雷达检测技术在市政工程质量检测中的应用分析

蒋建军

（中大智能科技股份有限公司，湖南 长沙 410200）

市政工程项目在实际实施期间呈现出施工项目繁杂、施工场地狭小等特征，且会对城市交通体系的运转产生一定程度的影响，提升了市政工程的难度。在市政工程施工期间，保护地下构筑物、迁改管线等情况较为常见。出于保障各项设施有序运行的目的，需要对市政工程施工质量及地下区域的实际情况加以检测。在此之中，凭借检测效率高、检测结果精准、无需破坏检测区域等优势，雷达检测技术在市政工程质量检测之中实现了广泛应用。

1 雷达检测技术概述

1.1 雷达检测技术简介

依托于电磁波的物理性质，借助对电磁波的持续发射和接收完成检测工作，此类技术即为雷达检测技术。雷达内部的固体共振腔是发射电磁波的主要工具，通过雷达向地面发射电磁波之后，电磁波将会被传播到地下，在这一过程中，电磁波会被反射回雷达中，雷达在接收返回的电磁波后，可以凭借分析仪器的运用，分析反射回的电磁波信号，从而实现地层中信息的获取。一般来说，雷达检测所发射的电磁波通常具备较高的频率，能够达到GHz级别，且采样所用的电磁波频率也处于较高水准，往往需要达到MHz 级别以上。当将雷达检测技术应用到市政工程中时，检测工作的进行无需破坏土体，即可以实现有效检测，且具体操作的难度较低，能够做到直接成像观察，获取更直观的检测结果。借助电磁波反射可以获取到具备较高精度的目标物体坐标。从20 世纪90 年代开始，雷达检测技术已经在我国的工程检测之中实现了有效运用，并取得了理想的应用效果。

1.2 雷达检测技术工作原理

当所处的传播介质不同时，电磁波的传播速度也会呈现出一定的差异，而在相同的传播介质中时，电磁波的传播速度同样一致，正因如此，能够借助该原理对电磁波在地上和地下的回射波接收的具体时间差进行计算，从而确定更加精准的待测物体位置坐标。在计算时，可采取如下公式：

在式（1）之中，H所表示的含义为待测物体的位置；V所表示的含义为电磁波在地层中的传播速度；ΔT所表示的含义为电磁波在地上和地下的回射波接收的具体时间差。在计算电磁波在地层中的传播速度时，可以依托于介电V常=C数/ε加以计算，具体公式如下：

在式（2）中，C所表示的含义为电磁波在空气中的传播速度，这一数值通常将其近似为3×105kVm =/ sC；/ε所表示的含义为介电常数。此外，反射回的电磁波的振幅与反射系数之间呈现出正相关关系，当电磁波所处的传播介质属于低损耗类型时，此类介质中电磁波的反射系数可以用如下公式表示：

在式（3）中，r所表示的含义为低损耗介质中电磁波的反射系数；ε1+和+ε2所表示的含义为两种传播介质的介电常数。从式（3）中可以看出，如果电磁波所处的两种介质本身的介电常数存在较大的差异，将会存在较大的反射强度，且差异越大，反射强度越高，与此同时，如果介质本身的导电性和电磁波的频率越高，实际的穿透深度将会更低。图1 所示为雷达检测技术的原理。

图1 雷达检测技术原理

2 雷达检测技术特点及在市政工程质量检测中应用的意义

2.1 雷达检测技术的特点

雷达检测技术主要是借助高频的脉冲电磁波对地下所有介质的分布情况进行查验。现阶段，这一技术的应用范围已经呈现出不断拓宽的趋势，其中的主要原因之一即为其本身具备较为可观的优势，这些优势体现在以下几方面。第一，雷达检测技术在对市政道路工程的路面进行检测时能够实现无损化，在不对检测区域造成损毁的前提下完成连续的勘探工作，相较于常规的需开挖检测形式而言，这种检测技术无需进行检测后的修复处理，实现了成本和人力的充分节约。第二，雷达检测技术在实际应用期间具备较高的查看功率，检测过程中所使用的雷达勘探器能够实现收集数据到借助数据生成雷达图的全过程，且相关设备的操作难度相对较低，收集数据环节也具备较为理想的敏捷性。第三，雷达检测技术具备较高的查看精度和较宽的勘探频带，在实际应用时可以获取较高的勘探精度，且能够在检测活动中引入信息处理技术。第四，雷达检测技术在应用到检测工作中时具备良好的抗干扰性能。雷达之中存在屏蔽天线，所以在运用时能够有效规避其他电磁波的消极影响，仅对勘探信号进行接收，保证检测结果的精准性。

