桥梁负弯矩孔道注浆饱满度的探地雷达三维探测法研究

汪步胜（安徽省交通科学研究院，安徽 合肥 230000）



桥梁负弯矩孔道注浆饱满度的探地雷达三维探测法研究

汪步胜（安徽省交通科学研究院，安徽 合肥 230000）

桥梁负弯矩孔道注浆是现阶段桥梁工程施工中的难题之一，而探地雷达三维探测法能够很好的对桥梁负弯矩孔道的注浆饱满度进行检查，这样就能够通过雷达的图像更加有针对性的进行施工。在有效提高施工人员工作效率的同时，保障了桥梁的建设质量。本文主要阐述了探地雷达三维探测法对桥梁负弯矩孔道注浆饱满度的检测原理及方法，对探地雷达三维恩探测法的数据处理进行分析，并以实例的方式来对其应用情况进行探析，以此来更好的促进探地雷达三维探测法的推广应用。

探地雷达三维探测法；原理方法；实例分析

前言

城市化的进一步提高让公路桥梁工程的发展也变得十分的迅速，一个刚度大、质量高、行车舒适性好的桥梁是每一个桥梁设计以及施工人员都在努力达到的目标，而桥梁负弯矩预应力的施工是施工过程中的重要环节，其施工的质量对桥梁结构的整体质量以及使用年限都有着直接的关系，所以，在施工过程中要能够及时对其施工质量进行检测。但是，该环节在检测的过程中由于其隐蔽性高，干扰因素多等原因，使得采用普通的检测技术得到的结果与实际的注浆质量有很大的差别。依据相关的研究成果及检测实例，探地雷达三维探测法能够更加准确的对桥梁负弯矩孔道的注浆施工质量进行检测，并且信息清晰准确。所以，探地雷达三维探测法可以在桥梁施工现场中进行广泛的应用。本文意在探析探地雷达三维探测法在桥梁负弯矩孔道注浆饱满度检测中的应用，其内容如下：

1　探地雷达三维探测法的检测方法及原理

1.1探地雷达三维探测法的检测原理

探地雷达通过雷达天线对隐蔽目标体进行全断面扫描的方式获得断面的垂直二维剖面图像，具体检测原理是：当雷达系统利用天线向地下发射宽频带高频电磁波，电磁波信号在介质内部传播时一遇到介电常数差异较大的介质界面时，就会发生反射、透射和折射。两种介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大。反射回的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，由雷达主机精确记录下反射回的电磁波的运动特征，再通过信号技术处理，形成全断面的扫描图，土程技术人员通过对雷达图像的判读，判断出地下目标物的实际结构情况，其原理如图1所示。

图1　探地雷达三维探测法原理图

1.2探地雷达三维探测法检测方法

桥梁负弯矩孔道注浆饱满度检测采用探地雷达三维探测法，即采用探地雷达法中的三维探测方式对桥梁负弯矩注浆饱满度进行检测。探地雷达法是利用探地雷达发射天线向目标体发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收目标体的反射电磁波，探测目标体空间位置和分布的一种地球物理探测方法。

2　探地雷达三维探测法的数据处理与解释

2.1探地雷达三维探测法的数据处理

探测雷达的图形皆是以脉冲的形式来进行数据的记录的，这种记录的方式能够通过色彩灰度的显示情况来对其地面雷达所检测的图形进行绘制。在探地雷达三维探测法的数据处理过程中，地下介质就如同一个十分复杂的滤波装置，其间的介质对雷达波的吸收均不相同，这就让雷达在探测的过程中会探测到各种不一样的噪声，这会对最终成像的结果造成很大的干扰，进而影响其数据的真实性。为了能够有效减少其他噪声对最终结果的干扰，要在信号的接受装置中进行适当的处理，这样就能够很大程度的改善信号的信噪比，更好的提高图像的精确度。通常情况下，为了能够让图像的显示变得更加的清晰，都会在信号的接受装置处设置消除随机噪声，进行干扰压制，此外，还要改善其背景，尽量的控制自动一边增益以及补偿介质时吸收和压制的其他闲杂波。在进行滤波处理的过程中，还要对高频的波段以及低频的波段干扰进行截出，这样做的目的就是为了更好的突出所检测目标体的图像，要将背景的噪音和振铃降到最小，并对钢筋的信号进行偏移和收敛。

