橋梁負彎矩孔道注漿飽滿度的探地雷達三維探測法研究

汪步勝（安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230000）

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橋梁負彎矩孔道注漿飽滿度的探地雷達三維探測法研究

汪步勝（安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230000）

橋梁負彎矩孔道注漿是現階段橋梁工程施工中的難題之一，而探地雷達三維探測法能夠很好的對橋梁負彎矩孔道的注漿飽滿度進行檢查，這樣就能夠通過雷達的圖像更加有針對性的進行施工。在有效提高施工人員工作效率的同時，保障了橋梁的建設質量。本文主要闡述了探地雷達三維探測法對橋梁負彎矩孔道注漿飽滿度的檢測原理及方法，對探地雷達三維恩探測法的數據處理進行分析，并以實例的方式來對其應用情況進行探析，以此來更好的促進探地雷達三維探測法的推廣應用。

探地雷達三維探測法；原理方法；實例分析

前言

城市化的進一步提高讓公路橋梁工程的發展也變得十分的迅速，一個剛度大、質量高、行車舒適性好的橋梁是每一個橋梁設計以及施工人員都在努力達到的目標，而橋梁負彎矩預應力的施工是施工過程中的重要環節，其施工的質量對橋梁結構的整體質量以及使用年限都有著直接的關系，所以，在施工過程中要能夠及時對其施工質量進行檢測。但是，該環節在檢測的過程中由于其隱蔽性高，干擾因素多等原因，使得采用普通的檢測技術得到的結果與實際的注漿質量有很大的差別。依據相關的研究成果及檢測實例，探地雷達三維探測法能夠更加準確的對橋梁負彎矩孔道的注漿施工質量進行檢測，并且信息清晰準確。所以，探地雷達三維探測法可以在橋梁施工現場中進行廣泛的應用。本文意在探析探地雷達三維探測法在橋梁負彎矩孔道注漿飽滿度檢測中的應用，其內容如下：

1　探地雷達三維探測法的檢測方法及原理

1.1探地雷達三維探測法的檢測原理

探地雷達通過雷達天線對隱蔽目標體進行全斷面掃描的方式獲得斷面的垂直二維剖面圖像，具體檢測原理是：當雷達系統利用天線向地下發射寬頻帶高頻電磁波，電磁波信號在介質內部傳播時一遇到介電常數差異較大的介質界面時，就會發生反射、透射和折射。兩種介質的介電常數差異越大，反射的電磁波能量也越大。反射回的電磁波被與發射天線同步移動的接收天線接收后，由雷達主機精確記錄下反射回的電磁波的運動特征，再通過信號技術處理，形成全斷面的掃描圖，土程技術人員通過對雷達圖像的判讀，判斷出地下目標物的實際結構情況，其原理如圖1所示。

圖1　探地雷達三維探測法原理圖

1.2探地雷達三維探測法檢測方法

橋梁負彎矩孔道注漿飽滿度檢測采用探地雷達三維探測法，即采用探地雷達法中的三維探測方式對橋梁負彎矩注漿飽滿度進行檢測。探地雷達法是利用探地雷達發射天線向目標體發射高頻脈沖電磁波，由接收天線接收目標體的反射電磁波，探測目標體空間位置和分布的一種地球物理探測方法。

2　探地雷達三維探測法的數據處理與解釋

2.1探地雷達三維探測法的數據處理

探測雷達的圖形皆是以脈沖的形式來進行數據的記錄的，這種記錄的方式能夠通過色彩灰度的顯示情況來對其地面雷達所檢測的圖形進行繪制。在探地雷達三維探測法的數據處理過程中，地下介質就如同一個十分復雜的濾波裝置，其間的介質對雷達波的吸收均不相同，這就讓雷達在探測的過程中會探測到各種不一樣的噪聲，這會對最終成像的結果造成很大的干擾，進而影響其數據的真實性。為了能夠有效減少其他噪聲對最終結果的干擾，要在信號的接受裝置中進行適當的處理，這樣就能夠很大程度的改善信號的信噪比，更好的提高圖像的精確度。通常情況下，為了能夠讓圖像的顯示變得更加的清晰，都會在信號的接受裝置處設置消除隨機噪聲，進行干擾壓制，此外，還要改善其背景，盡量的控制自動一邊增益以及補償介質時吸收和壓制的其他閑雜波。在進行濾波處理的過程中，還要對高頻的波段以及低頻的波段干擾進行截出，這樣做的目的就是為了更好的突出所檢測目標體的圖像，要將背景的噪音和振鈴降到最小，并對鋼筋的信號進行偏移和收斂。

