探地雷达在水泥混凝土路面改造中的应用

王艳松

摘 要：本文先对探地雷达的基本工作结构、原理、性能做了详细介绍，全面、系统地分析研究出了探地雷达对基层水泥混凝土平铺路面的基础板底底部脱空、路基底层含水量、路基空洞等各个方面的性能检测。针对当前工程应用实践，对于工程应用在射频天线信号选择及抗干扰信号处理等多个方面提炼出多项关键技术。

关键词：探地雷达 水泥混凝土 路面改造

中图分类号：U416.216文献标识码：A文章编号：1003-9082（2020）03-0-01

一、引言

目前来看，受到多方面的影响，很多改革开放后重新修建的混凝土路面上都出现了很多地面基层裂碎、坑洼等的现象。为解决此现状，人们通过使用探地雷达可以进行实地检修探测路面。探地雷达属于一种全新对地面检测不会产生危害的雷达装备。对于基层水泥板和混凝土基层路面，能够通过使用电子探地仪和雷达仪来对地面质量问题进行检查测验，主要包括路面底部出现脱空现象、路面基层水分含量的高低、基层水泥板路基厚度差的检测与质量评价等。目前，研究工作人员已经建立了许多科学评价基础模型，然而只是模型没什么实用价值，其最根本原因还是对于模型的基本信息掌握不够充分。全文就旧水泥混凝土路面的重新改造建设工程里应用探地雷达检测的数据进行分析研究，以解决实践中雷达的应用中出现各种问题，从而提升建筑水平。

二、探地雷达检测原理

探地方法雷达探测是一种利用宽带高频无线电磁波发射信号实地探测常用方法。它主要属于一种运用电磁波的感应信号对地底层传输时的电磁波的路径变化来进行检测的技术，同时可以说是根据电磁雷达探测信号在地下介质中运动传输的微波路径运动变化对地下运动介质物体进行运动探测[1]。

雷达探测工作方法原理及其应用探测工作方法概述如下：探地雷达根据利用电磁波发射感应信号在地下快速传输的运动力学原理进行运行的。发射器的天线将高频的无线电磁波以高频宽带短波和脉冲波的形式直接送入地下，当地下固体介质间仍然存在强的电性阻抗差异时，这样的电性阻抗差异将自动变成了电性阻抗强的平面，电磁波发射感应信息这种电性组阻抗强平面的时候就可能会自动出现很强的无线杂波信号，同时接收器的天线把反射信号送入至备用的专用电脑且依据系统设置计算数据进行分析存储，再根据这种专用电脑软件对无无线雷达感应信号接受器受到的无线反射杂波信号数据来分析，摒除一些原本没用的无线杂波信号及其干扰信号，最后利用对探测的目标真实的反射信号进行处理能够起到对地面下方介质的直接探测的作用。

三、水泥混凝土路面中应用探地雷达

1.板底脱空检测

目前探地雷达在我国各种施工检测过程中，主要还是应用在定量检测建筑路面板下的厚度情况、基层及建筑底层下基层的脱空质量性能评价等，基层脱空的质量检测还主要处于相关试验技术研究进行阶段。混凝土底部若是突然产生了脱空现象，用激光探地器或雷达设备进行激光扫描时，把脱空的混凝土底层表面和脱空混凝土基层的顶面分别使用不一样的反射介电信号。因为脱空混凝土板和基层空气的介电一般数据不一样，扫描时将分别形成一个混凝土板底面板上的空气夹层-脱空基层自上而下的不一样介电层面，经过激光处理后的还可同时形成多个检测点的剖面[2]。

2.路基高含水量路段检测

微波在高速传输能量过程中，能量的最大损耗主要与传输介质分子中的一定水分含量有关，水分含量越多，则不一样波长中能量的损耗也就越大;反之，则不一样波长的能能量损耗越小。据此我们可推测，反射器所到达的空气介质中的气体电磁波反射能量也与气体介质的空气水分含量有关，当空氣介质中含的水分含量越少时，到达的空气介质中的电磁波反射能量就越大。因此，根据应用微波路基功率波的衰减含水量计算即可准确估算并提出微波路基应在含水量高的应用路段。

3.路基空洞检测

雷达射线波谱法用于探测检验无线路面下一层路基的厚度缺损，与利用雷达射线检测检验路面路基厚度的两种方法特点基本相同，都主要是充分利用了无线雷达对载波的线性折射-射线反射转换原理。在正常使用情况下，脉冲入射电磁波在整个路面上各部分界面脉冲反射的持续时间都比较短，当脉冲入射波的脉冲能量一部分在整个路基顶面被脉冲反射，而另一部分入射波则尽可能不断继续向整个路基底部透射[3]。因此就已经发生了一定时间上的突变，就这样可以清楚看到路基波形的细微变化。而在空洞的底部又常常会与波形成一个反射波的界面，从而通过波长线在整个空洞中进行反射，并由另一路基波将折射线送到黑洞基层与外表面层，最后由波进入黑洞空气层。

四、关键技术

1.天线选择

对基层水泥路基地面板底机和脱空机的检测结果应该尽量使用高频地面耦合式微波天线，并适当选择低频微波天线，可使用微波天线多次地发出不一样的频率对其进行检测，从而能够更加精确地分析检测后的结果。比如，首先分别用400兆赫兹的加密天线对两条被检测天线线路来全面检查，先分析确定检测问题的主要位置，再用900兆赫兹的天线对原先两条线路进行检测，这种使用两种检测天线的方式能够对这两条线路进行深度、精确地检测，这两种方式进行互补，以此来提高检测天线的精度。

2.信号抗干扰处理

信号抗干扰处理技术对于探地雷达来说是一项比较重要的研究内容。因为目前野外作业现场较为复杂多变，干扰信号较多，因此干扰信号处理分析的第一步即是有效抑制干扰杂波。一般容易处理好的方法就是可以通过利用一个原本不含有的界面无线反射回波信号的无线回波反射信号与其他含有多个界面无线反射回波信号的无线回波反射信号对比进行回波相关性的分析，可以直接得到一个比较准确的无线回波反射信号，提高其回波抗干扰能力。此外，根据实际应用情况，需要及时进行增益值的调整、滤波，最后计算成果

3.存在问题

探地自动雷达检测可以轻松实现连续自动检测，检测操作速度快，操作简单，无任何破损，克服了了常规雷达检测操作方法的技术局限性。但是由于不一样电磁波在隧道介质定量传输过程中的不一样特点，仍仍然存在一些主要问题：（1）在旧有的水泥隧道路面介质检测中还只能局限于介质定性定量评价，尚不能完全实现介质定量定性评价。（2）统计数据自动分析解释困难。目前，该项检测技术还不能完全能够依靠自动检测处理系统能够进行自动化和解释分析数据，还必须完全依靠人工进行判断。

五、总结

根据地质探地检测雷达的各种特性及其在工程实际中的应用，可以充分看出利用地质检测雷达在基层混凝土板下路面的施工养护以及维修检测技术及道路改造中，可以及时准确掌握基层混凝土板下的整体支撑结构情况和整体路基养护状况，不会严重影响正常道路交通，检测工作效率高，是一个非常科学快速的地质检测技术手段。

参考文献

[1]马国民.水泥混凝土路面错台病害的评定方法及处治技术[D].重庆交通大学，2017.

[2]柴福斌.基于探地雷达的水泥混凝土路面板底脱空检测技术[D].长安大学，2019.

[3]张娟，台电仓，赵述曾，李涛.探地雷达在水泥混凝土路面改造中的应用[J].公路交通技术，2017（02）：29-32.