沥青路面厚度检测中路面雷达的应用

◎ 骆宏兵

伴随着国内公路建设质量指标要求越来越高，采取路面雷达等一些先进质检技术与手段是确保路桥质检质量的重要手段。因此，如何才能顺利将路面雷达应用于检测沥青路面厚度中值得深入探讨。

一、路面雷达简介

路面雷达是立足于探地雷达基础上所发展起来的一种质检技术。其中探地雷达本身作为一种光谱电磁技术，可以用来测定地下介质的实际分布情况，相应的工作原理和探空雷达比较相似。由于检测的介质比较复杂，探地雷达不适应用于直接检测沥青路面厚度。而路用雷达则是一种用于检测道路结构层的专门雷达系统，主要构成部件包括终端设备、接收机、发射机、天线以及信号处理机所构成，具体的检测工作原理见图1。

图1路用雷达的基本原理图

基于图1的路用雷达原理图可知，通过在路基和路面结构层中发射电磁波，借助其在相应介质当中的传播与反射作用，通过测定返回波的波形、波幅与传播时间等来对目标体的结构情况或空间位置进行测定。根据相关实践研究可知，通过在沥青混凝土面层厚度检测实践中应用路面雷达，相应的检测结果准确度大约可以控制在3%。在水泥混凝土面层厚度检测领域，路用雷达检测结果的准确度可以控制在5%左右。而在桥面脱空程度、桥面铺装层分离情况、水泥混凝土路面基层脱空、定位基层温缩裂缝等其他方面，路用雷达也可以开展试验检测分析与判定。

二、路面雷达在沥青路面厚度检测中的应用原理与要点

1.路面雷达在沥青路面厚度检测中的应用原理。

沥青路面厚度检测的原理主要是通过测定电磁脉冲在基层和路基面层交界面部位处的传播速度与反射时间，之后通过计算分析来求出沥青路面的厚度。厚度检测过程的关键是首先对发射的电磁波在各层路面结构层当中的实际传播情况进行有效确定，并要对各道路结构层中电磁波的实际传播时间t进行确定。然后要相应地对路面中电磁波的实际传播速度v进行确定。通过确定上述这两个关键参数之后，即可按照如下计算公式来确定路面厚度值 h，即：h=v×t。

在反射界面的上层材料和下层材料的介电常数和界面的反射系数R几个参数之间同样伴有一定相关性，具体可以用如下公式进行表示：其中εr1和εr2分别代表上层材料（路面面层）和下层材料（路面基层）的介电常数；R主要代表反射系数，可以用如下公式进行计算进行计算。其中A和Am分别代表反射波幅和全反射波幅。

在第一次反射过程中，上层空气的实际介电常数主要为1，这时候可得：R0=其中A

1主要在面层和空气界面中电磁波形成的反射波幅；R0则主要代指这一界面的反射系数。

在第二次反射过程中，考虑到已经求得了上层材料的介电常数，所以以此类推来对下一层材料的对应介电常数进行求解，即将这一公式同这一反射层的能量损失系数相乘，经过化简即可求得最终的计算公式为：紧接着代入上式对其进行化简可得：

其中εr3主要代表路基相对介电常数；A2则主要代表基层和面层界面电磁波形成的反射波幅；R1则主要代表相应界面的反射系数。

以此类推，可以对不同结构层的相应介电常数进行求解，这样通过计算分析可以逐渐得到不同结构层中电磁波的实际传播速度。

速度v和待求厚度结构层中电磁波往返时间的1/2乘积即可求得相应结构层的厚度。按照该种求解公式与思路，可以确定面层（第一层厚度）厚度和基层厚度（第二层厚度）分别为其中Δt和Δt分别代12表地面雷达所发射雷达波在沥青路面的面层与基层中的往返时间（ns）。按照上面这种计算思路与步骤，可以逐步求得不同结构层的厚度。

2.路面雷达在沥青路面厚度检测中的应用要点。

虽然沥青路面厚度检测中路面雷达应用的效果比较好，但是为了确保整体路面雷达的应用效果，确保检测结果的准确性，需要采取一些恰当的规避措施来减少对路面厚度检测带来的不利影响，具体要点如下：

（1）规避对介电常数的影响。为了避免沥青路面结构的介电常数受到影响而对最终检测结果准确性带来的不利影响，可以采取如下几个方面举措：①降低材料不同或沥青混合料配合比不同情况的存在，这主要是由于二者保持完全一致后方可具备同等介电常数。在开展沥青路面厚度检测期间，检测公路路段也要保持同样的介电常数，所以在实际的检测实践中针对不同沥青混凝土配合比的路段要分开进行检测，之后采用不同介电常数来对它们对应的厚度值进行分别计算。②要避免含水率、压实度以及层厚等指标不一致的情况。雨后天晴的沥青砼路面厚度要在经过充分干燥处理后方可开展地面雷达检测，避免透水性影响路面的含水率，否则会因为介电常数存在偏差问题而影响最终检测结果准确性。同理，针对检测公路路段上路面的铺层厚度或压实度要进行测定，避免它们存在差异性而影响了检测结果准确性，所以一般可以多选择几个检测点来对相应的介电常数进行分别标定，之后以它们的平均值为基准作为最终检测的介电常数，这样的检测结果客观性更强。③保证芯样标定的准确性，这也是有效确保最终路面厚度检测结果准确性的关键。

（2）规避介质中电磁波走时的影响。为了避免沥青路面介质中电磁波走时受到影响而对最终检测结果准确性带来的不利影响，可以采取如下几个方面举措：①消除铁板标定文件带来的影响，即要在不同环境条件下分别开展铁板标定，并要确保最终检定结果准确性；②要降低地面雷达天线主频给最终检测结果准确性带来的不利影响，如果沥青路面厚度小于10cm，那么雷达天线频率适宜控制在2G。通过采取有效的手段来防范雷达因素影响，更容易全面确保最终地面雷达检测沥青路面厚度结果的准确性。

三、结束语

总之，地面雷达是检测沥青路面厚度准确性和可靠性的一个有效检测方法。在沥青路面厚度检测中应用地面雷达期间，要规避对介电常数的影响和介质中电磁波走时的影响，同时要严格按照规定的检测流程开展检测和分析判定，力求全面确保沥青路面厚度检测结果准确性。