探地雷达在公路路面检测中的应用

发表时间:2021/8/19   来源:《建筑实践》2021年40卷4月10期   作者:  马建智
[导读] 在公路质量检测过程中,由于地质雷达具有精准度较高、运行速度较快的特点,可以确定地下介质分布状态。
        马建智
        陕西省延安市吴起县公路工程质量安全监督站  陕西 延安  717600
        摘  要:在公路质量检测过程中,由于地质雷达具有精准度较高、运行速度较快的特点,可以确定地下介质分布状态。地质雷达作为无损性的探测仪器,在公路检测时,通过地下敷设宽频带间脉冲雷达波,在获取相关的数据和信息后,相关管理人员再进行数据的记录以及分析工作,从而了解这段公路的质量情况,为后续公路施工和养护提供重要的信息支撑。
关键词:探地雷达;公路路面;检测应用
        引  言
        检测技术是路面养护中不可少的一项基础性内容,只有做好检测才能及时发现路面出现的一些裂缝、不平整和病害。同时,其对路面的后期维修也具有重要的价值,可以减轻路面维修的成本,提高路面养护的精准程度。雷达检测就是一种具有多项作用的路桥检测技术。
        1、公路路基路面检测现状及问题
        通常在开展公路路基路面检测中施工人员主要是以国家相关标准规范为指导执行一系列检测动作,明确路基路面的各项性能,客观评价路基路面的运行情况。通常在修建路基过程中采用灌砂法填充路基,但是细沙有着较大的体系,这会导致地基之间孔隙增加,容易出现压实密度不达标的情况,在运营阶段容易发生路面下沉、裂缝等问题,甚至发生安全事故,对施工单位的形象产生不良影响。通过检测路基的质量情况能够明确地基的密实度、承载力等性能,从而采取有效的办法提高路基稳定性。当前我国很多地区都将重点放在了公路新建上,公路路基路面养护工作有所确实,导致公路由于缺乏养护使用寿命大大缩短,对人们的正常出行以及区域经济发展产生不良影响。重修轻养的思想体现在多方面,比如建设资金较多保养资金却存在严重不足、公路养护设施落后、没有及时更新检测和养护设备以及技术等。准确的检测可以为公路工程养护维修提供参考,但是当前无论是检测设备还是检测技术都存在一定的不足,这和缺乏对公路路基路面检测和养护的重视有着很大的关系。想要确保公路工程安全运行,提高公路交通的社会效益和经济效益,就要定期检测路基路面病害,明确公路工程中存在的问题,及时采取有效的维修养护措施,保证公路的安全通行。
        2、高速公路路基病害检测———探地雷达
        采用探地雷达对高速公路路基进行病害检测原理为:根据路基范围内土质、岩层与不同地下介质在介电常数或电导率方面存在的差异,将不同物质存在的电性差异等特点作为测试开始的基础条件,形成一个反射界面,以此探测地下物体。雷达能向外发射电磁波,然后采用短脉冲形式从地面不断向下反射,当电磁波遇到电性有明显差异的界面时,将反射至地面,此时对反射需要的时间进行测定,即可确定探测深度。因从探地雷达发出的电磁波属于高频电磁波,所以地下介质会大量吸收,具体的吸收作用由介电常数与电导率两个指标决定。基于此,雷达穿透深度也会受到这两个指标的影响,比如当电导率和介电常数均较大时,雷达穿透能力将明显降低。探地雷达是一种新型检测技术,能准确且快速的对空间体状态予以反映,能直接代替费用较高且操作复杂的钻探,可在路基病害检测过程中使用,检测出包括脱空、裂缝、剥落、沉陷等在内的多种病害。除此之外,该技术还能用于结构层厚度检测及维修效果评价。
        3、地质雷达基本原理
        在目前公路检测中,地质雷达检测技术是比较常见的。它利用高频电磁波按照地下介质的分布情况进行全方位的检测以及分析。地质雷达检测的优势是比较明显的,不仅精准度较高,还有助于开展无损及连续性的检测。其组件包括雷达主机和天线系统,在实施过程中,不同的模块发挥着各自的功能以及优势,控制系统主要包含计算机系统,电源系统包含发射和接入装置。

