地質雷達在公路工程質量檢測中的應用分析
2015-07-27
隨著公路工程的飛速發(fā)展，公路施工技術也在不斷革新，傳統(tǒng)的公路質量檢測技術已經被淘汰，地質雷達技術作為一種先進、高效、精確和安全無損的檢測技術已經全面取代傳統(tǒng)的公路質量檢測技術。相較于傳統(tǒng)公路質量檢測技術，地質雷達技術具有眾多優(yōu)點，其應用前景不言而喻，但是當前在公路工程質量檢測中，對于地質雷達技術的應用仍存在一定的不足之處，所以，如何在公路工程質量檢測中更好的應用地質雷達技術是公路工程技術人員迫切需要解決的問題。
1.地質雷達技術概述
地質雷達又能稱為地雷達，英文縮寫為GRP，主要就是利用108Hz左右的高頻電磁波對地下介質電性分布狀態(tài)進行探測的一種物理探測方法，具有精度高、效率高、成本低、無破損且能連續(xù)進行檢測的優(yōu)點。屬于一種新型無損物探儀器，現(xiàn)階段在公路工程方面被廣泛應用。地質雷達主要由兩部分組成，分別是雷達主機和天線系統(tǒng)。其中計算機系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成了雷達主機，發(fā)射裝置和接收裝置組成了天線系統(tǒng)，而發(fā)射裝置主要由發(fā)射天線于發(fā)射控制器組成，接收裝置主要由接收天線與接收控制器組成。其中雷達主機能夠為天線系統(tǒng)提供信號的觸發(fā)，而后還能將天線系統(tǒng)接收到的信號以數(shù)字化模擬形式呈現(xiàn)出來，最后及時對數(shù)據進行處理和保存。天線系統(tǒng)的主要作用就是接收和發(fā)送信號，且還具有互轉作用，例如將發(fā)射脈與電磁波信號進行互轉。地質雷達的原理是利用108Hz左右的高頻電磁波按照寬帶脈沖形式，通過一個發(fā)射天線從一定角度向地下發(fā)送無線電波，當無線電波經過有電性差異的地層或其它物體時，就會反射回地面，這時采用另一個接收天線收集反射回來的無線電波，最終雷達主機會將這些收集到的信息記錄、保存下來，并以數(shù)字化模擬形式呈現(xiàn)出來。此外，在不同介質中傳播高頻電磁波時，其會隨著介質電性特征及幾何形態(tài)變化而使傳播的路徑、波形、走時、強度也產生變化。基于這一情況我們可以得知，只需及時對接收到的時域波進行仔細分析和處理，就能夠確定地下的結構和空間位置。天線頻率直接影響著地質雷達探測范圍、深度和分辨率。不同地質結構使用的天線頻率也不同[1]。
2.地質雷達在公路質量檢測中的應用探討
2.1公路路面厚度檢測
以往我們在對公路路面厚度進行檢測的方法主要是采用挖坑檢查法和鉆芯取樣法，這些檢測方法具有效率低、耗時長、存在盲目性的缺點，不僅還對原本的路邊結構造成破壞，一旦投入使用進行通車，那么還會對人民群眾的生命財產安全產生極大的威脅。采用地質雷達對公路路面厚度進行檢測，具有精度高、效率高、成本低、無破損且能連續(xù)進行檢測的優(yōu)點，是一項先進的技術手段，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)檢測方法所帶來的弊端，從而為準確獲知公路路面厚度提供可靠的保障。路面厚度檢測在整個公路檢測中都起著舉足輕重的作用，是整個公路檢測的關鍵內容，通過對公路路面厚度檢測得知，普通的公路路面厚度約為20厘米，在探測路面厚度時，所允許的誤差范圍為小于±1厘米。采用地質雷達對路面厚度進行檢測，其分辨厚度只有子波波長的四分之一，而電磁波在瀝青混凝土中的傳播速度為每毫秒10厘米左右，這樣就能計算出地質雷達采用的中心探頭應大于900MHZ，從而將厚度約為20厘米的公路路面誤差范圍控制在±1厘米內。
2.2路面檢測的工作方法與技巧
