地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用

高盼盼

（太原理工大學(xué)， 山西 太原 030001）

地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用

高盼盼

（太原理工大學(xué)， 山西 太原 030001）

本文針對地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用做出了綜述，首先提出了地質(zhì)雷達(dá)的工作原理和橋梁檢測的意義，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的工作原理和橋梁檢測的意義，提出了地質(zhì)雷達(dá)如何合理的應(yīng)用在橋梁檢測中。其次，根據(jù)具體的應(yīng)用試驗(yàn)提出了地質(zhì)雷達(dá)在檢測中的目的、應(yīng)用試驗(yàn)的工程概況、以及具體的檢測內(nèi)容和方法。最后，通過具體的實(shí)施方法來證實(shí)地質(zhì)雷達(dá)檢測方法的優(yōu)點(diǎn)。

地質(zhì)雷達(dá)；橋梁檢測；高頻電磁波

橋梁檢測是對橋梁的技術(shù)狀況、損傷的部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢進(jìn)行專業(yè)測量，明確橋梁的缺陷和損傷的主要原因。這樣可以分析和評估橋梁存在的缺陷和損傷，橋梁檢測不僅可以反映出影響橋梁質(zhì)量的實(shí)際承載能力，還可以對橋梁維修進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，為橋梁提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。因此，在對橋梁進(jìn)行檢測時(shí)，對橋梁養(yǎng)護(hù)維修與加固的工作是決定這一方案是否可行、是否正確的基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用

1.1 地質(zhì)雷達(dá)的工作原理

地質(zhì)雷達(dá)是一種利用電磁波高頻波動(dòng)技術(shù)去探測地下物體的電子設(shè)備，這種探測能力優(yōu)于管線探測儀等使用普通電磁波的探測儀器。地質(zhì)雷達(dá)通常用于考古、地下水污染、冰川、礦產(chǎn)勘探、地下管攬?zhí)綔y、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、公路地基和輔層等。地質(zhì)雷達(dá)通過發(fā)射機(jī)發(fā)射天線，將發(fā)射中心頻率為1.25m至 1200m，電壓隨著時(shí)間有規(guī)律變化的時(shí)間寬度為0.1ns的脈沖電磁波訊號。當(dāng)這一訊號在被探測的介質(zhì)中遇到探測目標(biāo)時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)反射的訊號。直達(dá)訊號與反射訊號通過發(fā)射機(jī)接收天線輸入到接收機(jī)，放大這一訊號后由示波器顯示出來。可以根據(jù)示波器所顯示的反射訊號，判斷出有無被測目標(biāo)。根據(jù)反射訊號到達(dá)的時(shí)間以及目標(biāo)物體平均反射波速，可以大致的推算出探測目標(biāo)的距離。

1.2 橋梁檢測的意義

對橋梁進(jìn)行定期的檢查，可以這樣建立與健全橋梁技術(shù)狀況的相關(guān)測評報(bào)告。通過相關(guān)的測評報(bào)告，形成一定的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以分析出橋梁的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁的病害，從而可以為橋梁的維護(hù)加固設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)。并且將這一病害進(jìn)行控制，抑制這一病害的發(fā)展。通過對橋梁進(jìn)行定期的檢測，可以有效的防止安全隱患的發(fā)生，節(jié)約人們的生活財(cái)產(chǎn)，保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)安全，為人們的出行提供一份安全的保障。

1.3 地質(zhì)雷達(dá)運(yùn)用在橋梁檢測中

電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，實(shí)測雷達(dá)的發(fā)射和接收天線秘貼于橋梁混凝土的表層，雷達(dá)波通過發(fā)射的天線進(jìn)入倒混凝土的初砌層。遇到鋼筋、混凝土、混凝土中間不連續(xù)面產(chǎn)生反射，接收天線收到反射訊號時(shí)測出反射波的入射，發(fā)射雙向波長。這樣就可以算出反射訊號走過的長度，從而求出天線距離反射訊號面的長度。壁紙雷達(dá)天線可沿著測線方向連續(xù)劃動(dòng)，每個(gè)測點(diǎn)的時(shí)間曲線都可以匯集成時(shí)間拋面圖形，將多個(gè)測點(diǎn)匯集成的時(shí)間拋 面圖形，連接到各個(gè)測點(diǎn)接收到的同一反射訊號匯集成一定的圖象。這一圖像可以直觀的反映出各個(gè)不同的反射訊號的反射波長，就可以測出橋梁的病害點(diǎn)。

2 具體的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1 檢測目的

按照城市的橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)范所規(guī)定的工作內(nèi)容和技術(shù)要求，完成這次的橋梁結(jié)構(gòu)檢測目的。根據(jù)目前橋梁狀況已知病害，查明產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的維修加固建議，并作為加固維修設(shè)計(jì)依據(jù)。查明橋梁損壞的基本情況，校對與核實(shí)既有橋梁資料，建立健全橋梁的健康檔案，為橋梁養(yǎng)護(hù)檔案管理工作的電子化、數(shù)據(jù)化提供可靠的基礎(chǔ)資料。分析出橋梁的安全隱患，對難以判斷橋梁的損壞程度和難以查明原因的橋梁構(gòu)件，提出進(jìn)一步檢測、監(jiān)控的建議，以確保橋梁的安全。最后，通過橋梁的全面檢測和目測法下的觀測變形，分析出橋梁的伸縮縫、伸縮量的變化趨勢，判斷出對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，并提出相應(yīng)的解決措施。