在计算机系统实施过程中,要进行不同信号的模拟,再将信号检测技术纳入计算机平台中,从而实现信号的广泛性传输和储存。在应用的过程中,天线系统要对各个信号进行有效的互通和转换,这样才可以保证信号在传输时的通畅性。
        4、地质雷达在公路质量检测中的具体应用
        4.1公路路面厚度的检测
        地质雷达在公路路面厚度检测中得到了广泛的应用。以往公路路面厚度检测常用的方法是挖坑和钻芯法,但这些方法在实际检测时盲目性较强,还存在能源消耗的问题,并对原有路面结构造成一定的破坏。如果周边的公路交通情况非常复杂的话,会再次加大实际检测技术实施的难度,因此,在实际工作中需要加强对地质雷达检测结果的合理利用,通过短脉冲来对路面材料进行实时和连续性的检测,由雷达识别软件自动识别各层发界线,得到雷达波在各层的双程走时。根据该双程走时以及电磁波在路面材料中的传播速度,获得相对应的图像,从而可以计算路面面层厚度。在公路质量检测时,应根据被测路面标称厚度选择适当频率的雷达天线,减小测试影响因素。在进行水泥混凝土和沥青混凝土检测时,要合理的控制雷达波传播的速度,同时保证测量误差能够保持在1cm的范围之中。
        4.2路基路面强度检测
        检测公路路基路面强度主要是调查分析公路的弯沉值,可以用自动式弯沉仪或者落锤式弯沉仪调查高速公路、一级公路的路基路面强度情况。通过调查结合贝克曼测定结果对应关系对公路的弯沉情况进行有效确定。第一,路面回弹弯沉采用贝克曼梁测定法。贝克曼梁测定方法主要利用的是杠杆原理,制作杠杆式弯沉仪有效测定路面的弯沉情况。该方法检测较慢并且精度不高,容易受到人为因素的影响,工作人员需要投入较大的经历,所以在较长里程的公路路面强度测定中不适合应用此方法。第二,路面回弹弯沉检测。采用落锤式弯沉仪测试路面,主要是利用脉冲模拟汽车荷载对路面产生瞬时冲击,同时对路面瞬时变形情况进行检测,呈现出十分明确的测量结果,有着较高的精度,所以该方法有着较大的信息量。在测试过程中,有着较快的测试速度,能够便捷地完成测量工作,且该方法稳定安全能够节省大量的人力资源。
        4.3路面病害的检测
        在路面病害检测时,需要结合周边自然条件和这一区间车辆的压力,明确公路路基和路面所产生的变化规律。在以往公路使用时,路基会产生不同程度的沉降,逐渐形成空洞,既影响了驾驶的安全性,还制约了我国公路行业的稳定发展。因此,在实际工作中,需要充分地发挥地质雷达检测记录功能,全面地了解路基和路面的平面布置,也可以针对某一个路段形成剖面图。根据实际的数据掌握情况,初步判断损害程度和损害的范围,从而为后续公路工程养护和修补工作提供重要的材料支撑。在检测时,还可以将数据传送到计算机中,构建三维立体平面图,从而精准性地了解公路路基和路面的损害情况。
        5、结束语
        综上所述,雷达检测技术应用广泛,在新型路桥施工中应用效果较好。研究路桥检测中雷达检测技术的具体应用,有利于相关人员应用超声波和声波发射等方法,对路桥中存在的施工准备缺陷和施工控制不良等问题进行有效识别,从而改善后期维修,做好全面准备与控制。因此,相关人员要加强雷达技术应用的预判,创设良好的数字化分析环境,提高技术应用水平。
        参考文献:
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[3]郭志伟.探地雷达在某公路面层厚度检测中的应用[J].城市勘测,2017(03):171-173+176.
[4]李冷雪.地质雷达在公路路面厚度检测中的应用[J].交通世界,2016(11):26-27.
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