2.2探地雷達三維探測法的圖像解釋

對于探地雷達三維探測法的結果而言，其圖像的解釋以及識別工作是一個經驗積累的過程。在其圖像解釋的過程中，既要結合雷達反饋的結果，又要綜合自身的經驗來進行分析，只有高質量、正確的對雷達所反饋回來的圖像進行解釋，才能夠讓雷達圖像的解釋變得更加的精準、可靠。識別探地雷達的干擾波以及發現目標體是探地雷達在進行圖像繪制過程中的核心環節，其在信號接收的同時，要能夠對其同時接收到的干擾信號進行去除，干擾信號產生的原因復雜多樣，但是一般情況下都具有一個特殊的形狀，所以在圖像分析中要進行仔細的辨認。

負彎矩注漿飽滿度檢測雷達信號的判定特征主要有六個：①雷達信號十分的密實，波形均勻，幅值較弱，有些甚至沒有反射的信號；②雷達信號并不密實，但是其反射的信號強度大，同軸且不連續，在顯示中較為雜亂，并且呈現區域化的分布，這樣就說明其灌漿破碎、有傷害；③有鋼絞線，反射的信號十分強，有典型的孤立特征，一般是規范或者非規范的波形，兩翼較寬，三振較為明顯；④有鋼筋，鋼筋的反射信號較強，并且呈現規律的孤立排布，具有較為明顯的曲線波動，兩翼較窄但也是三振十分明顯，有時具有強烈的多次信號反射；⑤信號不飽滿，其電磁波的反射信號在垂直面以及水平面上表現的十分強，或者在垂直的刨面上多呈現出帶狀的分布，有些還會出現一次或者兩次的反射信號，這也會讓信號的反射變得較為強烈，例如在水平切片的圖上出現了白色的強振幅，區域的差異十分的明顯；⑥飽滿的狀態，即在水平或者垂直的剖面上的振幅較為一般，但是在其垂直的方向上卻有較為明顯的信號分布帶，只能看見另一個方向上的鋼筋橫斷信號，其在水平的切向上主要呈現的是白色或者黑色增強振幅。

3　實例

某施工企業在橋梁施工監測中多采用的探底雷達為MALACX12系統，其頻率為2300Hz，主機為數據的采集、運算、顯示、儲存一體的功能。為了能夠得知某個橋梁負彎矩孔道注漿的飽滿程度，故而對其進行檢測。該孔道的注漿時間已經超過5d，其詳細的圖像如圖2所示。然后將探底雷達對其進行成像技術的處理工作，主要是以從上到下的橫向、縱向剖面，若其在水平方向的切片上出現強烈的振幅，則說明圖像的信號較為飽滿，即該孔道的注漿質量較好。經過檢測，其在系統中的顯示如圖3所示，為了能夠對探底雷達三維檢測法的檢測結果有效性進行驗證，對該橋梁負彎矩孔道進行開孔驗證，驗證的結果圖如圖4所示，經過觀察，該孔道的注漿情況基本飽滿，頂端雖然有空洞以及不密實的現象，但是綜合而言，其注漿飽滿的質量較高，其結果與測試結果吻合。

圖2　

圖3　

圖4　

4　結束語

探地雷達三維探測法是近幾年新提出的一個橋梁負彎矩孔道檢測方法，其能夠通過探底雷達來對橋梁彎矩飽滿度進行檢測。通過探究，本文表明，探地雷達三維探測法能夠對不同結構形式、不同注漿方式的橋梁負彎矩孔道的飽滿度進行分析，以三維切片的方式來對展現圖像的缺陷進行精準定位，因此說，探地雷達三維探測法具有準確判斷、測量精準等特點，其應用對橋梁工程的質量檢測具有非常重要的價值。

［1］曾昭發，劉四新，馮 陋.探地雷達原理與應用.電子工業出版社，2010.

［2］董茂干，陸俊.探地雷達的工作原理及其在公路檢測中的應用.中國公路機械.RMCM，2010.

［3］潘海結.探地雷達在橋梁工程檢測中的應用［D］.重慶交通大學，2012.

［4］謝慧才，葉良應，徐茂輝.檢測混凝上質量缺陷的雷達方法.土木工程學報，2005（9）.

汪步勝（1974-），男，工程師，大學本科，從事公路橋梁交通工程技術管理工作。

U441

A

2095-2066（2016）16-0178-02

2016-5-16