一是根據檢查路面的類型和檢測的路面精度要求選擇地質雷達，不同的路面類型和精度要求選擇的地質雷達也不同。主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，檢查路面的類型為瀝青混凝土路面，這時選用的雷達天線的中心頻率應為2500MHZ，且該雷達天線具有分辨率高、精度大、發(fā)射頻率高的特點，使用該雷達天線進行路面厚度檢測，其精度誤差能夠控制在合理范圍之內；但是該雷達天線也存在一定的不足，例如能量低、能耗大，只能穿透30厘米后的鋪砌層，因此，該雷達天線的主要作用就是用來對瀝青混凝土各面層厚度進行分析，且該雷達天線為懸掛式，通常懸掛在汽車尾部，其檢測速度有理論和實際之分，一般理論檢測速度能達到每小時90千米，但是由于實際情況各不相同，所以在實際運行中檢測速度只能達到每小時30千米上下。第二，檢查路面的類型為水泥混凝土路面，這時選用的雷達天線的中心頻率為500MHZ，該雷達天線為地拖式雷達，其發(fā)射器與接受器為合并狀態(tài)。該雷達天線具有發(fā)能大、介質中耗能小、抗干擾能力強的特點，因此其穿透性極好，一般能穿透1.5米左右的介質，但是其精確性能和誤差范圍不如2500MHZ的雷達天線。
二是相較于傳統(tǒng)檢測方法，地質雷達取樣密度高，根據取樣密度要求的不同能分為2米、1米、0.5米，進行間隔取樣，此外，針對一些特殊疑難地段還能采取加密取樣的方式，通過這樣能夠確保取樣所獲取的資料充分符合足取樣密度和精度要求。這為公路工程質量檢測分析提供了便利。
三是采用地質雷達技術進行公路工程質量檢測，不僅規(guī)避了傳統(tǒng)檢測方法所帶來的弊端，還節(jié)省了大量人力、物力資源，即提高了工作效率，又減少了傳統(tǒng)檢測所耗費的時間，真正實現(xiàn)了對工程的無破損檢測。
2.3路基與路面病害檢查
公路一旦投入使用，正式通車，那么公路路基和路面必然會不斷承受大量的車輛荷載和自然因素影響，長久以往公路路基與路面就絕對會產生變化，例如路基出現(xiàn)沉降、暗穴、滑坍等情況，而路面出現(xiàn)車轍、開裂、沉陷等情況。因此，準確查明路基與路面病害產生原因非常重要。通過利用地質雷達技術對公路路基與路面進行檢測，能夠將勘測結果以圖像方式呈現(xiàn)出來，從而通過圖像能夠清楚了解路基、路面的病害程度，從而為公路的維修及養(yǎng)護管理工作提供了強有力的保障[2]。
3.地質雷達應用前景
應用地質雷達探測公路工程質量，我國是這方面的先行者，通過長時間的研究、推廣和發(fā)展，我國在應用地質雷達探測公路工程質量方面取得了長足的進步，同時地質雷達探測方法也在不斷優(yōu)化改善，并在為過公路工程中得以廣泛應用。隨著我國交通建設進程的不斷加快，公路工程的快速發(fā)展，公路工程質量檢測作為評定公路工程質量和反映公路投入使用安全的有效手段，其必須緊跟時代發(fā)展需求，通過不斷完善和發(fā)展公路工程質量檢測方法，從而為公路的使用質量和投入使用安全性能以及公路保養(yǎng)維護管理提供強有力的保障。在公路工程質量檢測中應用地質雷達技術，真正實現(xiàn)了對工程的無破損檢測，其意義重大，可以預見地質雷達的應用前景必定是一片廣闊，也必將成為公路工程質量檢測今后發(fā)展的主流方向[3]。
4.結語
綜上所述，本文從地質雷達技術概述及其在公路質量檢測中的應用，以及地質雷達應用前景等方面進行了分析與探討，具有十分重要的意義，不僅有助于提高我國公路質量檢測水平，還能對往后公路工程質量的控制及減少經濟損失提高效益做出巨大貢獻，從而進一步促進我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
