探地雷達在市政道路檢測中的應用

王 良

(太原市政公共設施管理處，山西 太原 030024)

1 傳統路基路面檢測技術不足

市政道路交通量大，施工質量要求高，必須做好施工質量控制和檢測。在市政道路施工過程中，必須對路基路面結構進行全面的檢驗，確保施工質量。傳統的路基路面檢測技術采用隨機選擇的方法進行檢驗，這種方法在很長一段時間得到了廣泛的應用，但仍具有一定的局限性，主要表現在以下兩方面：

1)檢測結果代表性不足。由于是采用隨機選取的方法確定檢測點，檢測點的選擇具有任意性，代表性不足，在檢測過程中可能會忽略一些有隱患的路段，產生質量隱患。

2)檢測結果不準確。采用傳統檢測方法進行日常檢測過程中，檢測結果不準確。特別是對一些路基路面結構中有孔洞或積水的問題，不能準確檢測，造成檢測結果不準確。

因此，傳統的檢測技術的檢測結果由于代表性和準確性不足，已經不能滿足日益增長的交通運輸要求的需要。必須選用先進的檢測技術，而探地雷達檢測技術檢測速度快，準確率高，不損壞路基路面結構，可為市政道路施工質量提供有效保證。

2 探地雷達測試原理

與探空雷達相似，探地雷達是通過向地面以下發送特定波長的高頻電磁波，再通過均質地層介質時，可以實現穩定傳播；但如果路基路面結構中存在孔洞或不同結構層分界面時，高頻電磁波不能直接穿過，會產生反射和透射，通過接收天線將反射波接收后，進一步進行分析和處理后，通過軟件和硬件分析得出不同的波形。通過對反射波進行分析和處理，可以確定路面結構層的厚度，地下隱蔽目標物的位置和幾何尺寸，對新建市政道路進行質量控制與檢測等。地質雷達檢測技術檢測速度快、精度高、對結構物無損壞，已經被廣泛應用在公路施工和養護工作中。

3 市政道路探地雷達無損檢測要點分析

3.1 天線中心頻率

天線中心頻率是使用探地雷達檢測的基礎，也是起到關鍵性作用的參數，直接關系到探測深度和標體分辨率。為了提高對市政道路檢測的精度，在檢測過程中可以采用懸掛多條天線的探地雷達，使用不同的天線中心頻率同時進行檢測，并對檢測數據進行對比分析，確定最佳頻率。在進行天線中心頻率選擇時，通常應遵循以下原則：在探測深度滿足要求的前提下，應優先選用頻率最高的高頻天線，并對天線尺寸進行充分考慮，確保其符合施工場地的要求。所選用的天線頻率越高，探測深度越大，探測分辨率越小。通常市政道路路表以下5 m～7 m深度范圍內最容易出現空洞、富水帶等異常情況，可以通過探地雷達檢測確定。通過對市政道路檢測實踐經驗進行分析，探測深度在5 m時，探地雷達的天線中心頻率應控制在100 MHz左右。

3.2 測線布設

在使用探地雷達進行市政道路無損檢測時，必須做好測線布設，準確確定測線方位，以保證路基路面結構的檢測精度。工作人員應根據施工現場實際情況和對檢測數據分析的基礎上，采用剖面法進行檢測。正式檢測前首先選取天線頻率，可采用多個天線組合使用，組成屏蔽天線組合對市政道路進行檢測。如分別選擇頻率為100 MHz,200 MHz和400 MHz三種天線，輻射時間寬度依次為10 ns,5 ns和2.5 ns，依次遞減，與之相對應的向下輻射的距離為1.0 m,0.5 m和0.25 m。探地雷達檢測應根據市政道路的復雜性和密集性，必要時加密測線間距。

3.3 測線定位

通過探地雷達檢測數據進行分析，可以得到施工現場的雷達檢測圖像，并將圖像按照1∶ 1的比例還原到市政道路上，必須做好測線定位。現階段，準確進行測線定位的方法主要有以下兩個方面：通過全站儀對每條測線的起點和終點進行測量，并將市政道路上的比較重要的井蓋的坐標進行測量定位。使用GPS對測量天線通過的每一個測點坐標進行測量，并通過地形圖呈現出一條完整的路線。但是對一些有高層建筑遮擋的區域，GPS的信號質量會受到影響，也會影響測點坐標的準確率。所以，通常采用全站儀進行測線定位。

3.4 測試速率

采用探地雷達對市政道路進行檢測時，天線的移動速度會直接影響探地雷達的檢測精度，天線的移動速度較快，探地雷達會出現信號丟失的情況，但如果天線的移動速度較慢，雖然會保證信號質量，但會降低工作效率。因此，天線的移動速度直接影響探地雷達的采樣率、掃描速率，直接影響檢測數據的精度和工作效率。當探地雷達天線的掃描次數固定時，由于受到各種因素的影響，天線的移動速度不宜超過10 km/h，以保證地質雷達的信號接收質量。

4 市政道路探地雷達檢測注意事項

與傳統的市政道路檢測技術相比，探地雷達無損檢設備攜帶方便、檢測效率高、精準度高、不破壞道路結構，在工程建設中得到了廣泛的應用。雖然探地雷達檢測技術具有很多技術上的優勢，但在使用探地雷達進行市政道路檢測時，由于所面對的環境比較復雜，會受到很多外來因素的影響，為了提高檢測精度，盡可能降低檢測數據的誤差，重點注意回波、路面介電參數、地面零點等參數，以達到提高檢測效率和精準度的目的。

4.1 確定底界面的回波

在使用探地雷達進行市政道路檢測前，首先通過提取界面同波信號源確定底界面的回波。現階段，由于受到技術水平的限制，還不能準確區分路基界面與路面的反射波。檢測過程中會產生干擾波，這就要求必須能夠將檢測波與干擾波區分開，并采取一定的技術手段抑制或找到干擾波，但前提是要準確確定底界面的回波信號。在檢測過程中，我們探測圖像上找到路面結構中最厚的位置，并進行對比分析。也可以通過對探測波形進行分析來確定，或者通過鉆探的方法確定最厚位置。

4.2 確定電磁波的實際傳播時間

在準確確定底界面回波時間以后，還需要準確確定電磁波在市政道路結構中的傳播時間。同時，為了準確確定各個結構層的厚度，必須對各結構層的位置進行判斷，以準確確定路面各結構層的厚度。

4.3 標定路面的介電常數

為了提高檢測市政道路路面結構層的厚度的精度，測定前首先進行路面介電常數的標定。路面介電常數會受到很多因素的影響，如路面組成材料、施工環境、施工工藝、路面結構層的密實度等。另外，對不同的檢測點，介電常數也會存在一定的差別。在確定路面探測點后，必須做好標定，鉆孔取樣做試驗，保證檢測結果的精度。

5 結語

隨著我國城市化進程的不斷推進，市政道路的規劃和建設必須能夠緊跟城市發展的需要，滿足日益增長的交通運輸需求。然而，近年來由于對市政道路施工質量控制不當，使用中出現了很多質量問題，嚴重影響通車效率和通車安全。采用探地雷達可以有效提高市政道路路基路面結構的檢測精度，但在施工過程中必須做好準備工作，總結了無損檢測關鍵點，并分析了施工注意事項，具有一定的實用意義。