2.2 雷达检测技术在市政工程质量检测中应用的意义

现阶段，市政工程施工期间的质量无损检测中已经实现了雷达检测技术的充分引入，这一技术形式一方面能够促使工程竣工质量验收速度得到有效提升，另一方面，还可以为相关主体提供科学、准确的数据信息，防止人为干扰和取样偏差等不良因素对检测环节带来消极影响。相较于钻孔取芯技术而言，雷达检测技术在实际应用的过程中不会对工程结构造成损毁，能够对板下脱空等情况进行全面检测，如此一来，施工人员即可以以实际的情况作为基础，采取针对性措施及时解决工程中存在的问题，实现市政设施使用寿命的有效延长。雷达检测技术既能够检测电力管线、给排水系统、隧道等施工项目的质量，同时还可以检测市政道路沥青混凝土面层的铺设效果。总体而言，雷达检测技术在市政工程中的应用可以为工程建设质量的提升奠定坚实基础，加快城市化发展进程，减少质量风险的发生概率。

3 市政工程质量检测中雷达检测技术的实际应用

市政工程的建设质量与城市居民的生活存在着紧密联系，正因如此，针对市政工程的建设质量开展检测工作至关重要，其中，雷达检测技术的应用可以产生积极效果，可以有效加快检测效率，并获取精准的检测效果。具体来说，市政工程质量检测中雷达检测技术的应用主要体现在如下几个层面。

3.1 探测地下管线中的应用

为了明确市政地下管线的铺设质量，从而根据实际情况予以调整，保证市政管网的有序运行，需要注重地下管线的探测。在实际运用雷达检测技术探测地下管线时，首先需要在道路的横断面之上进行检测线的创建。在检测期间，应用扫描模式，获取相应的雷达图，并细致处理接收到的信号，对雷达图之中地下管线的具体位置进行观察。在此之后，可以以探测到的地下管线数据作为依据，将其输入到Auto CAD软件之中。通过这种形式，能够使得工作人员明确掌握地下管线的分布情况。此后，凭借不同传播介质中电磁波传播速度存在差异的基本原理，对雷达检测图进行观察，明确管线系统铺设的问题，在此基础上及时调整，优化地下管线布设质量，保证城市管网的有序运行。

3.2 探测道路不明沉陷中的应用

市政道路建设是市政工程中较为常见的施工项目，不过就实践经验来看，一些市政道路会出现沉陷的情况，对行人和车辆行驶带来了较大的威胁。相关单位在处理时往往需要掌握导致道路沉陷的原因，从而在处理和今后的道路施工中避免此类现象的产生，但这一目标的实现一般会面临较多的困难。在雷达检测技术的支持下，能够实现全方位检测市政道路的目的，并依托于数据分析的手段，确定导致道路不明沉陷的根本原因。例如，雷达检测技术能够对市政道路及其周边预埋的雨水管道进行监测。如果雨水管道损坏，将会导致雨水渗透情况的产生，长此以往，将会对道路的稳定性能造成破坏，出现空腔的情况，加之来往车辆的荷载作用，最终导致道路沉陷。在这种情况下，通过雷达检测技术能够在短时间内及时发现雨水管道的损害，进而在短时间内开展修复工作，维护道路的稳定性，避免沉陷情况的出现及进一步发展。

