探地雷达在市政道路检测中的应用

王 良

(太原市政公共设施管理处，山西 太原 030024)

1 传统路基路面检测技术不足

市政道路交通量大，施工质量要求高，必须做好施工质量控制和检测。在市政道路施工过程中，必须对路基路面结构进行全面的检验，确保施工质量。传统的路基路面检测技术采用随机选择的方法进行检验，这种方法在很长一段时间得到了广泛的应用，但仍具有一定的局限性，主要表现在以下两方面：

1)检测结果代表性不足。由于是采用随机选取的方法确定检测点，检测点的选择具有任意性，代表性不足，在检测过程中可能会忽略一些有隐患的路段，产生质量隐患。

2)检测结果不准确。采用传统检测方法进行日常检测过程中，检测结果不准确。特别是对一些路基路面结构中有孔洞或积水的问题，不能准确检测，造成检测结果不准确。

因此，传统的检测技术的检测结果由于代表性和准确性不足，已经不能满足日益增长的交通运输要求的需要。必须选用先进的检测技术，而探地雷达检测技术检测速度快，准确率高，不损坏路基路面结构，可为市政道路施工质量提供有效保证。

2 探地雷达测试原理

与探空雷达相似，探地雷达是通过向地面以下发送特定波长的高频电磁波，再通过均质地层介质时，可以实现稳定传播；但如果路基路面结构中存在孔洞或不同结构层分界面时，高频电磁波不能直接穿过，会产生反射和透射，通过接收天线将反射波接收后，进一步进行分析和处理后，通过软件和硬件分析得出不同的波形。通过对反射波进行分析和处理，可以确定路面结构层的厚度，地下隐蔽目标物的位置和几何尺寸，对新建市政道路进行质量控制与检测等。地质雷达检测技术检测速度快、精度高、对结构物无损坏，已经被广泛应用在公路施工和养护工作中。

3 市政道路探地雷达无损检测要点分析

3.1 天线中心频率

天线中心频率是使用探地雷达检测的基础，也是起到关键性作用的参数，直接关系到探测深度和标体分辨率。为了提高对市政道路检测的精度，在检测过程中可以采用悬挂多条天线的探地雷达，使用不同的天线中心频率同时进行检测，并对检测数据进行对比分析，确定最佳频率。在进行天线中心频率选择时，通常应遵循以下原则：在探测深度满足要求的前提下，应优先选用频率最高的高频天线，并对天线尺寸进行充分考虑，确保其符合施工场地的要求。所选用的天线频率越高，探测深度越大，探测分辨率越小。通常市政道路路表以下5 m～7 m深度范围内最容易出现空洞、富水带等异常情况，可以通过探地雷达检测确定。通过对市政道路检测实践经验进行分析，探测深度在5 m时，探地雷达的天线中心频率应控制在100 MHz左右。

3.2 测线布设

在使用探地雷达进行市政道路无损检测时，必须做好测线布设，准确确定测线方位，以保证路基路面结构的检测精度。工作人员应根据施工现场实际情况和对检测数据分析的基础上，采用剖面法进行检测。正式检测前首先选取天线频率，可采用多个天线组合使用，组成屏蔽天线组合对市政道路进行检测。如分别选择频率为100 MHz,200 MHz和400 MHz三种天线，辐射时间宽度依次为10 ns,5 ns和2.5 ns，依次递减，与之相对应的向下辐射的距离为1.0 m,0.5 m和0.25 m。探地雷达检测应根据市政道路的复杂性和密集性，必要时加密测线间距。

3.3 测线定位

通过探地雷达检测数据进行分析，可以得到施工现场的雷达检测图像，并将图像按照1∶ 1的比例还原到市政道路上，必须做好测线定位。现阶段，准确进行测线定位的方法主要有以下两个方面：通过全站仪对每条测线的起点和终点进行测量，并将市政道路上的比较重要的井盖的坐标进行测量定位。使用GPS对测量天线通过的每一个测点坐标进行测量，并通过地形图呈现出一条完整的路线。但是对一些有高层建筑遮挡的区域，GPS的信号质量会受到影响，也会影响测点坐标的准确率。所以，通常采用全站仪进行测线定位。

3.4 测试速率

采用探地雷达对市政道路进行检测时，天线的移动速度会直接影响探地雷达的检测精度，天线的移动速度较快，探地雷达会出现信号丢失的情况，但如果天线的移动速度较慢，虽然会保证信号质量，但会降低工作效率。因此，天线的移动速度直接影响探地雷达的采样率、扫描速率，直接影响检测数据的精度和工作效率。当探地雷达天线的扫描次数固定时，由于受到各种因素的影响，天线的移动速度不宜超过10 km/h，以保证地质雷达的信号接收质量。

4 市政道路探地雷达检测注意事项

与传统的市政道路检测技术相比，探地雷达无损检设备携带方便、检测效率高、精准度高、不破坏道路结构，在工程建设中得到了广泛的应用。虽然探地雷达检测技术具有很多技术上的优势，但在使用探地雷达进行市政道路检测时，由于所面对的环境比较复杂，会受到很多外来因素的影响，为了提高检测精度，尽可能降低检测数据的误差，重点注意回波、路面介电参数、地面零点等参数，以达到提高检测效率和精准度的目的。

4.1 确定底界面的回波

在使用探地雷达进行市政道路检测前，首先通过提取界面同波信号源确定底界面的回波。现阶段，由于受到技术水平的限制，还不能准确区分路基界面与路面的反射波。检测过程中会产生干扰波，这就要求必须能够将检测波与干扰波区分开，并采取一定的技术手段抑制或找到干扰波，但前提是要准确确定底界面的回波信号。在检测过程中，我们探测图像上找到路面结构中最厚的位置，并进行对比分析。也可以通过对探测波形进行分析来确定，或者通过钻探的方法确定最厚位置。

4.2 确定电磁波的实际传播时间

在准确确定底界面回波时间以后，还需要准确确定电磁波在市政道路结构中的传播时间。同时，为了准确确定各个结构层的厚度，必须对各结构层的位置进行判断，以准确确定路面各结构层的厚度。

4.3 标定路面的介电常数

为了提高检测市政道路路面结构层的厚度的精度，测定前首先进行路面介电常数的标定。路面介电常数会受到很多因素的影响，如路面组成材料、施工环境、施工工艺、路面结构层的密实度等。另外，对不同的检测点，介电常数也会存在一定的差别。在确定路面探测点后，必须做好标定，钻孔取样做试验，保证检测结果的精度。

5 结语

随着我国城市化进程的不断推进，市政道路的规划和建设必须能够紧跟城市发展的需要，满足日益增长的交通运输需求。然而，近年来由于对市政道路施工质量控制不当，使用中出现了很多质量问题，严重影响通车效率和通车安全。采用探地雷达可以有效提高市政道路路基路面结构的检测精度，但在施工过程中必须做好准备工作，总结了无损检测关键点，并分析了施工注意事项，具有一定的实用意义。