地質雷達檢測技術在公路工程檢測中的應用分析

葛世儒

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，地質雷達檢測技術也在公路工程檢測環節中獲得了廣大施工團隊的關注。基于該技術采樣快、精準度高、分辨率高、經濟效益好、無損檢驗等優勢，使其成為現階段乃至未來公路建設領域中最重要的檢測技術之一，因此加強對該技術的研究對于公路建設工程質量的持續進步具有十分重要的促進價值。

1 地質雷達檢測技術基本原理研究

利用雷達檢測技術對公路工程質量進行檢測的原理，便是通過向公路路面下方發射脈沖式高頻電磁波的方式獲取公路地下各質量指標的參數信息。高頻電磁波在向下傳播的過程中如果遇到了電磁性不同的物體，便會發生散射、反射等反應，而其散射、反射出的電磁波會被地表上方的天線所接收，再上傳至相應檢測設備中以待分析。檢測設備會對基于反射波的波長、強度、形狀、時間等參數對地下目標的形態、狀態、位置、結構等進行分析，最后將結果轉化為直觀化的數據信息以供施工人員對公路質量、問題等進行判斷。地質雷達檢測技術的本質便是利用電磁波脈沖反射原理對公路地下結構的層次劃分、質量、施工效果、風險隱患等進行檢測，基于其非接觸式物理檢測的特性，使該技術不僅能夠精準分析出公路地下結構的實際情況，同時不會對既有的路面結構造成破壞，能夠全面性地解決大部分公路工程中的施工問題。地質雷達檢測技術的基本原理如圖1所示。

圖1 地質雷達檢測技術原理

2 地質雷達檢測技術的檢測依據

地質雷達檢測技術通常應用于公路建設工程中的淺部檢測環節，該技術作為一種無損檢測技術，基于其探測深度較小、分辨率較高的特征，要求被檢測公路路段與其周邊環境的介質需要具有一定的電性差，檢測目標路段與周邊環境的電性差數值越大，則應用于該路段的雷達檢測技術反射系數便越高，反射信號越高，檢測質量越好，反之亦然。公路工程建設過程中通常需要完成面層、基層以及路基層三部分的施工。其中，面層的施工材料通常為水泥混凝土、瀝青混凝土等；基層的材料通常為級配碎石、石灰穩定料、水泥穩定料、混凝土材料等。基于公路建設行業標準統計數據出發，當公路項目的表面修筑材料為水泥混凝土時，其材料的相對介電常數為3～5，改性瀝青材料則為5～10，而大部分公路基層材料的相對介電常數不會在8 以下。

施工過程中，得益于公路各結構層之間介電性常數的顯著差異，使地質雷達檢測技術的檢測效率、數值準確性等得以保障，由此也為后續的公路質量檢測環節提供了更有效的檢測依據。

3 地質雷達檢測技術的檢測應用流程

3.1 前期判斷

在公路質量檢測環節中應用地質雷達檢測技術時，需要在檢測開始前由施工人員對公路的直觀質量進行判斷與總結，主要包含以下方面的檢測內容：

第一，地質結構的完好性：是否存在顯著裂縫與斷板情況。

第二，公路路面的可使用性：是否存在嚴重破損而無法保障車輛在其中的有序、穩定、安全行駛。

第三，公路的完整性：公路路面下方是否存在脫空、塌陷等情況，是否會對車輛駕駛的安全性、人員行走的安全性等造成影響。

施工人員前期判斷過程中假設出現上述的一方面或幾個方面問題就必須對公路工程的質量進行嚴格檢測，必要的情況下還需要申請二次施工以及修正、修補施工，基于此避免各種風險隱患的發生。

3.2 選擇測點

假設前期判斷過程中檢測出了明顯的公路風險隱患，如脫空、塌陷等，或在重載車輛行駛時出現了顯著的面板晃動、翹邊、局部塌陷、裂縫、施工材料脫落等問題，這就需要相關施工人員利用地質雷達檢測技術對公路工程中的重點問題進行精準測量與判斷。同時，需要技術人員結合其既有的理論知識、施工經驗以及地質雷達檢測技術檢測數據等對公路工程問題進行精細化的分析與總結。以公路面板脫空現象為例，引發這一現象的原因既可能是工程施工環節的不足，也可能是路面常年遭受雨水侵襲、來往車輛超載嚴重等歷史問題，從而引發施工材料的脫落、施工段路面泥濘等情況。同時，針對公路工程中的不同問題、不同隱患等還需要施工人員合理調整地質雷達檢測的位置。以上述問題為例，為最大程度地提升檢測數值的精準性，就需要施工人員在路面板的聯接部分放置監測點，以獲取最直觀、準確的監測數據。

3.3 調整參數

應用地質雷達檢測技術進行公路檢測，即使檢測出的中心頻率高低值相對正常，也并不意味雷達檢測深度準確無誤，還需要相關施工人員在此基礎上對所有環節的檢測數值結果進行對比分析，而后在眾多結果中選擇最符合工程實際情況的數值進行記錄以及進一步分析。同時，施工人員還需要結合工程實際情況對地質雷達檢測結果進行更細致的計算與分析，同步做好工程所在地地質信息的詳細記錄，尤其是振幅、時間頻率特征等數據。除此之外，還需要對地質雷達檢測設備的型號進行慎重選擇，要基于實際需求開展工作，以更好地保障地質雷達檢測結果的準確性與可參考性。

