雷達檢測技術在市政工程質量檢測中的應用分析

蔣建軍

（中大智能科技股份有限公司，湖南 長沙 410200）

市政工程項目在實際實施期間呈現出施工項目繁雜、施工場地狹小等特征，且會對城市交通體系的運轉產生一定程度的影響，提升了市政工程的難度。在市政工程施工期間，保護地下構筑物、遷改管線等情況較為常見。出于保障各項設施有序運行的目的，需要對市政工程施工質量及地下區域的實際情況加以檢測。在此之中，憑借檢測效率高、檢測結果精準、無需破壞檢測區域等優勢，雷達檢測技術在市政工程質量檢測之中實現了廣泛應用。

1 雷達檢測技術概述

1.1 雷達檢測技術簡介

依托于電磁波的物理性質，借助對電磁波的持續發射和接收完成檢測工作，此類技術即為雷達檢測技術。雷達內部的固體共振腔是發射電磁波的主要工具，通過雷達向地面發射電磁波之后，電磁波將會被傳播到地下，在這一過程中，電磁波會被反射回雷達中，雷達在接收返回的電磁波后，可以憑借分析儀器的運用，分析反射回的電磁波信號，從而實現地層中信息的獲取。一般來說，雷達檢測所發射的電磁波通常具備較高的頻率，能夠達到GHz級別，且采樣所用的電磁波頻率也處于較高水準，往往需要達到MHz 級別以上。當將雷達檢測技術應用到市政工程中時，檢測工作的進行無需破壞土體，即可以實現有效檢測，且具體操作的難度較低，能夠做到直接成像觀察，獲取更直觀的檢測結果。借助電磁波反射可以獲取到具備較高精度的目標物體坐標。從20 世紀90 年代開始，雷達檢測技術已經在我國的工程檢測之中實現了有效運用，并取得了理想的應用效果。

1.2 雷達檢測技術工作原理

當所處的傳播介質不同時，電磁波的傳播速度也會呈現出一定的差異，而在相同的傳播介質中時，電磁波的傳播速度同樣一致，正因如此，能夠借助該原理對電磁波在地上和地下的回射波接收的具體時間差進行計算，從而確定更加精準的待測物體位置坐標。在計算時，可采取如下公式：

在式（1）之中，H所表示的含義為待測物體的位置；V所表示的含義為電磁波在地層中的傳播速度；ΔT所表示的含義為電磁波在地上和地下的回射波接收的具體時間差。在計算電磁波在地層中的傳播速度時，可以依托于介電V常=C數/ε加以計算，具體公式如下：

在式（2）中，C所表示的含義為電磁波在空氣中的傳播速度，這一數值通常將其近似為3×105kVm =/ sC；/ε所表示的含義為介電常數。此外，反射回的電磁波的振幅與反射系數之間呈現出正相關關系，當電磁波所處的傳播介質屬于低損耗類型時，此類介質中電磁波的反射系數可以用如下公式表示：

在式（3）中，r所表示的含義為低損耗介質中電磁波的反射系數；ε1+和+ε2所表示的含義為兩種傳播介質的介電常數。從式（3）中可以看出，如果電磁波所處的兩種介質本身的介電常數存在較大的差異，將會存在較大的反射強度，且差異越大，反射強度越高，與此同時，如果介質本身的導電性和電磁波的頻率越高，實際的穿透深度將會更低。圖1 所示為雷達檢測技術的原理。

圖1 雷達檢測技術原理

2 雷達檢測技術特點及在市政工程質量檢測中應用的意義

2.1 雷達檢測技術的特點

雷達檢測技術主要是借助高頻的脈沖電磁波對地下所有介質的分布情況進行查驗。現階段，這一技術的應用范圍已經呈現出不斷拓寬的趨勢，其中的主要原因之一即為其本身具備較為可觀的優勢，這些優勢體現在以下幾方面。第一，雷達檢測技術在對市政道路工程的路面進行檢測時能夠實現無損化，在不對檢測區域造成損毀的前提下完成連續的勘探工作，相較于常規的需開挖檢測形式而言，這種檢測技術無需進行檢測后的修復處理，實現了成本和人力的充分節約。第二，雷達檢測技術在實際應用期間具備較高的查看功率，檢測過程中所使用的雷達勘探器能夠實現收集數據到借助數據生成雷達圖的全過程，且相關設備的操作難度相對較低，收集數據環節也具備較為理想的敏捷性。第三，雷達檢測技術具備較高的查看精度和較寬的勘探頻帶，在實際應用時可以獲取較高的勘探精度，且能夠在檢測活動中引入信息處理技術。第四，雷達檢測技術在應用到檢測工作中時具備良好的抗干擾性能。雷達之中存在屏蔽天線，所以在運用時能夠有效規避其他電磁波的消極影響，僅對勘探信號進行接收，保證檢測結果的精準性。

