公路檢測中雷達無破損測試的應用

馬春亮

（河北通宇建筑工程有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

雷達無破損測試技術通過天線向地下發射高頻電波，在對地下介質進行檢測的過程中，將相關信息通過電磁波進行傳播，經過接收和反饋等相關流程，在反射電波的強度和振幅特征中充分呈現信號差異，并且利用具體圖像，將地下結構、介質位置和其他情況進行準確反饋。

1 工程概況

以我國某公路為例：

該公路屬于國家一級公路。使用我國自行研制生產的LTD-2100 公路路基路面檢測雷達，對該公路的兩個路段進行檢測，如圖1 所示。在檢測瀝青面層厚度的過程中，進行雷達無破損測試，雷達天線的頻率始終保持在1.5GHz 以上。在明確距離標定之后，安裝天線并開機預熱，為后續各項測量工作的有效開展做好準備。

圖1 LTD-2100 公路路基路面檢測雷達

2 雷達無破損測試技術在公路建設中的應用

2.1 應用原理

在開展公路建設工作的過程中，雷達無破損測試技術主要應用原理是向地下以脈沖形式發射電磁波，電磁波在傳播過程中遇到不同介質時，會在其交界面上產生強烈反射異常信號，從而對公路病害進行有效檢測。其中，探地雷達主要是以對地表發射天線的方式，在寬頻帶、短脈沖方式的作用下，向公路路面內部結構中發射高頻電磁波。當電磁波在地層中不斷傳播并且遇到電性差異分界面、物性差異分界面、孔洞介質時，會形成對應的反射界面，此時地面接收天線會將反射的電磁波全部接收，然后針對時間閾中的回波、波長、振幅進行分析以及確認，并且將最終結果呈現在顯示裝置中，有效確定雙程走勢。地層中的介質電磁波與空氣相比，具有較為明顯的衰減特性，再加上非金屬物體與周圍介質之間不存在較大差異，相比于金屬物體，具有較小的目標反射光能量，地質自身的多解性也比較明顯，因此，導致地層中的電磁波具有較高復雜性。

電磁波傳播理論與彈性傳播理論有較多的相似特征。比如，擁有同一形式的波動方程，在對具體資料進行處理和分析的過程中，要充分應用運動波兩種波形具有較高相似性這一特征。雷達無破損測試憑借自身具有的多元化優勢，在公路路面監測工作中的應用頻率越來越高。利用固定間距方式，同時移動接收天線以及發射天線，就能將測試雷達時間的平距剖面圖相關內容呈現出來。經過對相關內容的處理，能夠獲得深度平距正面圖。在此基礎上，通過與振幅頻率、圖像相同軸形狀等因素的充分整合，就能得到公路路面的最終情況。

根據雷達橫向的剖面情況，對反射界面或目的體的情況進行判斷時，雷達探測深度、雷達探測分辨率、雷達天線中心頻率之間具有密不可分的聯系，當雷達頻率越高時，對應的探測分辨率就會隨之提升，具體穿透深度也越來越深。公路路面檢測結果相關的媒介介質電磁種類以及具體參數見表1。

表1 公路路面檢測相關的媒介介質電磁參數

2.2 應用要點

2.2.1 應用雷達無破損測試技術檢測公路病害隱患

在對公路病害隱患進行檢測的過程中，應用雷達無破損測試技術，能夠確保最終檢測結果具有較高的準確性。在對公路路面存在的脫空以及空洞問題進行識別時，容易發生脫空病害問題的公路類型主要以剛性路面為主，相比周邊介質，在介電特性方面，結構層中的空洞和脫空現象具有明顯差異，保存較為完整的空洞的電阻率特性較高。應用雷達無破損測試技術對公路路面脫空病害的識別，主要是利用反射信號時間。在空洞的影響下，反射信號會產生反射波，在明確掌握反射波時間的基礎上，通過計算就能得到空洞深度和脫空深度。

2.2.2 應用雷達無破損測試技術識別公路瀝青剝落層

在識別公路瀝青脫落層的過程中，瀝青層的剝落程度與含水量之間具有密不可分的聯系。當瀝青層中的含水量較高時，瀝青與集料之間的黏連程度大幅度降低，導致瀝青剝落問題。在對舊公路路面進行鋪設的過程中，必須明確掌握公路路面瀝青的剝落情況。如果瀝青層不存在剝落問題，在雷達測試結果的回波中會存在兩個波峰，其中一個波峰出現在路表，另一個波峰出現在基層和瀝青層界面；如果瀝青層存在剝落問題，在雷達測試結果的回波中只存在一個波峰，出現在基層界面的反射以及路表反射之間。當瀝青的剝落度出現增大趨勢時，波峰也會隨之提高，從而準確識別出公路路面瀝青剝落層的具體位置。