2.2探地雷达三维探测法的图像解释

对于探地雷达三维探测法的结果而言，其图像的解释以及识别工作是一个经验积累的过程。在其图像解释的过程中，既要结合雷达反馈的结果，又要综合自身的经验来进行分析，只有高质量、正确的对雷达所反馈回来的图像进行解释，才能够让雷达图像的解释变得更加的精准、可靠。识别探地雷达的干扰波以及发现目标体是探地雷达在进行图像绘制过程中的核心环节，其在信号接收的同时，要能够对其同时接收到的干扰信号进行去除，干扰信号产生的原因复杂多样，但是一般情况下都具有一个特殊的形状，所以在图像分析中要进行仔细的辨认。

负弯矩注浆饱满度检测雷达信号的判定特征主要有六个：①雷达信号十分的密实，波形均匀，幅值较弱，有些甚至没有反射的信号；②雷达信号并不密实，但是其反射的信号强度大，同轴且不连续，在显示中较为杂乱，并且呈现区域化的分布，这样就说明其灌浆破碎、有伤害；③有钢绞线，反射的信号十分强，有典型的孤立特征，一般是规范或者非规范的波形，两翼较宽，三振较为明显；④有钢筋，钢筋的反射信号较强，并且呈现规律的孤立排布，具有较为明显的曲线波动，两翼较窄但也是三振十分明显，有时具有强烈的多次信号反射；⑤信号不饱满，其电磁波的反射信号在垂直面以及水平面上表现的十分强，或者在垂直的刨面上多呈现出带状的分布，有些还会出现一次或者两次的反射信号，这也会让信号的反射变得较为强烈，例如在水平切片的图上出现了白色的强振幅，区域的差异十分的明显；⑥饱满的状态，即在水平或者垂直的剖面上的振幅较为一般，但是在其垂直的方向上却有较为明显的信号分布带，只能看见另一个方向上的钢筋横断信号，其在水平的切向上主要呈现的是白色或者黑色增强振幅。

3　实例

某施工企业在桥梁施工监测中多采用的探底雷达为MALACX12系统，其频率为2300Hz，主机为数据的采集、运算、显示、储存一体的功能。为了能够得知某个桥梁负弯矩孔道注浆的饱满程度，故而对其进行检测。该孔道的注浆时间已经超过5d，其详细的图像如图2所示。然后将探底雷达对其进行成像技术的处理工作，主要是以从上到下的横向、纵向剖面，若其在水平方向的切片上出现强烈的振幅，则说明图像的信号较为饱满，即该孔道的注浆质量较好。经过检测，其在系统中的显示如图3所示，为了能够对探底雷达三维检测法的检测结果有效性进行验证，对该桥梁负弯矩孔道进行开孔验证，验证的结果图如图4所示，经过观察，该孔道的注浆情况基本饱满，顶端虽然有空洞以及不密实的现象，但是综合而言，其注浆饱满的质量较高，其结果与测试结果吻合。

图2　

图3　

图4　

4　结束语

探地雷达三维探测法是近几年新提出的一个桥梁负弯矩孔道检测方法，其能够通过探底雷达来对桥梁弯矩饱满度进行检测。通过探究，本文表明，探地雷达三维探测法能够对不同结构形式、不同注浆方式的桥梁负弯矩孔道的饱满度进行分析，以三维切片的方式来对展现图像的缺陷进行精准定位，因此说，探地雷达三维探测法具有准确判断、测量精准等特点，其应用对桥梁工程的质量检测具有非常重要的价值。

［1］曾昭发，刘四新，冯 陋.探地雷达原理与应用.电子工业出版社，2010.

［2］董茂干，陆俊.探地雷达的工作原理及其在公路检测中的应用.中国公路机械.RMCM，2010.

［3］潘海结.探地雷达在桥梁工程检测中的应用［D］.重庆交通大学，2012.

［4］谢慧才，叶良应，徐茂辉.检测混凝上质量缺陷的雷达方法.土木工程学报，2005（9）.

汪步胜（1974-），男，工程师，大学本科，从事公路桥梁交通工程技术管理工作。

U441

A

2095-2066（2016）16-0178-02

2016-5-16