2.2 工程概況

魚洞長江大橋工程以長江為界，北面屬于大渡口區(qū)，以南隸屬巴南區(qū)，是連接兩區(qū)的重要通道。人群荷載為2.5kN/m，設(shè)計(jì)車速602.5km/h，北引橋處于R=600m的圓曲線和緩和曲線上。橋面縱坡0～2墩為-2.5%，2～12號墩為1.8%，坡點(diǎn)半徑為 70000m。上部結(jié)構(gòu)橋梁跨徑組合為 40.04m+4×40m+40.08m+40.08m+4×40m+40.32m，共分為兩聯(lián)，0～6號墩為第一聯(lián)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，6～12號墩（12號墩為與主橋的交界墩）為第二聯(lián)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用重力式橋臺、花瓶式橋墩、鉆孔摩擦樁、盆式氯丁橡膠支座型號為GPZ（II）e縱+100（mm），縱向最大位移量為100mm。

2.3 檢測內(nèi)容和方法

2.3.1 橋梁外觀檢測

橋梁外觀檢查主要是對橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸、橋梁的橋面系、橋梁的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的外觀進(jìn)行全面檢測，掌握橋梁實(shí)際的工作狀態(tài)。

2.3.2 結(jié)構(gòu)無損檢測

結(jié)構(gòu)無損檢測主要是對橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度、碳化深度及氯離子含量、鋼筋的分布、保護(hù)層厚度、銹蝕程度、橋梁的結(jié)構(gòu)線形、橋面線形及結(jié)構(gòu)線形、混凝土裂縫寬度缺陷程度、深度缺陷程度、空洞缺陷程度等的檢測。結(jié)構(gòu)無損檢測主要采用回彈儀、超聲波儀、裂縫寬度儀、鋼筋掃描儀、鋼筋銹蝕儀、地質(zhì)雷達(dá)、索力儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等檢測儀器設(shè)備對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。

2.3.3 橋梁變形觀測

主要針對本橋的既有建立的變形觀測網(wǎng)，對橋梁、橋墩、橋臺的平面進(jìn)行豎向變位全面的復(fù)測，多次檢測后，將測量結(jié)果進(jìn)行比較，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的平面及豎向的變形是否影響橋梁結(jié)構(gòu)工作性能，并結(jié)合外觀檢測結(jié)果分析出橋梁結(jié)果產(chǎn)生變形的原因。

3 具體的實(shí)施方法

3.1 測線布置

檢測時(shí)沿著橋梁的橫面和斷面進(jìn)行檢測。

3.2 雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理

雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理是依據(jù)壓制隨機(jī)的和規(guī)則的干擾波，以最大限度地提高雷達(dá)斷面的信號比，提取電磁波的各種參數(shù)，用這些參數(shù)來作為解釋不同介質(zhì)的物理特征。基于波段頻率的不同，會產(chǎn)生出不同的改善應(yīng)用于褶積技術(shù)，確定出反演濾波、最小濾波、最小平方濾波以及子波處理等。將這些數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)元素重置一補(bǔ)償來自不同方向的反射訊號，將數(shù)據(jù)元素疊加在產(chǎn)生的空間畸變。

3.3 檢測結(jié)果與分析

此次對魚洞長江大橋橋梁外觀檢測、結(jié)構(gòu)無損檢測，以及橋梁變形觀測分別進(jìn)行了檢測。發(fā)現(xiàn)橋身的混凝土厚度約在50厘米左右，厚度較為均勻，極個(gè)別的地方出現(xiàn)了巖石突出的現(xiàn)象，混凝土厚度最薄的地方，大約在30厘米左右。二襯混凝土與噴射混凝土間出現(xiàn)了輕微的脫空，混凝土的上部與下部出現(xiàn)了不密實(shí)的現(xiàn)象和間斷不完延續(xù)的脫空現(xiàn)象。邊墻襯砌背后巖層有明顯的斜向節(jié)理，超洼地段較多，厚度大約在50厘米左右，邊墻噴射混凝土內(nèi)鋼筋格柵明顯。

由于使用泵送混凝土大模板襯砌臺車施工工藝，混凝土缺陷很少，僅在個(gè)別處由于混凝土離析存在不密實(shí)情況。襯砌厚度較均勻，滿足了設(shè)計(jì)的要求。在后續(xù)處理中，應(yīng)注意砂石料級配，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)和控制混凝土坍落度。橋頂襯砌混凝土有個(gè)別地方存在脫空現(xiàn)象，可能與防水板拉緊有關(guān)，應(yīng)注意防水板的尺寸與定位。

4 結(jié)語

橋梁有各種各樣的類型，對橋梁的檢測是一項(xiàng)既復(fù)雜，又需要細(xì)致耐心的工作。這不僅需要工作人員具有專業(yè)技術(shù)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還需要能完全掌握利用地質(zhì)雷達(dá)檢測儀的工作原理并加以利用。有效的結(jié)合工作人員的技術(shù)和地質(zhì)雷達(dá)檢測儀的功能，采用有針對性的檢測方法做出最正確的檢測和評估，這樣不僅可以減少安全事故的發(fā)生，還可以保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1]董繼承.地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用[J].江西建材,2016(15).

[2]沙衛(wèi)福.高頻地質(zhì)雷達(dá)在橋梁檢測中的應(yīng)用研究[J].工程與建設(shè),2013(5).

[3]王國群,溫天宇.地質(zhì)雷達(dá)檢測大型橋梁箱梁病害應(yīng)用研究[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版,2010(7).

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1007-6344（2017）10-0043-01