3.4 數據分析

借助地質雷達檢測技術取得探測數據之后，還需要結合GSSI 等各類軟件對相關數據進行反復的計算、核實與分析處理，而后才能夠得出最終的數據結果。想要在此基礎上獲取更精準、科學的結果數據，就要對既有的檢測結果進行實時處理，以保障多次數據處理結果的一致性。

4 地質雷達檢測技術應用過程中的基本誤差分析

盡管地質雷達檢測技術在實際應用過程中具有相當多的優勢，但受限于技術的發展，該技術在當下仍舊具有一定的不足之處，使得其在檢測過程中存在一定的誤差。而利用地質雷達檢測技術進行公路工程檢測工作時，為保障檢測數值的準確性，需要對地質雷達檢測技術中存在的誤差具有一定認知，并借助相關技術手段盡量降低誤差的影響程度。地質雷達檢測技術的應用誤差主要體現在如下兩個方面。

4.1 信號時間誤差分析

利用地質雷達檢測技術進行公路工程檢測工作時，施工人員可以利用電磁波的反射時間對公路路面下方的結構完整性、地質狀況等進行判斷。通常情況下，公路施工團隊都會將記錄電磁波反射時間相關數據的記錄工作交由施工人員負責，而人工記錄的方式難免會出現數據偏差的問題，進一步引發該項檢測技術實際應用過程中的時間記錄誤差。由此，需要借助合理的方法盡量降低誤差，可以利用“時間零點”的概念進一步優化施工人員對相關數據的處理效果，進而提升信號時間數據記錄的準確性。具體操作為：引導施工人員將雷達反射信號觸發點的時間視為此次記錄工作的起始點，而后利用依照施工人員的個人習慣、喜好等進行起始時間的零點標定，由此降低時間誤差。同時需注意的是，檢測工作中還需對檢測人員的數量進行控制，以此達成降低時間誤差的目標。

4.2 公路介電常數標記工作基本誤差分析

檢測過程中，電磁脈沖波的傳播速度、強度等都會對公路結構的介電常數準確性造成影響。由此，需要技術人員對公路結構進行必要的介電常數標定。針對介電常數標定法的選取，可以參考如下內容依照需求進行挑選：

其一，數學計算模型標定法。結合監測數據利用線性模型以及均差方模型對公路介電常數進行計算，以此推算出公路工程中不同結構層的實際厚度。使用該方法出現計算誤差的概率較高，可在實際應用過程中對該方法進行回歸修正。

其二，鉆芯厚度標定法。技術人員利用電磁脈沖波的反射時間以及鉆芯方式對不同公路結構層之間的介電常數值進行反推計算。基于實際工作中公路各個結構層的用料、壓實度、干燥程度等不盡相同，因此該方法在使用過程中可能出現一定誤差，需要進行多次計算與核實。以南京市某一級公路瀝青路面厚度檢測為例，該工程項目采用剖面長度為70m 的行車道上進行取芯驗證，檢測結果如表1所示。

表1 取芯厚度與地質雷達測定厚度對比

5 地質雷達檢測技術在工程質量無損檢測中的應用分析

5.1 針對公路工程路面厚度的檢測應用分析

工程路面的厚度是決定整體工程施工質量的主要判斷依據與指標，結合我國實際情況出發，尋常工程中的瀝青公路路面需要進行2～3 層的鋪設施工，通常情況下，鋪設的層數越多，出現質量問題的概率也就更大。地質雷達檢測技術對于檢測公路工程路面厚度具有良好的應用效果，其不僅可以幫助施工團隊加強對路面鋪設厚度與鋪設質量的控制力度，也能有效保障公路整體的施工質量。同時，加強對地質雷達檢測技術的研究力度還有利于施工單位對路面質量進行全時段監督管理，在檢測到相關厚度問題后及時進行相應處理。

5.2 針對公路工程質量病害的檢測應用分析

在公路工程竣工并投放使用后，隨著使用時間的提升，道路的磨損程度也會越發嚴重。公路路面在損傷面積不斷累積的同時，各類型病害的出現概率也會隨之上升。基于這一現象，不僅需要施工團隊借助地質雷達檢測技術對各種公路工程質量病害進行精準檢測，并結合相應的解決、優化對策來延長公路的使用年限，還需要同步落實對公路日常養護、維護的關注。結合既往的工程經驗，公路路面所出現的大部分病害都是路基、路面的斷裂、坍塌問題，只有針對這部分風險隱患進行動態性的質量檢測，明確病害發生的原因與具體位置，而后使用具有針對性的養護對策，才能夠全面性地提升公路工程的建設、使用質量。當公路投放使用后出現問題時，技術人員便可以利用地質雷達檢測技術精準判斷病害，同時進行一定的補救、整修措施。

6 結語

利用雷達探測設備對公路工程的路面進行檢測，不僅能夠為施工人員提供更精準的數據參考，同時能夠極大程度地降低施工人員的檢驗勞動力。除此之外，該技術也不會對已經建設完成的公路路面造成二次損壞，在確保檢測質量的基礎上降低后期維修的人力、時間與資金成本。雷達檢測技術會在公路建設領域未來的發展中獲得大范圍的推廣，因此需要相關領域的研究學者、技術人員、施工人員等加強對該技術的分析與研究，為我國公路的合理建設與科學運營夯實基礎，利用更穩固的交通道路助力社會經濟的持續進步。