路橋檢測(cè)中雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

黃紹河

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510000）

檢測(cè)技術(shù)是路面養(yǎng)護(hù)中不可少的一項(xiàng)基礎(chǔ)性內(nèi)容，只有做好檢測(cè)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)的一些裂縫、不平整和病害。同時(shí)，其對(duì)路面的后期維修也具有重要的價(jià)值，可以減輕路面維修的成本，提高路面養(yǎng)護(hù)的精準(zhǔn)程度。雷達(dá)檢測(cè)就是一種具有多項(xiàng)作用的路橋檢測(cè)技術(shù)。

1 路橋檢測(cè)中雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值

雷達(dá)檢測(cè)方法屬于一種高精準(zhǔn)程度的電子技術(shù)，在路橋檢測(cè)當(dāng)中，具有比較高的精度。首先，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)（如圖1所示）的應(yīng)用可以對(duì)路橋?yàn)r青路面的病害進(jìn)行有效的識(shí)別，不需要接觸瀝青材質(zhì)就可以快速地形成檢測(cè)結(jié)果，不會(huì)對(duì)瀝青路面造成損傷。其次，雷達(dá)檢測(cè)方法精準(zhǔn)程度比較高，可以對(duì)瀝青表面下面的路橋空洞、路面下面的破損情況進(jìn)行全方面探測(cè)，相比其他的有損檢測(cè)方式，成本降低了30%～40%，速度提高了50%～60%。這種檢測(cè)方法還可以對(duì)不同路面的厚度進(jìn)行全面的檢測(cè)，包含墻體、混凝土、鋼筋狀態(tài)檢測(cè)，大大提高了路橋檢測(cè)的綜合性，能避免出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫、混凝土剝脫問題進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)失敗。最后，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)分辨率非常高，通過100～1000M赫茲的高頻電磁波，完成反射回路，與現(xiàn)代的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和自動(dòng)計(jì)算技術(shù)結(jié)合，可以對(duì)路橋的松石、松軟情況、含水量、彈性模量情況以及具體的材料老化情況進(jìn)行全方面探知[1]。

圖1 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

2 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在路橋檢測(cè)中的參數(shù)模量計(jì)算

雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)興起于20世紀(jì)70年代，作為一種高科技電子產(chǎn)品，廣大學(xué)者對(duì)雷達(dá)檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了多方面的研究。目前，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于路橋檢測(cè)中，在未來，進(jìn)一步提高雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)程度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，就要按照其成像原理（如圖2所示），不斷提高雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的穿透能力，完成循環(huán)波。通過參數(shù)模量的調(diào)整，建立向上反射的通道，利用電磁波傳播的速度優(yōu)勢(shì)以及時(shí)間優(yōu)勢(shì)，形成一個(gè)物理學(xué)指標(biāo)計(jì)算體系，從而對(duì)路橋表面的裂縫、材料老化、銹蝕問題進(jìn)行全面預(yù)判。參數(shù)模量計(jì)算還包含電磁脈沖波計(jì)算，按照發(fā)射和接收的時(shí)間結(jié)構(gòu)對(duì)路橋中的一些不連續(xù)電解質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)定，按照大數(shù)據(jù)的可視化建設(shè)方法全面體現(xiàn)路橋表面材料電解質(zhì)參數(shù)的異常情況。不同層面的裂縫和波長(zhǎng)速度，可以在可視化圖形中進(jìn)行全面比對(duì)。技術(shù)人員要提高參數(shù)設(shè)定的精準(zhǔn)度，進(jìn)而設(shè)計(jì)科學(xué)的電解質(zhì)常數(shù)，全方面探知路面的損壞情況。

圖2 雷達(dá)探測(cè)原理

3 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在路橋施工安全質(zhì)量檢測(cè)中的具體應(yīng)用