2.2 雷達檢測技術在市政工程質量檢測中應用的意義

現階段，市政工程施工期間的質量無損檢測中已經實現了雷達檢測技術的充分引入，這一技術形式一方面能夠促使工程竣工質量驗收速度得到有效提升，另一方面，還可以為相關主體提供科學、準確的數據信息，防止人為干擾和取樣偏差等不良因素對檢測環節帶來消極影響。相較于鉆孔取芯技術而言，雷達檢測技術在實際應用的過程中不會對工程結構造成損毀，能夠對板下脫空等情況進行全面檢測，如此一來，施工人員即可以以實際的情況作為基礎，采取針對性措施及時解決工程中存在的問題，實現市政設施使用壽命的有效延長。雷達檢測技術既能夠檢測電力管線、給排水系統、隧道等施工項目的質量，同時還可以檢測市政道路瀝青混凝土面層的鋪設效果。總體而言，雷達檢測技術在市政工程中的應用可以為工程建設質量的提升奠定堅實基礎，加快城市化發展進程，減少質量風險的發生概率。

3 市政工程質量檢測中雷達檢測技術的實際應用

市政工程的建設質量與城市居民的生活存在著緊密聯系，正因如此，針對市政工程的建設質量開展檢測工作至關重要，其中，雷達檢測技術的應用可以產生積極效果，可以有效加快檢測效率，并獲取精準的檢測效果。具體來說，市政工程質量檢測中雷達檢測技術的應用主要體現在如下幾個層面。

3.1 探測地下管線中的應用

為了明確市政地下管線的鋪設質量，從而根據實際情況予以調整，保證市政管網的有序運行，需要注重地下管線的探測。在實際運用雷達檢測技術探測地下管線時，首先需要在道路的橫斷面之上進行檢測線的創建。在檢測期間，應用掃描模式，獲取相應的雷達圖，并細致處理接收到的信號，對雷達圖之中地下管線的具體位置進行觀察。在此之后，可以以探測到的地下管線數據作為依據，將其輸入到Auto CAD軟件之中。通過這種形式，能夠使得工作人員明確掌握地下管線的分布情況。此后，憑借不同傳播介質中電磁波傳播速度存在差異的基本原理，對雷達檢測圖進行觀察，明確管線系統鋪設的問題，在此基礎上及時調整，優化地下管線布設質量，保證城市管網的有序運行。

3.2 探測道路不明沉陷中的應用

市政道路建設是市政工程中較為常見的施工項目，不過就實踐經驗來看，一些市政道路會出現沉陷的情況，對行人和車輛行駛帶來了較大的威脅。相關單位在處理時往往需要掌握導致道路沉陷的原因，從而在處理和今后的道路施工中避免此類現象的產生，但這一目標的實現一般會面臨較多的困難。在雷達檢測技術的支持下，能夠實現全方位檢測市政道路的目的，并依托于數據分析的手段，確定導致道路不明沉陷的根本原因。例如，雷達檢測技術能夠對市政道路及其周邊預埋的雨水管道進行監測。如果雨水管道損壞，將會導致雨水滲透情況的產生，長此以往，將會對道路的穩定性能造成破壞，出現空腔的情況，加之來往車輛的荷載作用，最終導致道路沉陷。在這種情況下，通過雷達檢測技術能夠在短時間內及時發現雨水管道的損害，進而在短時間內開展修復工作，維護道路的穩定性，避免沉陷情況的出現及進一步發展。

