地质雷达在公路质量检测中的应用

赵毓璋

（甘肃省交通建设质量安全造价中心，甘肃 兰州 730000）

为了进一步提升公路工程建设质量，公路工程检测是必不可少的步骤，特别是要加强公路维护检修和公路质量方面的检测，已经成为了确保公路质量的关键所在。公路质量检测属于综合性较强的工作，需要比较高的检测标准以及相关要求。传统公路质量检测采取的是钻心取样检测方式，但是此种方法的检测周期相对较长、精度相对有限，会对公路造成破坏，一定程度上影响公路应用性能。随着地质雷达技术的发展，将其应用到公路质量检测中，能够大大降低检测工作量，缩短检测周期，同时不会对公路造成破坏。因此探究地质雷达检测的具体应用情况对于推动公路检测发展具有现实意义。

1 地质雷达技术基本概述

地质雷达的基本原理就是利用高频电磁波来对地下介质电性情况实施探测，在公路检测方面可以充分发挥无接触检测的优势，可以实现对公路工程的无损以及连续性检测，能够大大降低工作量、缩短检测工期、提升效率。

地质雷达的主要组成部分包括雷达主机、天线系统等部分，其中主机系统主要包括计算机部分、控制系统等，天线系统主要用于信号的发射以及接收。在实际工作时，雷达会发射高频电磁波脉冲信号，利用天线的不同角度将信号传输到公路工程中，不同的电性差体会对信号进行不同的反射，受到介质特性的影响高频电磁波会产生不同的转变。因此，工作人员在接收时域波时需要对其实施处理，从而能够更加准确地掌握地质体空间和实际位置。将地质雷达技术应用到公路工程质量检测方面，可以在正式施工之前来对施工所在区域的实际地质情况、水文条件等实施勘察，能够转变传统地质勘查方式（工程钻探为主）中资源消耗量较大、时间较长的问题。传统工程钻探方式一旦遭遇地质条件变化严重、岩层条件较为复杂的情况，就无法确保得到较高的勘测精度，容易在后续工程建设方面引发相关建设事故。而利用地质雷达技术可以更加精准地获取地质状况，从而防止事故的发生。

2 地质雷达检测技术误差因素分析

受到公路所在环境、人为因素等各方因素影响，公路工程检测中必然存在误差，这就要求工作人员对于误差原因进行充分分析，采取相关措施增强公路检测精度，降低外部因素影响，需要对产生原因进行分析，在此基础上采取针对性措施进行管控，进一步降低检测误差，提升公路质量检测效率。在应用地质雷达检测技术过程中，地质距离判定直接影响着反射时间误差，一般情况下相关工作人员会对反射时间进行记录，通过人工方式进行记录就不可避免地会产生误差，从而无法获取更为准确的反射时间记录。

3 地质雷达在公路工程质量检测方面的应用分析

3.1 地质雷达在公路工程质量检测方面的具体应用

（1）对于公路工程路面厚度实施检测。地质雷达勘查技术在公路工程检测方面应用最为普遍的内容就是路面厚度检测，传统的检测方式主要为挖坑以及钻芯法，两种方法在具体应用过程中具有较高盲目性，容易造成较大资源损耗，并且会对公路路面结构造成破坏。特别是对于处在复杂环境下的公路检测来说，受到环境影响以及交通运输量影响，必然增加实际检测难度。但是应用地质雷达技术对于公路工程路基厚度进行检测，则能够非常有效地避免此种问题，能够有效提升地质雷达技术的应用效果，利用“短脉冲”的方式能够对路基材料实施动态性检测。利用雷达识别软件可以对结构层边界实施自动辨识，能够获取雷达技术波在不同层的双程走时。通过分析双程走时、电磁波在不同材料中的传递速度就可以得到相应的检测图像，以此为基础能够计算得到工程路面的具体厚度情况。在具体检测操作过程中，要参照检测区域路基标称厚度值来选定最为适宜的雷达天线，从而最大程度降低外部因素对于检测结果的影响。在对水泥混凝土、沥青混凝土路基实施检测时，需要选定最为适宜的雷达信号传输速率，严格控制检测误差，保证其小于1 cm。

