嚴(yán)世通

摘要：現(xiàn)如今，城鎮(zhèn)化建設(shè)在不斷推進(jìn)，進(jìn)而形成了一個穩(wěn)定而密集的公路網(wǎng)，已經(jīng)投入運(yùn)營的公路項(xiàng)目長時間受到車輛碾壓與多種自然性因素的影響，使得公路工程出現(xiàn)沉陷、脫空、離析、踏遍與裂隙等隱患，嚴(yán)重影響著公路工程的使用質(zhì)量與運(yùn)營安全。因此，為降低公路交通安全事故的發(fā)生概率，必須加強(qiáng)對公路路面的無損化檢測，從中獲取精準(zhǔn)的檢測信息，以求為公路交通運(yùn)行提供條件。而今，為實(shí)現(xiàn)對公路路面的無損檢測，應(yīng)將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用其中，借助雷達(dá)的現(xiàn)代化、實(shí)時性，從中獲取路面無損檢測信息，得知精準(zhǔn)的病害信息，及時對病害開展處理，以降低損失，延長公路的使用壽命，進(jìn)而充分發(fā)揮好公路這一基礎(chǔ)交通設(shè)施的重要作用，以促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；公路路面；無損檢測；應(yīng)用

1、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的檢測原理

地質(zhì)雷達(dá)與探空雷達(dá)的檢測原理大致相同，使用高頻電磁波（主頻為數(shù)十?dāng)?shù)百乃至數(shù)千兆赫）以寬頻帶短脈沖的方式，從地面進(jìn)行發(fā)射天線向地下輻射，當(dāng)它遇到地下介質(zhì)或者介質(zhì)分界面時發(fā)生反射，并返回發(fā)射器，被專門接收信息的接收天線接收，被計(jì)算機(jī)記錄下來，經(jīng)過信息整理之后形成雷達(dá)剖面圖。因?yàn)殡姶挪ㄔ诮橘|(zhì)中運(yùn)動時，其傳播路徑、磁場強(qiáng)度以及電磁波的波形會受介質(zhì)的特點(diǎn)和幾何形態(tài)影響。所以在接收到的電磁波特點(diǎn)、傳播時間、幅度、頻率和波形等，必須進(jìn)行雷達(dá)圖像的整理，才能進(jìn)行確定公路的情況。雷達(dá)圖像剖面圖是通過脈沖反射波的波形形式展現(xiàn)的。其波形通過變面積形式進(jìn)行展現(xiàn)，或者通過灰度或彩色剖面形式進(jìn)行展現(xiàn)。并通過同相軸或等灰線、等色線進(jìn)行表示反射面的情況。在波形記錄圖上根據(jù)各測點(diǎn)均以測線的鉛垂方向確定波形，即可形成完整的雷達(dá)成像剖面，使人們可以清楚地看到公路路面的損壞程度。

2、應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的物理前提

結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的基本運(yùn)行原理，可將該技術(shù)應(yīng)用到公路路面的無損檢測中，可介質(zhì)地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)來檢測路面隱患與病害，實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)的物理前提是：路面基層和上介質(zhì)層、下介質(zhì)層間，缺陷異常體和周圍介質(zhì)間，兩部分間的電性存在嚴(yán)重差異，尤其是在介電性系數(shù)，而介電常數(shù)又會影響材料結(jié)構(gòu)、組成成分等信息，也會影響含水量與孔隙度。而今，縱觀我國的公路路面基層施工實(shí)況，了解到基層以水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土、石灰和水泥穩(wěn)定粒料等鋪筑性材料，且材料性質(zhì)不同，介電常數(shù)也會發(fā)生改變。通常情況下，路面基層的濕度很大，應(yīng)用礫石、石灰、土與粉煤灰等集料，此類集料的介電常數(shù)較大；而路面層主要是使用水泥混凝土與瀝青混合料，此類材料濕度小，介電常數(shù)??；而在基層的下部墊層材料應(yīng)以二灰土、石灰土與碎石礫等為主，此類材料具有很大的孔隙，且含水量也比較高。

3、公路路面病害原因

公路路基往往由于混凝土含水量過多、整體承載能力不高、混凝土內(nèi)外溫差過大，壓實(shí)度不足等缺陷，導(dǎo)致路基發(fā)生沉降，出現(xiàn)空洞、暗穴，甚至?xí)霈F(xiàn)滑坍等情況。路面在車輛超重的影響和風(fēng)霜雨雪的侵襲下，會逐漸降低公路的使用性能，出現(xiàn)公路路面沉降、車轍推移以及裂縫增多等現(xiàn)象。其次由于公路結(jié)構(gòu)層透水性不強(qiáng)引起路面集水，出現(xiàn)公路體軟弱等情況。公路損害的原因不是單一的，出現(xiàn)公路質(zhì)量不過關(guān)，風(fēng)霜雨雪的侵襲過多以及人為因素等也會導(dǎo)致公路病害。路基存在問題與路面存在問題也不是單一的，是兩者相互作用、互相影響而形成的。所以在公路損害的檢測中，查清楚其發(fā)生原因是非常有必要的。現(xiàn)在公路路面檢測方法有很多，但能準(zhǔn)確地檢測出公路損壞的原因的方法并不是很多，如果不能準(zhǔn)確地檢測出公路損害的根本原因，只能導(dǎo)致公路的后期維護(hù)沒有針對性、花費(fèi)了大量的人力物力之后也無法得到真正的解決。

