地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用

2023-01-09郭杨

交通世界 2022年12期

关键词：检测点雷达厚度

郭杨

（衡水中科公路工程试验检测有限公司，河北衡水 053000）

0 引言

地质雷达检测技术具有简单高效、无损检测、检测信息全面、直观的优点，在公路检测工作中应用广泛。但由于该检测技术目前仍处于完善阶段，相关单位仍需加大对地质雷达检测技术的研究力度。

1 地质雷达检测技术的应用

1.1 路面厚度检测

（1）传统高速公路路面厚度检测主要是通过钻芯取样或挖坑的方式检测，此类检测方法检测效率低、周期长、准确性差，且会对原公路路面造成破坏，影响路面结构的完整性，而地质雷达检测技术的应用，有效改善了此类现象。地质雷达检测技术可以在不破坏路面结构的情况下，完成检测工作，且检测基本由机械设备来完成。与传统检测技术相比，检测速度明显变快，准确性也大幅提升，因此，可以有效保证公路的检测质量，为路面厚度检测提供可靠的数据支撑[1]。

（2）根据我国高速公路路面厚度检测的标准可知，高速公路的路面厚度应保持在20cm左右，允许的检测误差为±1cm。在应用地质雷达检测技术对普通高速公路路面检测时，应将分辨厚度控制在其子波波长的1/4，将其传播速度控制在10cm/ms左右，然后通过相应的计算公式，可以得知地质雷达检测采用的中心探头要大于900MHz，方可实现将高速公路路面厚度检测的误差控制在±1cm以内的目标。

1.2 路面病害检测

（1）高速公路在使用过程中，需要长期承受车辆向下传递的压力荷载。尤其是运输货物的货车或者大型客车对公路造成的荷载压力更大，如公路长时间在高荷载的作用下运营，则路面就会因荷载的作用出现裂缝、车辙、坑槽等不同程度的病害。为解决此类问题，需定期对高速公路进行检测分析，然后结合检测结果进行养护，为在不影响交通正常运行的情况下完成检测，施工单位多采用地质雷达检测技术对路面病害进行分析[2]。

（2）利用地质雷达技术检测高速公路路面病害，可以对病害产生的位置、类型、程度进行分析，同时可以向技术人员提供清晰的路面病害图像，然后利用雷达的波动性对病害情况进行分析和采集数据，最后技术人员结合得到的病害图像和检测数据，对路面病害产生的原因、可能带来的危害进行研究，并针对性地制定养护施工方案。

1.3 路基缺陷检测

路面产生轻微的裂缝、车辙等病害一般都在公路表面，有些无需进行检测，便可直接得知其病害程度，进行养护施工。但很多时候，路面病害处理完成后，公路投入运营没多久又会产生新的病害，这主要是由于公路路基病害所引起。路基处于肉眼无法直接观察到的位置，一旦出现沉陷、空洞等病害，可以直接反射至路面，使路面出现坑槽、裂缝。因此，施工单位要在不影响交通运行的情况下，完成路基病害检测，就可以采用地质雷达检测技术。该技术可以明确路基的缺陷位置，帮助技术人员找出缺陷原因，制定具体的养护方案，进行局部的施工处理，以避免大面积封闭交通养护施工，为企业减少不必要的施工环节，节省养护资金[3]。

2 工程概况

某高速公路工程，设计全长23.8km，设计为双向四车道，于2012年底完成施工并投入使用，至今已使用8年。由于当地经济的发展，该公路承受的行车荷载逐渐增加，导致现阶段公路路面已出现不同程度的病害，且路面磨损严重。为完善公路的使用性能，决定采用地质雷达检测技术，对公路路面厚度及病害进行检测，以便于制定具体的养护方案，保证公路的使用寿命。

3 地质雷达检测技术分析

3.1 检测原理

地质雷达检测技术主要是利用高频电磁波在不同性质材料中反射脉冲的现象，以及传播数据存在差异的特性。采用地质雷达探测技术对路面进行检测时，先利用设备向检测位置发射高频脉冲电磁波，待高频脉冲电磁波传播至一定位置后，由于不同性质材料的传播差异，就会向地面形成不同程度的反射，地面设置的信号接收装置通过对接收到的反射脉冲电磁波强度、形状、时间等数据进行分析，来判断高频脉冲电磁波传播时遇到的地质特征，并得知路面的厚度及病害程度[4]。

3.2 检测流程

3.2.1 前期判断

地质雷达检测技术应用前，先要组织专业的技术人员对本工程路面进行勘查。主要是对肉眼可见的病害种类、危害程度、位置进行统计，包括路面产生裂缝的情况、路面下方是否存在脱空现象、是否影响车辆正常行驶等。通过前期对路面病害的判断，可以为后续地质雷达检测技术的应用奠定良好基础。

3.2.2 选择检测点

结合勘察结果可知，现阶段部分路段路面面板下方存在较为严重的脱空现象，在雨天此类路段会发生唧泥现象。当车辆经过时路面材料会产生脱落，面板存在翘起的问题。针对此情况，在布置检测点时，要将此类路段作为检测点，进行全方位检测。对裂缝宽度小于3mm的路段，随机设置检测点进行检测，检测点的长度要结合病害程度来设定。路面面板的连接位置要作为检测重点，全部进行检测。检测点的长度不得低于3m。此外，路面厚度的检测应结合路面出现磨损、坑槽的位置进行设定。

3.2.3 调整参数

检测点选择完成后，采用地质雷达检测技术对本工程路面的病害程度和路面厚度进行检测。检测过程中，先要对不同检测位置要发射电磁波的速度、波长进行设置。电磁波发射后，技术人员要详细记录每组电磁波反射得到的数据，包括振幅、频率等，再合理地运用公式对检测结果进行计算，并将每一次的计算结果进行详细记录，多次计算进行对比，保证结果的准确性。最后对得到的检测数据进行对比分析，选择符合工程情况的结果。

3.2.4 数据分析

计算得到最终的检测数据后，技术人员可以借助GSS软件再次对这些数据进行详细地计算、分析和处理，同时可以借助软件将数据转化为图像。

3.3 检测结果

3.3.1 路面厚度检测结果

通过对检测点的检测分析可知，所有的检测点中，有两个检测点的数据可以代表本工程公路路面的厚度变化情况。其中检测点11的实测沥青路面厚度平均值为19.12cm，实测厚度最大为19.87cm，最小为18.34cm，而检测点5的实测沥青路面厚度平均值为18.76cm，实测厚度最大为18.96cm，最小为16.32cm。结合公路使用年限以及相关标准要求，沥青混凝土路面的厚度保持在19cm方可视为合格，因此，该公路存在部分路段路面厚度不满足要求，需要施工单位及时进行养护施工[5]。

3.3.2 路面病害检测结果

根据数据分析可知，本次地质雷达技术检测中，检测点1至7号的路段中，路面裂缝问题较为严重，裂缝深度较大，但并无空洞问题。检测点18至21号为路面面板连接位置，基本情况良好，未出现脱空现象且未有明显的其他病害。检测点9至13号，受雨水腐蚀严重，路面面板下方存在多处脱空位置，其他检测点中，均无明显脱空现象。虽存在病害，但大体并不影响行车安全，施工单位应结合检测数据，具体制定养护施工方案，及时进行养护。