地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用

杨少青

摘 要：随着经济的发展，私家车逐渐普及，对公路道路质量造成了很大影响，为了保证人们的出行安全，必须对公路工程进行检测，了解路面结构状况，进而给公路建设和维修提供科学的依据。本文主要对地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用进行分析，以期给相关人员提供参考。

关键词：地质雷达；检测技术；公路检测

随着科学技术的发展，雷达检测技术已经成功应用到公路工程检测中，具有精确度高、检测速度快和无损伤高等特点，可以弥补传统检测方法存在的各种问题，对公路工程检测质量的提升具有很大作用，必须及时对此种技术进行分析。

1 了解地质雷达检测技术原理

地质雷达主要根据电磁波反射的频率判断公路状况，介质不同，反射的波频、与长度也有所差异。通常电磁波发射到地面后，由地面传送给天线，然后再传送给接收机，最后显示在屏幕上。现阶段主要使用该检测技术判断路面下的情况，尤其是脱空问题。如果地质雷达发射的电磁波遇到路面板下脱空，就会反射两条反射波，可以判断是否存在脱空问题。

一般天线频率决定着探测深度。当天线中心频率下限值是900MHz时，地质雷达可精确检测路面脱空，如果天线频率超过2GHz，就无法判断路面是否存在脱空。所以实际检测中必须控制好天线频率。除此之外，雷达检测也会受低下介质影响，不同介质所反射的电磁波长度也不相同。如果同种介质所反射电磁波不同，那么也不能检测是否存在脱空。

2 分析地质雷达检测技术检测依据

地质雷达属于无损检测技术，可以应用到不同公路中，具有分辨率高和探测深度小等特点，要求被检测路段周围介质必须存在电性差，电性差越小反射信号越低。从结构上分析，公路主要由面层、基层和路基层组成，面层主要应用水泥或沥青材料，基层使用水泥稳定碎石等填充。由于公路各层介电常数差异较大，所以给地质雷达检测提供了检测依据。经过分析发现，地质雷达进行公路工程检测时，主要应用快速测损技术，可实现路基损坏的测量。一般路基土质均匀情况下入射波可渗透到内部，不存在明显反射，一旦出现异常情况，就会发生反射。

3 地质雷达检测技术存在的误差分析

3.1 反射时间误差

进行地质雷达检测时，必须对检测中存在的误差进行分析和处理。为了得到理想的检测结果，必须控制好反射时间差，对检测人员提出了较高要求。检测时检测人员可以将雷达反射信号触发电作为物理起点，并使用合理的方式标定，提高检测质量。

3.2 公路结构介电常数的标定

公路结构介电常数影响着电磁脉冲波传送速度，也是产生检测误差的主要因素，经常测量时必须根据公路结构合理标定介电常数。一般主要使用反射波推导标定、数学计算模型表顶级钻芯厚度标定3种方法标定。数学计算模型主要借助均方差模型与线性模型计算介电常数，但误差较大，必须开展回顾分析。钻芯厚度标定使用电磁脉冲反射时间推导公路结构介电常数，但此种方法会受到结构材料的影响，容易出现个别误差。反射波标定可根据电磁波反射系数估算得出介电常数与反射系数，进而计算介电常数，但会受公路材料均匀度影响，不能反应整体公路结构层的介电常数。

4 分析地质雷达检测技术的实际应用

本次主要对美国GSSI SIR-20探底雷达在公路检测中的应用进行分析，具体操作如下。

第一，检测路面厚度。进行公路施工时，受利益驱使，导致很多公路面层摊铺厚度较低下，由于路面厚度指标已经成为在现行公路指标中占据较大比例，因此必须加强路面厚度指标控制。

某公路路面使用1G空气耦合天线检测了沥青路面厚度，并在长度为70m的行车道上取芯验证。本次取芯三点，第一钻孔芯样厚度与传播时间标定速度，并计算第二、三孔厚度。结果表明第二三孔计算厚度与实测誤差差异较小，满足精度测量需求。

现阶段，高等沥青主要分为二层到三层铺设，基层与底基层所允许的误差澳大，增加了下面层厚度偏差。一般实际施工时必须精确测量中面层与下面层厚度，满足面层厚度设计要求，达到控制路面的目的。

第二，检测路面病害。随着行驶车辆数量及道路使用年限的增加，导致公路路面出现了较多的路面病害。通过路面地质雷达无损检测可了解病害形式与部位，给维护和养护工作的进展提供了参考。

某段高速高度通车后路面出现了较多病害，使用地质雷达进行了检测，经过分析并整理检测图像发现，该公路主要存在以下问题：

（1）基层顶面松散。基层顶面松散与施工基层材料配比不合理、压实不足及行车挤压等具有密切联系，均会导致基层顶面松散、基层与混凝土底板密实不足，此种问题在左右幅车道较常见，呈松散欠密实状。

（2）基层沉降与结构层滑移

局部地段受路基与基层沉降影响，一旦行车荷载较大，就会导致路面结构层整体滑移。如下图1所示。

（3）路基沉陷。很多路段受路基沉陷影响导致顶面起伏较大，出现了基层塌落问题。如下图2所示。

5 结语

地质雷达具有检测率高和无损伤等特点，可以体现地质雷达的特征规律，将此种技术应用到公路工程检测中，不仅可以快速定位病害问题，还可以了解公路病害原因，进而制定合理的措施，提高公路质量，延长公路使用寿命。本文详细分析了地质雷达检测技术的原理和应用，并利用实例介绍了地质雷达的特点，希望可以提高公路建设质量，提升人们的出行安全。

参考文献

[1]刘志蒙.地质雷达无损检测技术在公路隧道中的应用[J].科技情报开发与经济，2011，21（32）：227-228.

[2]唐立宁.地质雷达在公路工程质量检测中的应用分析[J].建筑遗产，2015，（18）：115.

（作者单位：洛阳市水利工程局）