地质雷达在公路工程质量检测中的应用分析
2015-07-27
随着公路工程的飞速发展，公路施工技术也在不断革新，传统的公路质量检测技术已经被淘汰，地质雷达技术作为一种先进、高效、精确和安全无损的检测技术已经全面取代传统的公路质量检测技术。相较于传统公路质量检测技术，地质雷达技术具有众多优点，其应用前景不言而喻，但是当前在公路工程质量检测中，对于地质雷达技术的应用仍存在一定的不足之处，所以，如何在公路工程质量检测中更好的应用地质雷达技术是公路工程技术人员迫切需要解决的问题。
1.地质雷达技术概述
地质雷达又能称为地雷达，英文缩写为GRP，主要就是利用108Hz左右的高频电磁波对地下介质电性分布状态进行探测的一种物理探测方法，具有精度高、效率高、成本低、无破损且能连续进行检测的优点。属于一种新型无损物探仪器，现阶段在公路工程方面被广泛应用。地质雷达主要由两部分组成，分别是雷达主机和天线系统。其中计算机系统与控制系统组成了雷达主机，发射装置和接收装置组成了天线系统，而发射装置主要由发射天线于发射控制器组成，接收装置主要由接收天线与接收控制器组成。其中雷达主机能够为天线系统提供信号的触发，而后还能将天线系统接收到的信号以数字化模拟形式呈现出来，最后及时对数据进行处理和保存。天线系统的主要作用就是接收和发送信号，且还具有互转作用，例如将发射脉与电磁波信号进行互转。地质雷达的原理是利用108Hz左右的高频电磁波按照宽带脉冲形式，通过一个发射天线从一定角度向地下发送无线电波，当无线电波经过有电性差异的地层或其它物体时，就会反射回地面，这时采用另一个接收天线收集反射回来的无线电波，最终雷达主机会将这些收集到的信息记录、保存下来，并以数字化模拟形式呈现出来。此外，在不同介质中传播高频电磁波时，其会随着介质电性特征及几何形态变化而使传播的路径、波形、走时、强度也产生变化。基于这一情况我们可以得知，只需及时对接收到的时域波进行仔细分析和处理，就能够确定地下的结构和空间位置。天线频率直接影响着地质雷达探测范围、深度和分辨率。不同地质结构使用的天线频率也不同[1]。
2.地质雷达在公路质量检测中的应用探讨
2.1公路路面厚度检测
以往我们在对公路路面厚度进行检测的方法主要是采用挖坑检查法和钻芯取样法，这些检测方法具有效率低、耗时长、存在盲目性的缺点，不仅还对原本的路边结构造成破坏，一旦投入使用进行通车，那么还会对人民群众的生命财产安全产生极大的威胁。采用地质雷达对公路路面厚度进行检测，具有精度高、效率高、成本低、无破损且能连续进行检测的优点，是一项先进的技术手段，能够有效规避传统检测方法所带来的弊端，从而为准确获知公路路面厚度提供可靠的保障。路面厚度检测在整个公路检测中都起着举足轻重的作用，是整个公路检测的关键内容，通过对公路路面厚度检测得知，普通的公路路面厚度约为20厘米，在探测路面厚度时，所允许的误差范围为小于±1厘米。采用地质雷达对路面厚度进行检测，其分辨厚度只有子波波长的四分之一，而电磁波在沥青混凝土中的传播速度为每毫秒10厘米左右，这样就能计算出地质雷达采用的中心探头应大于900MHZ，从而将厚度约为20厘米的公路路面误差范围控制在±1厘米内。
2.2路面检测的工作方法与技巧
一是根据检查路面的类型和检测的路面精度要求选择地质雷达，不同的路面类型和精度要求选择的地质雷达也不同。主要体现在以下几方面：第一，检查路面的类型为沥青混凝土路面，这时选用的雷达天线的中心频率应为2500MHZ，且该雷达天线具有分辨率高、精度大、发射频率高的特点，使用该雷达天线进行路面厚度检测，其精度误差能够控制在合理范围之内；但是该雷达天线也存在一定的不足，例如能量低、能耗大，只能穿透30厘米后的铺砌层，因此，该雷达天线的主要作用就是用来对沥青混凝土各面层厚度进行分析，且该雷达天线为悬挂式，通常悬挂在汽车尾部，其检测速度有理论和实际之分，一般理论检测速度能达到每小时90千米，但是由于实际情况各不相同，所以在实际运行中检测速度只能达到每小时30千米上下。第二，检查路面的类型为水泥混凝土路面，这时选用的雷达天线的中心频率为500MHZ，该雷达天线为地拖式雷达，其发射器与接受器为合并状态。该雷达天线具有发能大、介质中耗能小、抗干扰能力强的特点，因此其穿透性极好，一般能穿透1.5米左右的介质，但是其精确性能和误差范围不如2500MHZ的雷达天线。
二是相较于传统检测方法，地质雷达取样密度高，根据取样密度要求的不同能分为2米、1米、0.5米，进行间隔取样，此外，针对一些特殊疑难地段还能采取加密取样的方式，通过这样能够确保取样所获取的资料充分符合足取样密度和精度要求。这为公路工程质量检测分析提供了便利。
三是采用地质雷达技术进行公路工程质量检测，不仅规避了传统检测方法所带来的弊端，还节省了大量人力、物力资源，即提高了工作效率，又减少了传统检测所耗费的时间，真正实现了对工程的无破损检测。
2.3路基与路面病害检查
公路一旦投入使用，正式通车，那么公路路基和路面必然会不断承受大量的车辆荷载和自然因素影响，长久以往公路路基与路面就绝对会产生变化，例如路基出现沉降、暗穴、滑坍等情况，而路面出现车辙、开裂、沉陷等情况。因此，准确查明路基与路面病害产生原因非常重要。通过利用地质雷达技术对公路路基与路面进行检测，能够将勘测结果以图像方式呈现出来，从而通过图像能够清楚了解路基、路面的病害程度，从而为公路的维修及养护管理工作提供了强有力的保障[2]。
3.地质雷达应用前景
应用地质雷达探测公路工程质量，我国是这方面的先行者，通过长时间的研究、推广和发展，我国在应用地质雷达探测公路工程质量方面取得了长足的进步，同时地质雷达探测方法也在不断优化改善，并在为过公路工程中得以广泛应用。随着我国交通建设进程的不断加快，公路工程的快速发展，公路工程质量检测作为评定公路工程质量和反映公路投入使用安全的有效手段，其必须紧跟时代发展需求，通过不断完善和发展公路工程质量检测方法，从而为公路的使用质量和投入使用安全性能以及公路保养维护管理提供强有力的保障。在公路工程质量检测中应用地质雷达技术，真正实现了对工程的无破损检测，其意义重大，可以预见地质雷达的应用前景必定是一片广阔，也必将成为公路工程质量检测今后发展的主流方向[3]。
4.结语
综上所述，本文从地质雷达技术概述及其在公路质量检测中的应用，以及地质雷达应用前景等方面进行了分析与探讨，具有十分重要的意义，不仅有助于提高我国公路质量检测水平，还能对往后公路工程质量的控制及减少经济损失提高效益做出巨大贡献，从而进一步促进我国交通事业的可持续发展。