利用地质雷达对公路工程实施检测过程中，要采取最为适宜的方式方法。

第一，参照路面具体类型、所检测路面实际精度标准来选定最为适宜的地质雷达，具体包括如下几方面：①若是对沥青混凝土路面实施检测，可以采取中心频率为2 500 MHz 的雷达天线来进行。主要原因在于此种雷达天线的分辨率相对较高，可以实现更高的发射频率，利用此种类型地质雷达实施路面厚度检测过程中可以更好地进行误差控制，可以保证其处在科学合理范围内。需要特别注意的是，此种地质雷达天线的总体能量相对较低，运行过程中的能耗较大，因此往往应用在路面结构层厚度30 cm 以下情况的检测。应用此种地质雷达过程中主要是对沥青混凝土不同结构层厚度实施分析，实际应用时主要采取的是悬挂方式，往往设置在小型汽车的尾部区域，采用此种类型地质雷达进行检测的速度和理论值存在相应偏差。从理论上看此种地质雷达检测速度能够达到90 km/h，但是具体应用时往往受到外部因素影响，在实际应用时检测速度仅仅能达到30 km/h。②若是对水泥混凝土公路结构实施检测，一般情况下要保证地质雷达天线的工作频率能够达到500 MHz。此种类型的地质雷达往往都是拖地式的雷达，此种雷达会将发射器和接收器进行有效合并。此种地质雷达的能耗相对较低，具有较强的抗干扰能力，其具备非常强的穿透性，可以应用到厚度在150 cm 的介质层当中。虽然此种雷达的传统能力较强，但是也存在不足的问题，其不足之处更多体现在精度差异方面，此种雷达相对于悬挂式地质雷达来说有所不足。

第二，不同于传统方式来对公路路面结构实施检测，采取地质雷达来对路面结构厚度实施检测时需要更高的取样密度。同时对于那些相对较为特殊的区段来说需要进一步增加取样的密度，通过此种方式可以最大程度确保所取数据资料更好满足取样密度、精度方面的需要，从而能够为之后公路工程路面质量检测打好数据基础。

（2）对于公路工程的病害类型实施检测。在对公路病害实施质量检测过程中要充分参照公路所在区域的环境情况、外部车辆载荷等来实施。随着公路使用时间的增加，公路路基往往会产生相应的沉降，长此以往会产生路面空洞问题，在很大程度上影响到公路应用的安全性，不但增加交通事故的出现概率，同时也会严重影响到整个公路建设的稳定性。针对此，在对公路病害进行检测时一定要最大程度发挥地质雷达优势进行检测，从而充分掌握公路路面、路基平面布置情况，也可以对于某区段建立起剖面图，以此为基础来确定公路产生损害的具体范围，从而能够为之后公路的维修养护提供必要保障。通过检测所获取的数据能够第一时间传递到计算机控制系统当中，在此基础上建立起三维立体模型，能够对公路路基、路面损害情况更加精准地控制。

（3）对于公路局部密实性、脱空情况实施检测。公路工程项目建设过程中往往要采取不同类型建设材料，对于不同的建设材料存在着差异性的分层结构，也会产生差异性的介电特性，但是通过所获取图像信息的一致性情况可以有效减小不同类型检测数据的误差值。由于公路表面层与基层、密集区的充分融合，会使得不同层之间并不会形成杂波发射的情况，也会造成波形具有较好的平滑性。若是所积累的水分无法第一时间充分排出，表层的积水会渐渐发生渗透，从而在不同表层间产生松散的问题，一旦情况比较严重就会造成间隙扩展的情况。在某阶段之内公路结构面介电常数也会产生转变，同时会造成不同层间常数比值不断上涨。以雷达波射面和具体传输面所具备的特性来说，能够非常显著地展现出反射面产生的变化，但是具体的传输频率会不断下降，地质雷达能够获取相关图像，从而全面、及时发现公路结构层存在的问题。

3.2 地质雷达应用前景分析

从相应资料可知，我国在应用地质雷达对公路质量进行检测的时间较早，近些年随着技术水平的快速发展，地质雷达探测措施涉及的范围也在进一步扩展。同时随着我国公路工程建设规模的扩大，进一步提高公路工程检测质量对于提升工程安全性、效益等方面具有重要意义。随着各项质量检测手段的不断完善，地质雷达各方面应用性能也会随之完善，能够全面解决公路路面破损等问题。

4 结束语

相对于传统钻心取样的方式来说，采取地质雷达来对公路工程质量进行检测具有非常显著的优势，此种技术方式应用时能够实现较高的精度，可以快速获取检测范围内公路工程的具体数据信息。所以在应用地质雷达进行公路工程质量检测过程中，一定要不断完善地质雷达检测技术，进一步优化完善地质雷达检测技术的相关性能，相关工作人员需要进一步扩展并延伸地质雷达在相关领域的具体应用情况，同时要加快地质雷达检测技术的进一步推广，及时解决公路工程质量检测过程中存在的问题，从而有效提升公路工程项目质量检测工作的质量以及效率，并且也可以有效降低各方面资源浪费、增加经济效益，进一步推动公路工程的发展。