.2.3 控制雷达无破损测试质量的有效措施

应用雷达无破损测试技术对公路路面病害进行检测时，由于存在众多影响因素，导致最终检测结果的准确性受到了严重影响。公路路面的介质种类具有多元化特征，具体结构极为复杂。因此，在应用雷达无破损测试技术的过程中，必须不断提升实际操作的水平，合理运用和准确操作探地雷达。提高相关工作人员的专业能力和综合素养，严格按照雷达无破损测试技术标准执行，从根源解决探测结果误差较大的问题。

在开始测试之前，必须确保各项准备工作全面落实。明确掌握测点之间的距离，严格按照标准对时间窗口以及调节波形进行操作，确保测试得到的数据参数能够将公路路面的实际厚度准确呈现出来，为路面病害整修工作提供有效的参考依据。比如，在对地面零点进行确定的过程中，要对表面所处位置进行判断；为了确保获得的电磁波和面层传播时长具有较高的准确性，在收发天线下端放置一块重金属，并且当显示屏出现较强的全反射波形之后，拿掉金属。另外，还要采取多样化的有效措施，加强对路面介电常数的关注，提高路面厚度测量结果的准确性，明确底界面回波情况，这样才能从全方位入手，提高雷达无破损测试技术的质量。

3 雷达无破损测试技术在公路检测应用中的注意事项

在我国现代化科学技术水平不断提高的背景下，雷达无破损测试技术在公路检测中的准确性不断提升，在检测路面沥青混凝土状态的过程中发挥着不可替代的作用。为了提升雷达无破损测试设备的适用性和正确性，不仅要彻底摒弃传统的取芯测试方法，而且还要积极修正常规性检测方法。

第一，加强对工程路面检测厚度的合理调整，对路面表层厚度展开精确测量，严格控制施工过程中路面底层、中层、上层的厚度。为了避免误差产生，通常情况下，会将路面分为三层进行合理调整，从根源解决不均匀现象的发生。与此同时，检测部门要加强对检测工作的管理力度，对路面的基本厚度进行严格控制，最大程度减少路面厚度不均匀导致检测结果缺乏准确性的情况。另外，杜绝一切侥幸心理和不负责任的行为，对每一项检测程序给予高度重视，降低错误操作的发生概率。通过分析能够知道，该路段路面检测厚度的平均值分别为119.55mm、119.68mm，得到的单点合格率为100%，与现场取芯测试的结果相同。

第二，公路沥青路面在长时间的使用过程中，为了充分适应不断提高的车速以及不断优化的道路等级，所承受的负荷必然会越来越大。在公路路面进行检测的过程中，主要是对混凝土结构的厚度进行检测，在确保公路路面沥青厚度的基础上，采取各种修复方法，保证沥青路面满足公路交通荷载的要求。在此基础上，对两个路段分别使用电磁脉冲措施，分别记录电磁脉冲的发射时间和传播速度，得到两个路段的路面结构层厚度。在此过程中，重点检测两个路段路面结构层面回拨时间，得到不同路段路面结构层的电磁波和短波速度，从而判断这两个路段路面质量是否能够达到标准。

第三，在对路段进行路面危害检测的过程中，通过对局部沥青脱落情况的详细分析，雷达无破损测试技术能够运用低电阻特性，对获取的反射信号加以利用。比如，混凝土和空气的界面反射会在脱空现象中形成反射波，在反复叠加之后呈现出一正一负的特征。然后，确定两条反射弧在反射过程中具体相位的时间差，计算得到该路面的空洞深度和脱空深度。在公路检测工作中，有效落实雷达无破损测试技术的相关措施，不仅能够准确掌握测试路段路面的厚度，而且还能提高公路的施工质量，延长公路的使用寿命。

4 结语

在传统公路检测工作中，通常采用钻孔取芯的方式，不仅工作量较大，而且还会在一定程度上对公路造成破坏。将雷达无破损测试技术合理应用到公路检测工作中，不仅能够使公路检测结果具有较高的精准性，检测工作的质量和效率得到大幅度提高，而且还能最大程度降低对公路的损害，确保公路工程的整体质量保持在最佳状态。因此，相关人员不仅要对雷达无破损测试技术的重要性给予正确认知和高度重视，还要结合具体路面情况，对雷达无破损测试技术进行不断优化与完善，提高雷达无破损测试技术的适应性和可行性，为公路运行安全提供良好保障。