高速公路路基路面無損檢測技術

楊昌貴

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550008)

高速公路路基路面無損檢測技術

楊昌貴

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550008)

將探地雷達作為主要研究對象，結合某高速公路實際情況，在交代探地雷達基本檢測方法與適用范圍的基礎上，從數據的采集與處理角度入手，對探地雷達技術實際應用進行深入分析，最后通過驗證及實踐得出不同層位平均厚度可以滿足設計及規范要求，但仍需注意與其它方式聯合使用以消除誤差，提高檢測精度的結論。

高速公路；路基路面；無損檢測；探地雷達

1 工程概況

某該速公路建在山嶺重丘段，路段存在多處連續轉彎與陡坡。近幾年伴隨我國公路交通量不斷增加，特別是重型載重汽車在上坡段緩慢行駛，而下坡段超速行駛或剎車失靈，大幅增大事故發生率，對公路行車安全及通行能力均造成嚴重影響。所以在去年年底完成了緊急避險車道的修建任務。根據設計要求，按由上至下的順序，爬坡車道分為以下幾種結構：厚度為5 cm的改性瀝青面層；同步碎石封層；厚度為28 cm的瀝青冷再生層；厚度為20 cm的水穩碎石基層；厚度為20 cm的水穩碎石底基層；厚度為80 cm的砂礫石路床。

2 探地雷達檢測

2.1 檢測方法

探地雷達作為典型無損檢測技術可在公路檢測領域應用，根據地下介質、土質與巖層在介電常數等方面存在的差異，并將不同物質所存在的電性差異視作測試進行的前提，形成一個反射界面，對地下物體實際情況進行探測。

根據地面接收到的回波時間及特性，能對地下介質深度及變化情況進行判別。在公路路基路面中，每個結構層都有著不同的電性，這為探地雷達的應用奠定了基礎。通過對數據的深入處理，在對電磁波表現出的動力學特征實施分析時，對電性發生突變的節點的實際埋藏深度進行反演，即可對其開展定性與定量解釋。基于此，在探地雷達的支持下，可對路基路面發生的沉陷與溶洞等進行探測，掌握它們的分布規律、深度與大小，以此為后續的治理工作提供數據支持。

按天線種類的不同，可將公路檢測用探地雷達分為地面耦合天線與空氣耦合天線兩種。其中，地面耦合天線正常情況下的工作頻率可穩定在30～1 000 MHz范圍內，垂直分辨率高且探測深度大。然而，由于在路面測試過程中需要和地面直接接觸，所以采集數據的速度較慢，無法滿足快速檢測要求；而空氣耦合天線正常情況下的工作頻率為0.5～2.5 GHz，具有高效、瞬時與分辨率高等特征。在路面狀況的評價工作中，經常會用到空氣耦合天線。

2.2 適用范圍

可用在路面下方存在一定隱患與問題的公路，作為主要檢測手段。除此之外，還能在工后維修及檢測過程中，對不同結構層實際厚度實施檢測時應用，作為綜合評價的數據來源和檢測手段。探地雷達通過對路面下方10～30 m深度范圍內的掃描，除了能對潛蝕洞穴、黃土陷穴與古墓等進行探測，還能探測出地下暗河與溶洞。

3 探地雷達技術實際應用

3.1 數據采集和處理

根據本工程現場的實際情況，采用探地雷達對北部爬坡車道進行探測，探測內容主要為該車道的路基路面實際厚度。由設計資料可知，該車道總長為1.4 km，于車道中線布置測線。探地雷達選用TerraSIRch SIR-3000探地雷達，配合地面耦合天線，其頻率為400 MHz，選定距離測量的應用模式，按3 m的間距進行打標，采樣點的總個數為512個，記錄長度及介電常數分別為50 ns和4。

數據處理主要由RADAN軟件進行。導出現場測試得到的數據之后，按以下流程進行處理：水平刻度調整→疊加→抽道→加密→反射波信號具體位置確定→調整信號的延時信息→介電常數的設定與調整→振幅增益調整→水平分析→除去干擾→疊加→濾波→輸出。在得到最終成果之后，需對其進行解釋。

3.2 檢測結果與分析

高路段某處再生層及面層實際厚度采用鉆孔標定的方法進行檢測，檢測結果顯示二者總厚度在35.7 cm左右，在探地雷達圖像中截取次部分對應點位的發射波信息，如其雙程走時為11.9ns，據此采用以下公式對再生層與面層對應的電磁波實際波速進行計算：

v=2h/Δt

(1)

式中：v表示電磁波波速；h表示采用鉆孔標定方法得出的總厚度；Δt表示雙程走時。經計算，再生層與面層對應的電磁波實際波速為0.06 m/ns。

將施工資料作為依據，水穩底基層與基層對應的電磁波實際波速均采用經驗值，即0.08 m/ns，據此算出基于探地雷達的各層實際厚度(檢測結果)，如表1所示。然后借助探地雷達技術提出的交互式解釋定義，對這一檢測結果進行解釋。

由表1檢測結果可知，通過計算獲得的不同層位平均厚度可以滿足設計及規范要求，標準差的最大值為0.066 m，但是這一施測段的水泥碎石穩定底基層局部無法滿足設計要求。考慮到鉆孔的過程必然會對路面造成一定程度的破壞，所以此次檢測工作僅在一處鉆取一份鉆芯樣品，由此對探地雷達的實際波速進行標定，所以在檢測的準確度方面該方法可能存在一定誤差。

表1 基于探地雷達檢測的各層實際厚度

4 結束語

通過對探地雷達圖像的處理，能得出的直觀清晰的分層圖像，直接反映出路基路面整體結構劃分，達到連續、無損、高效和精準檢測的目的。在實際檢測過程中，為進一步提高檢測準確度，應注意和其他檢測方式的聯合應用，如鉆芯法等。

[1] 侯志鋒，王冕，麻斌.談高速公路路基路面無損檢測技術[J].山西建筑，2013，(3):141-142.

[2] 姜越川.高速公路路基路面無損檢測技術[J].中華建設，2013，(10):168-169.

[3] 盧穎.談高速公路路基路面無損檢測技術[J].門窗，2014，(10):117.

U415.5

C

1008-3383(2017)09-0180-02

2017-08-01

楊昌貴(1989-)，男，貴州雷山人，助理工程師，研究方向：公路工程。