3.3 检测路基病害中的应用

当检测市政道路与桥梁工程的台背填土病害时，出于获取更精准检测结果的目的，并有效避免可能存在的电磁干扰雷达检测技术的运用效果，通常需要选用屏蔽天线开展检测工作，这类天线的频率为250 MHz。在布设屏蔽天线时，分布间距为38 mm，采样率可以达到0.4 ns。在设计检测线时，可以采取沿市政道路方向设置的形式，并在其中进行滚轮触发的应用。在使用雷达检测技术实际开展检测工作时可以发现，如果路基中填土的密实性较差，则在雷达图之中将会表现出紊乱的情况，无法形成呈连续状态的同向轴，在一些情况下，还会出现无法识别的现象。这类路基病害会成为引发脱空、沉陷的原因。在雷达图之中，沉陷病害会呈现为扭曲状、下凹、不连贯的同向轴，上凸的同向轴则代表道路发生了脱空的现象，而倘若同向轴表现为断裂、不连贯的状态，则可以判定为道路密实程度不足。

3.4 检测道路沥青面层中的应用

在对沥青混凝土道路的路面进行检测时，了解沥青面层厚度是检测的主要指标。在实际运用雷达检测技术检测路面结构层时，通常需要将市政道路对的设计方案作为对照。例如，如果某一段市政道路的沥青面层设计厚度为150 mm，为了检验实际的施工效果是否达到了150 mm，即可以引入雷达检测技术，在检测时，需要借助2 GHz 的空隅天线。将天线安装在行驶的车辆中，这样一来，能够在短时间内完成一段距离较长的路线的检测。在检测期间，需要选取两个检测位置，开展钻芯取样，做好雷达波速校准工作。在确定路面结构样品的实际厚度之后，还可以获取到校准后的雷达波速。通过雷达检测技术应用期间开展的雷达图像处理、分析和检测工作，可以获取被检测路段沥青面层厚度的极值，此后，可以将设计方案中的沥青面层厚度与实际施工厚度进行对比，对实际施工厚度的合格率加以计算，如果差异较大，需要落实有效的整改措施。

3.5 检测道路路面性能中的应用

在市政道路工程中，路面性能能够直接决定行车和行人的体验，因此，需要针对道路路面性能开展检测，这也是雷达检测技术应用的一个重要方面。在这项检测内容之中，需要注重如下三个方面：

第一，确定出测点。在市政道路工程的施工现场中，勘察工作是工程开展的重要基础，如果在勘察期间发现道路面板存在脱空情况，且有大型车辆在该路段表面形式，将会导致地面晃动现象的产生，导致这种现象产生的原因来源于多个层面，例如面板翘起、施工材料质量不过关等。在这种情况下，应当与道路的实际情况加以有机结合，同时借助雷达检测技术，确定恰当的出测点，开展道路检测工作。第二，设置适宜的数据参数。常规情况下，当使用雷达检测技术对市政工程的质量进行检测时，确定检测范围是一项重点内容，这将会决定检测工作的实际深度，为此，检测人员需要当对雷达检测技术应用期间的各项参数进行科学地调整。在分析检测结果时，还应当发挥测算手段的作用，生成更详细的检测数据信息结果。第三，全面分析雷达数据。当雷达检测技术在应用之后获取相应的数据之后，能够借助技术软件对数据进行分析，与此同时，还需要再次处理检测出的各项数据，为前、后检测数据相符合提供保障。根据测算出的信息，还能够判定道路面板之下是否存在脱空、空洞、裂缝、断板等情况，从而采取针对性措施进行修复，保证市政工程的施工质量。

4 总结

综上所述，在当前市政工程数量愈发增多的背景下，针对工程施工质量开展检测工作必不可少，能够帮助相关单位全面、及时地了解市政工程的实际建设情况，并根据存在的问题加以整改，为居民提供更加舒适的生活环境。雷达检测技术在工程检测领域中的应用能够获取较高的检测精度，实现被检测事物位置坐标的精准确定。同时，还能够对市政工程中存在的病害做到有效探测，为整改工作的落实提供基础。总体而言，这一技术的应用能够为市政工程质量保障创设良好的支撑条件，促使工程质量得以优化。