對(duì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)而言，其能夠在進(jìn)行安全質(zhì)量檢測(cè)的過程中，根據(jù)不同管理階段的具體特點(diǎn)進(jìn)行安排與調(diào)整，使其能夠在施工的過程中，通過對(duì)基礎(chǔ)施工部分的優(yōu)化調(diào)控，結(jié)合雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)路橋中的實(shí)際施工安全質(zhì)量檢測(cè)問題進(jìn)行深入了解與分析。雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在施工安全質(zhì)量檢測(cè)管理的過程中，可分為設(shè)計(jì)、施工、竣工三個(gè)階段。

3.1 設(shè)計(jì)階段

在橋梁施工前進(jìn)行地質(zhì)勘探的過程中，應(yīng)用雷達(dá)檢測(cè)可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)一些不穩(wěn)定的地質(zhì)條件，例如地下的一些流動(dòng)暗河情況、松石含量問題、安全施工等級(jí)問題。施工設(shè)計(jì)人員可根據(jù)這種可視化的數(shù)據(jù)結(jié)果判定不良地質(zhì)，再進(jìn)行全面施工準(zhǔn)備，避免施工設(shè)計(jì)不科學(xué)，造成橋梁的后續(xù)沉降。例如北京市2018年某橋梁施工前，就通過雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)房山與密云交界地帶的高速路橋施工時(shí)存在下降的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)部分墻面進(jìn)行下降問題分析，通過12臺(tái)雷達(dá)檢測(cè)儀器的快速探知，對(duì)地下部位存在的多條裂縫、溶洞劃定了精準(zhǔn)的位置，有效預(yù)防了施工后期的土體蠕動(dòng)問題造成的相關(guān)損失。技術(shù)人員根據(jù)探測(cè)的結(jié)果調(diào)整了施工的位置，并通過鋼板樁圍堰施工方法，減少土地蠕動(dòng)性對(duì)后期橋梁施工穩(wěn)定性造成的影響，減少了財(cái)力、物力的損失，提高了橋梁施工的穩(wěn)定程度。

3.2 施工階段

首先，雷達(dá)施工技術(shù)可以對(duì)地面的一些地質(zhì)常數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，避免因精度不足影響施工調(diào)度的準(zhǔn)確性。例如上海某施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用850型號(hào)的地質(zhì)探測(cè)雷達(dá)，對(duì)土體中的含水量進(jìn)行測(cè)定，分別設(shè)置了12個(gè)取樣點(diǎn)。2018年12月—2019年4月，分別對(duì)不同地質(zhì)進(jìn)行了高精度的探測(cè)，為實(shí)際的施工提供了有效地指導(dǎo)，共獲得兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)的電解常數(shù)與設(shè)置的模量不同。根據(jù)這一檢測(cè)結(jié)果，技術(shù)人員在雨天和晴天安排了不同的施工組，對(duì)同路段內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)性分析，選擇合適標(biāo)號(hào)的水泥并調(diào)節(jié)水灰比，適應(yīng)了施工的環(huán)境需求，并做好了鋼筋混凝土的后期養(yǎng)護(hù)以提高施工的適應(yīng)性水平。經(jīng)過這種施工控制措施，整體的混凝土裂縫發(fā)生概率降低70%～80%，內(nèi)部應(yīng)力釋放程度達(dá)到95%～99%。另外，雷達(dá)施工探測(cè)技術(shù)還可以檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施工的地質(zhì)穩(wěn)定情況，尤其是在降雨降雪的季節(jié)或溶洞穩(wěn)定情況比較復(fù)雜的地區(qū)，采用這種方法可以提高實(shí)際控制水平。