3.3 檢測路基病害中的應用

當檢測市政道路與橋梁工程的臺背填土病害時，出于獲取更精準檢測結果的目的，并有效避免可能存在的電磁干擾雷達檢測技術的運用效果，通常需要選用屏蔽天線開展檢測工作，這類天線的頻率為250 MHz。在布設屏蔽天線時，分布間距為38 mm，采樣率可以達到0.4 ns。在設計檢測線時，可以采取沿市政道路方向設置的形式，并在其中進行滾輪觸發的應用。在使用雷達檢測技術實際開展檢測工作時可以發現，如果路基中填土的密實性較差，則在雷達圖之中將會表現出紊亂的情況，無法形成呈連續狀態的同向軸，在一些情況下，還會出現無法識別的現象。這類路基病害會成為引發脫空、沉陷的原因。在雷達圖之中，沉陷病害會呈現為扭曲狀、下凹、不連貫的同向軸，上凸的同向軸則代表道路發生了脫空的現象，而倘若同向軸表現為斷裂、不連貫的狀態，則可以判定為道路密實程度不足。

3.4 檢測道路瀝青面層中的應用

在對瀝青混凝土道路的路面進行檢測時，了解瀝青面層厚度是檢測的主要指標。在實際運用雷達檢測技術檢測路面結構層時，通常需要將市政道路對的設計方案作為對照。例如，如果某一段市政道路的瀝青面層設計厚度為150 mm，為了檢驗實際的施工效果是否達到了150 mm，即可以引入雷達檢測技術，在檢測時，需要借助2 GHz 的空隅天線。將天線安裝在行駛的車輛中，這樣一來，能夠在短時間內完成一段距離較長的路線的檢測。在檢測期間，需要選取兩個檢測位置，開展鉆芯取樣，做好雷達波速校準工作。在確定路面結構樣品的實際厚度之后，還可以獲取到校準后的雷達波速。通過雷達檢測技術應用期間開展的雷達圖像處理、分析和檢測工作，可以獲取被檢測路段瀝青面層厚度的極值，此后，可以將設計方案中的瀝青面層厚度與實際施工厚度進行對比，對實際施工厚度的合格率加以計算，如果差異較大，需要落實有效的整改措施。

3.5 檢測道路路面性能中的應用

在市政道路工程中，路面性能能夠直接決定行車和行人的體驗，因此，需要針對道路路面性能開展檢測，這也是雷達檢測技術應用的一個重要方面。在這項檢測內容之中，需要注重如下三個方面：

第一，確定出測點。在市政道路工程的施工現場中，勘察工作是工程開展的重要基礎，如果在勘察期間發現道路面板存在脫空情況，且有大型車輛在該路段表面形式，將會導致地面晃動現象的產生，導致這種現象產生的原因來源于多個層面，例如面板翹起、施工材料質量不過關等。在這種情況下，應當與道路的實際情況加以有機結合，同時借助雷達檢測技術，確定恰當的出測點，開展道路檢測工作。第二，設置適宜的數據參數。常規情況下，當使用雷達檢測技術對市政工程的質量進行檢測時，確定檢測范圍是一項重點內容，這將會決定檢測工作的實際深度，為此，檢測人員需要當對雷達檢測技術應用期間的各項參數進行科學地調整。在分析檢測結果時，還應當發揮測算手段的作用，生成更詳細的檢測數據信息結果。第三，全面分析雷達數據。當雷達檢測技術在應用之后獲取相應的數據之后，能夠借助技術軟件對數據進行分析，與此同時，還需要再次處理檢測出的各項數據，為前、后檢測數據相符合提供保障。根據測算出的信息，還能夠判定道路面板之下是否存在脫空、空洞、裂縫、斷板等情況，從而采取針對性措施進行修復，保證市政工程的施工質量。

4 總結

綜上所述，在當前市政工程數量愈發增多的背景下，針對工程施工質量開展檢測工作必不可少，能夠幫助相關單位全面、及時地了解市政工程的實際建設情況，并根據存在的問題加以整改，為居民提供更加舒適的生活環境。雷達檢測技術在工程檢測領域中的應用能夠獲取較高的檢測精度，實現被檢測事物位置坐標的精準確定。同時，還能夠對市政工程中存在的病害做到有效探測，為整改工作的落實提供基礎。總體而言，這一技術的應用能夠為市政工程質量保障創設良好的支撐條件，促使工程質量得以優化。