4、地質(zhì)雷達(dá)在公路路面無損檢測中的應(yīng)用

公路路面的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)層次性分布，鋪筑在每層的材料在介電性參數(shù)上存在一定的差異性，處在正常狀態(tài)下的路面基層圖像色譜圖表現(xiàn)為近水平線型展布，且每層的信號強(qiáng)度參數(shù)保持一致，這都表現(xiàn)與反映在實(shí)際的圖像上，使得圖像沒有更為明顯的變化。

4.1 公路路面裂紋檢測

裂縫在公路病害異常損壞的情況中比較常見。從雷達(dá)探測原理得出，反射波的頻率越高起伏越明顯，探測裂縫的深度越淺，公路探測情況的就越清晰；反之反射波的頻率越高起伏越不明顯，探測裂縫的深度越深，公路探測情況的就越模糊。雷達(dá)探測只能探測裂縫較淺的部分較深的裂縫可以使用超聲波法進(jìn)行探測。較深的裂縫表現(xiàn)為向兩邊分散的有傾斜度的同相軸，裂縫較淺的雷達(dá)圖象異常與此相似，但波形起伏不大。

4.2 密實(shí)度不均勻的檢測

若公路路面的密實(shí)度存在不均勻的情況，如離析、壓實(shí)度與濕度等都不夠均勻，極易使得介電常數(shù)出現(xiàn)變化與差異，在此環(huán)節(jié)電磁波會產(chǎn)生發(fā)射行為，在地面位置上能夠接受到來自雷達(dá)探測所提供的剖面圖像。若密實(shí)度不夠均勻，異常幅度很可能會變大，對邊界進(jìn)行判斷時所使用的定性方法是：一旦出現(xiàn)路面不均勻現(xiàn)象，邊界位置會出現(xiàn)連續(xù)性的反射波，且同相軸呈現(xiàn)彎曲與中斷現(xiàn)象，波越長，波幅也會呈現(xiàn)明顯的變化，波組也會發(fā)生明顯的變化。

4.3 公路路面鋼筋網(wǎng)檢測

要探測公路路面鋼筋網(wǎng)的損壞情況時，可以使用雷達(dá)探測進(jìn)行探測。由于公路鋼筋對鐵磁性的物質(zhì)感應(yīng)特別敏感，所以運(yùn)用電磁波原理可以有效地檢查出公路路面鋼筋網(wǎng)的具體情況。電磁波檢查表現(xiàn)為同相軸有明顯的波峰突起，其圖象顯示跟鋼筋的損耗程度有關(guān)，損耗程度輕時同相軸呈小弧行，損耗程度嚴(yán)重時則連成了一片。

4.4 路面局部脫空檢測

縱觀公路路面的局部脫空情況，從來理論角度來看，屬于基層與面層相結(jié)合的密實(shí)區(qū)域，層次間的反射性差，且波形表現(xiàn)更為平緩、規(guī)則，不存在雜亂反射的問題。若路面結(jié)構(gòu)中積水未能及時得到排除，會讓地表水逐步下滲，會讓基層與面層呈現(xiàn)疏松的狀態(tài)，出現(xiàn)了局部的脫空現(xiàn)象。在此種狀態(tài)下，層次間的介質(zhì)介電常數(shù)存在著很大的差異，結(jié)合波傳播性質(zhì)、雷達(dá)波的發(fā)射界面，整個反射節(jié)目越明顯，波的傳播速度就會越來越低。

5、結(jié)束語

綜上所述，將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用到公路路面無損檢測工作之中，相較于傳統(tǒng)的檢測方法，對路面無損檢測的結(jié)果更為精準(zhǔn)、有效，且數(shù)據(jù)信息獲取速度快捷，能大大提高公路路面無損檢測質(zhì)量，以便及時做出正確而及時的反應(yīng)。在路面無損檢測中應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，主要針對離析、裂隙、塌陷、脫空等路面損壞問題，實(shí)現(xiàn)對路面的全面監(jiān)控，能獲取真實(shí)、有效的檢測數(shù)據(jù)，便于相關(guān)人員以獲取精準(zhǔn)的信息，以求應(yīng)用到新建工程項(xiàng)目的質(zhì)量驗(yàn)收之中，能大大降低質(zhì)量缺陷發(fā)生的概率，從而達(dá)到控制路面質(zhì)量的目的。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：四川城市職業(yè)學(xué)院）