3.3 竣工階段

雷達(dá)探測(cè)技術(shù)可結(jié)合建筑信息模型技術(shù)，系統(tǒng)地分析整個(gè)橋梁路面施工主體結(jié)構(gòu)施工、樁基部分施工的鋼結(jié)構(gòu)水平情況以及垂直情況，探測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在的不合理之處，再通過鋼結(jié)構(gòu)分布情況的調(diào)整，完成整體的設(shè)計(jì)與把握。例如廣州某建設(shè)工程團(tuán)隊(duì)就應(yīng)用這種雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，分析路面結(jié)構(gòu)的不合理之處，共設(shè)置了12個(gè)雷達(dá)，探測(cè)垂直分布情況。對(duì)施工第三階段的施工問題進(jìn)行一致性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)兩處路面厚度不合理的問題，一處是路面質(zhì)量不合格，一處是施工存在缺陷。派駐了專業(yè)的維修團(tuán)隊(duì)，迅速處理上述問題，避免施工返工情況的出現(xiàn)，將原有的維修成本降低到20%，整個(gè)竣工驗(yàn)收的速度提高了70%，大大提高了工程團(tuán)隊(duì)的收益，降低了其損失，并且為道路交通的通暢程度建設(shè)了良好的基礎(chǔ)。

4 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在路橋檢測(cè)中的未來發(fā)展趨勢(shì)

目前應(yīng)用最廣泛的雷達(dá)脈沖技術(shù)，其檢測(cè)值比較準(zhǔn)確，精度比較高，工作穩(wěn)定性比較強(qiáng)，已經(jīng)可以在不同厚度的情況下滿足無損檢測(cè)的技術(shù)要求。雷達(dá)探測(cè)技術(shù)要想在未來得到進(jìn)一步的發(fā)展，則相關(guān)人員需要重視以下三個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）將雷達(dá)探測(cè)技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及智能制造技術(shù)結(jié)合在一起，進(jìn)一步提高雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的精度。在獲得相關(guān)數(shù)據(jù)之后，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比等方式，及時(shí)形成數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果。通過機(jī)器的自動(dòng)化學(xué)習(xí)來對(duì)電磁波反射回來的速度和建筑材料的一致性程度進(jìn)行模型建設(shè)，減少人工干預(yù)自動(dòng)化的識(shí)別橋梁中的局部線路空洞脫空的問題，提出整改建議[2]。

（2）雷達(dá)探測(cè)技術(shù)有其適應(yīng)的環(huán)境要求，因而在實(shí)際使用的過程中，要對(duì)短脈沖雷達(dá)的數(shù)字設(shè)定采取有效的管理方法，才能夠提高雷達(dá)應(yīng)用的穩(wěn)定性和精確度。例如檢測(cè)實(shí)際的濕度情況會(huì)對(duì)檢測(cè)成果造成負(fù)面的影響。在濕度為70%和10%的環(huán)境中，雷達(dá)檢測(cè)的誤差高達(dá)20%左右。因此要想提高雷達(dá)檢測(cè)的精確度，還需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制。

（3）技術(shù)人員要建立完善的雷達(dá)識(shí)別系統(tǒng)，通過天線信號(hào)等進(jìn)行多單元的同時(shí)接收，向裝機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)射電磁波，檢驗(yàn)路橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和一致性程度，對(duì)不同界面回傳電磁波信息以圖像的形式進(jìn)行最終展現(xiàn)，以獲得精準(zhǔn)的圖像內(nèi)部結(jié)構(gòu)。未來，雷達(dá)發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的體積將會(huì)朝小規(guī)模發(fā)展，對(duì)缺陷定位會(huì)更加精準(zhǔn)，攜帶也會(huì)更加方便[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用廣泛，在新型路橋施工中應(yīng)用效果較好。研究路橋檢測(cè)中雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用，有利于相關(guān)人員應(yīng)用超聲波和聲波發(fā)射等方法，對(duì)路橋中存在的施工準(zhǔn)備缺陷和施工控制不良等問題進(jìn)行有效識(shí)別，從而改善后期維修，做好全面準(zhǔn)備與控制。因此，相關(guān)人員要加強(qiáng)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用的預(yù)判，創(chuàng)設(shè)良好的數(shù)字化分析環(huán)境，提高技術(shù)應(yīng)用水平。