瀝青路面厚度檢測中路面雷達的應用

◎ 駱宏兵

伴隨著國內公路建設質量指標要求越來越高，采取路面雷達等一些先進質檢技術與手段是確保路橋質檢質量的重要手段。因此，如何才能順利將路面雷達應用于檢測瀝青路面厚度中值得深入探討。

一、路面雷達簡介

路面雷達是立足于探地雷達基礎上所發展起來的一種質檢技術。其中探地雷達本身作為一種光譜電磁技術，可以用來測定地下介質的實際分布情況，相應的工作原理和探空雷達比較相似。由于檢測的介質比較復雜，探地雷達不適應用于直接檢測瀝青路面厚度。而路用雷達則是一種用于檢測道路結構層的專門雷達系統，主要構成部件包括終端設備、接收機、發射機、天線以及信號處理機所構成，具體的檢測工作原理見圖1。

圖1路用雷達的基本原理圖

基于圖1的路用雷達原理圖可知，通過在路基和路面結構層中發射電磁波，借助其在相應介質當中的傳播與反射作用，通過測定返回波的波形、波幅與傳播時間等來對目標體的結構情況或空間位置進行測定。根據相關實踐研究可知，通過在瀝青混凝土面層厚度檢測實踐中應用路面雷達，相應的檢測結果準確度大約可以控制在3%。在水泥混凝土面層厚度檢測領域，路用雷達檢測結果的準確度可以控制在5%左右。而在橋面脫空程度、橋面鋪裝層分離情況、水泥混凝土路面基層脫空、定位基層溫縮裂縫等其他方面，路用雷達也可以開展試驗檢測分析與判定。

二、路面雷達在瀝青路面厚度檢測中的應用原理與要點

1.路面雷達在瀝青路面厚度檢測中的應用原理。

瀝青路面厚度檢測的原理主要是通過測定電磁脈沖在基層和路基面層交界面部位處的傳播速度與反射時間，之后通過計算分析來求出瀝青路面的厚度。厚度檢測過程的關鍵是首先對發射的電磁波在各層路面結構層當中的實際傳播情況進行有效確定，并要對各道路結構層中電磁波的實際傳播時間t進行確定。然后要相應地對路面中電磁波的實際傳播速度v進行確定。通過確定上述這兩個關鍵參數之后，即可按照如下計算公式來確定路面厚度值 h，即：h=v×t。

在反射界面的上層材料和下層材料的介電常數和界面的反射系數R幾個參數之間同樣伴有一定相關性，具體可以用如下公式進行表示：其中εr1和εr2分別代表上層材料（路面面層）和下層材料（路面基層）的介電常數；R主要代表反射系數，可以用如下公式進行計算進行計算。其中A和Am分別代表反射波幅和全反射波幅。

在第一次反射過程中，上層空氣的實際介電常數主要為1，這時候可得：R0=其中A

1主要在面層和空氣界面中電磁波形成的反射波幅；R0則主要代指這一界面的反射系數。

在第二次反射過程中，考慮到已經求得了上層材料的介電常數，所以以此類推來對下一層材料的對應介電常數進行求解，即將這一公式同這一反射層的能量損失系數相乘，經過化簡即可求得最終的計算公式為：緊接著代入上式對其進行化簡可得：

其中εr3主要代表路基相對介電常數；A2則主要代表基層和面層界面電磁波形成的反射波幅；R1則主要代表相應界面的反射系數。

以此類推，可以對不同結構層的相應介電常數進行求解，這樣通過計算分析可以逐漸得到不同結構層中電磁波的實際傳播速度。

速度v和待求厚度結構層中電磁波往返時間的1/2乘積即可求得相應結構層的厚度。按照該種求解公式與思路，可以確定面層（第一層厚度）厚度和基層厚度（第二層厚度）分別為其中Δt和Δt分別代12表地面雷達所發射雷達波在瀝青路面的面層與基層中的往返時間（ns）。按照上面這種計算思路與步驟，可以逐步求得不同結構層的厚度。

2.路面雷達在瀝青路面厚度檢測中的應用要點。

雖然瀝青路面厚度檢測中路面雷達應用的效果比較好，但是為了確保整體路面雷達的應用效果，確保檢測結果的準確性，需要采取一些恰當的規避措施來減少對路面厚度檢測帶來的不利影響，具體要點如下：

（1）規避對介電常數的影響。為了避免瀝青路面結構的介電常數受到影響而對最終檢測結果準確性帶來的不利影響，可以采取如下幾個方面舉措：①降低材料不同或瀝青混合料配合比不同情況的存在，這主要是由于二者保持完全一致后方可具備同等介電常數。在開展瀝青路面厚度檢測期間，檢測公路路段也要保持同樣的介電常數，所以在實際的檢測實踐中針對不同瀝青混凝土配合比的路段要分開進行檢測，之后采用不同介電常數來對它們對應的厚度值進行分別計算。②要避免含水率、壓實度以及層厚等指標不一致的情況。雨后天晴的瀝青砼路面厚度要在經過充分干燥處理后方可開展地面雷達檢測，避免透水性影響路面的含水率，否則會因為介電常數存在偏差問題而影響最終檢測結果準確性。同理，針對檢測公路路段上路面的鋪層厚度或壓實度要進行測定，避免它們存在差異性而影響了檢測結果準確性，所以一般可以多選擇幾個檢測點來對相應的介電常數進行分別標定，之后以它們的平均值為基準作為最終檢測的介電常數，這樣的檢測結果客觀性更強。③保證芯樣標定的準確性，這也是有效確保最終路面厚度檢測結果準確性的關鍵。

（2）規避介質中電磁波走時的影響。為了避免瀝青路面介質中電磁波走時受到影響而對最終檢測結果準確性帶來的不利影響，可以采取如下幾個方面舉措：①消除鐵板標定文件帶來的影響，即要在不同環境條件下分別開展鐵板標定，并要確保最終檢定結果準確性；②要降低地面雷達天線主頻給最終檢測結果準確性帶來的不利影響，如果瀝青路面厚度小于10cm，那么雷達天線頻率適宜控制在2G。通過采取有效的手段來防范雷達因素影響，更容易全面確保最終地面雷達檢測瀝青路面厚度結果的準確性。

三、結束語

總之，地面雷達是檢測瀝青路面厚度準確性和可靠性的一個有效檢測方法。在瀝青路面厚度檢測中應用地面雷達期間，要規避對介電常數的影響和介質中電磁波走時的影響，同時要嚴格按照規定的檢測流程開展檢測和分析判定，力求全面確保瀝青路面厚度檢測結果準確性。