2.2.3 控制雷達無破損測試質量的有效措施

應用雷達無破損測試技術對公路路面病害進行檢測時，由于存在眾多影響因素，導致最終檢測結果的準確性受到了嚴重影響。公路路面的介質種類具有多元化特征，具體結構極為復雜。因此，在應用雷達無破損測試技術的過程中，必須不斷提升實際操作的水平，合理運用和準確操作探地雷達。提高相關工作人員的專業能力和綜合素養，嚴格按照雷達無破損測試技術標準執行，從根源解決探測結果誤差較大的問題。

在開始測試之前，必須確保各項準備工作全面落實。明確掌握測點之間的距離，嚴格按照標準對時間窗口以及調節波形進行操作，確保測試得到的數據參數能夠將公路路面的實際厚度準確呈現出來，為路面病害整修工作提供有效的參考依據。比如，在對地面零點進行確定的過程中，要對表面所處位置進行判斷；為了確保獲得的電磁波和面層傳播時長具有較高的準確性，在收發天線下端放置一塊重金屬，并且當顯示屏出現較強的全反射波形之后，拿掉金屬。另外，還要采取多樣化的有效措施，加強對路面介電常數的關注，提高路面厚度測量結果的準確性，明確底界面回波情況，這樣才能從全方位入手，提高雷達無破損測試技術的質量。

3 雷達無破損測試技術在公路檢測應用中的注意事項

在我國現代化科學技術水平不斷提高的背景下，雷達無破損測試技術在公路檢測中的準確性不斷提升，在檢測路面瀝青混凝土狀態的過程中發揮著不可替代的作用。為了提升雷達無破損測試設備的適用性和正確性，不僅要徹底摒棄傳統的取芯測試方法，而且還要積極修正常規性檢測方法。

第一，加強對工程路面檢測厚度的合理調整，對路面表層厚度展開精確測量，嚴格控制施工過程中路面底層、中層、上層的厚度。為了避免誤差產生，通常情況下，會將路面分為三層進行合理調整，從根源解決不均勻現象的發生。與此同時，檢測部門要加強對檢測工作的管理力度，對路面的基本厚度進行嚴格控制，最大程度減少路面厚度不均勻導致檢測結果缺乏準確性的情況。另外，杜絕一切僥幸心理和不負責任的行為，對每一項檢測程序給予高度重視，降低錯誤操作的發生概率。通過分析能夠知道，該路段路面檢測厚度的平均值分別為119.55mm、119.68mm，得到的單點合格率為100%，與現場取芯測試的結果相同。

第二，公路瀝青路面在長時間的使用過程中，為了充分適應不斷提高的車速以及不斷優化的道路等級，所承受的負荷必然會越來越大。在公路路面進行檢測的過程中，主要是對混凝土結構的厚度進行檢測，在確保公路路面瀝青厚度的基礎上，采取各種修復方法，保證瀝青路面滿足公路交通荷載的要求。在此基礎上，對兩個路段分別使用電磁脈沖措施，分別記錄電磁脈沖的發射時間和傳播速度，得到兩個路段的路面結構層厚度。在此過程中，重點檢測兩個路段路面結構層面回撥時間，得到不同路段路面結構層的電磁波和短波速度，從而判斷這兩個路段路面質量是否能夠達到標準。

第三，在對路段進行路面危害檢測的過程中，通過對局部瀝青脫落情況的詳細分析，雷達無破損測試技術能夠運用低電阻特性，對獲取的反射信號加以利用。比如，混凝土和空氣的界面反射會在脫空現象中形成反射波，在反復疊加之后呈現出一正一負的特征。然后，確定兩條反射弧在反射過程中具體相位的時間差，計算得到該路面的空洞深度和脫空深度。在公路檢測工作中，有效落實雷達無破損測試技術的相關措施，不僅能夠準確掌握測試路段路面的厚度，而且還能提高公路的施工質量，延長公路的使用壽命。

4 結語

在傳統公路檢測工作中，通常采用鉆孔取芯的方式，不僅工作量較大，而且還會在一定程度上對公路造成破壞。將雷達無破損測試技術合理應用到公路檢測工作中，不僅能夠使公路檢測結果具有較高的精準性，檢測工作的質量和效率得到大幅度提高，而且還能最大程度降低對公路的損害，確保公路工程的整體質量保持在最佳狀態。因此，相關人員不僅要對雷達無破損測試技術的重要性給予正確認知和高度重視，還要結合具體路面情況，對雷達無破損測試技術進行不斷優化與完善，提高雷達無破損測試技術的適應性和可行性，為公路運行安全提供良好保障。