李 劍，李冬冬，馬 鑫，湯 鑫

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊，安徽 銅陵 244000)

改革開放以來,我國公路建設突飛猛進,但原有的鉆探取芯、開挖抽樣等勘查和工程質(zhì)量檢測手段效率低、代表性差、成本高，并且對工程有破壞。世界上各國都在發(fā)展快速、高效、經(jīng)濟、簡便的勘查和工程質(zhì)量無損檢測技術,地質(zhì)雷達是能滿足上述要求的高新技術之一。

1 地質(zhì)雷達檢測技術

1.1 基本原理

地質(zhì)雷達檢測技術相關的基本原理主要是利用不同材料中的高頻電磁波現(xiàn)象和數(shù)據(jù)差異來分析具體的地質(zhì)情況。在公路建設測試過程中，需要具體應用雷達探測技術。首先發(fā)射高頻電子波脈沖，在傳播過程中，通過暴露在地質(zhì)深度的電磁波再次反射，可以對在接收器中反映的數(shù)據(jù)進行深層分析和整理。地下混凝土條件進行預測有關道路工程的地下結構及相關危害進行精準評估。地質(zhì)雷達檢測技術在公路建設中被深入發(fā)掘，對現(xiàn)有檢測過程中與地質(zhì)沒有實質(zhì)性接觸的基本問題進行優(yōu)化，通過物理方式將公路建設的破壞降到最低。

1.2 檢測依據(jù)

地質(zhì)雷達檢測技術的優(yōu)點是使得公路建設過程中沒有受損或損害較少，更多的是將其應用于表面公路建設的檢測當中。其缺點是檢測的深度小，但分辨率更高，因此需要檢測的公路部分區(qū)域與周圍的土地成分是截然不同的，只有當公路的一個區(qū)域和其他區(qū)域有電性差時，接收的信號更為明顯。依據(jù)目前的技術看，我國公路建設的質(zhì)量并不是很理想，包括表層，基層，路基層三層。在公路建設時，由于踐踏、風吹雨打及車輛穿梭等，因此在表層及承受重量的基層采取混凝土及瀝青，夾雜碎石及石灰。其中水泥混凝土的相對介電常數(shù)是3～5，而瀝青是5～10，但較多公路建設相對的介電常數(shù)均為8以上，因此來說，當公路建設的三個層次結構存在較大差距，檢測的結果才會精確。

2 地質(zhì)雷達適用過程

公路建設包含勘探設計、建設施工、竣工驗收、試運行及維護。在各種頻率的天線下，地質(zhì)雷達檢測深度的領域是0～50 m，其分辨率、工作速度、結果直接顯示和儀器的輕量性都比其他常用的探測方法好得多，也可根據(jù)情況進行改變，見表1。

表1 檢測深度與天線中心頻率關系

公路勘探設計中可利用地質(zhì)雷達來勘探路線：①工程地質(zhì)地層劃分；②水文地質(zhì)條件與潛水面和附屬區(qū)域劃分；③人文地質(zhì)條件，如古墓的勘探、電纜等人工洞及古墓。

公路建設施工中用地質(zhì)雷達檢測表層及基層厚度、壓實度，在隧道中公路的建設時，也可用地質(zhì)雷達提前檢測也許會遇到某些障礙物，還可以進行質(zhì)量檢查等。

公路竣工驗收和試運行利用地質(zhì)雷達對路面基層及厚度、密度、含水量、有無裂縫、有無漏洞等公路質(zhì)量進行檢查。

公路建設維護利用地質(zhì)雷達不間斷監(jiān)察公路各層含水率值，觀察各層之間得差異性及是否存在空隙等。就可以大致縮小公路建設中病害類型、距離及輕重性，解決是否進行修補火重新建設。維護后看是否達到預期目的。

總之，地質(zhì)雷達技術是一項在公路建設中應用最多且最有效的公路建設檢測的新技術。

3 具體應用分析

3.1 路面厚度檢測

公路建設過程中的路面厚度是關乎其質(zhì)量評價的重要方面。公路建設過程中，表面鋪設的質(zhì)量和具體數(shù)據(jù)對公路建設施工時具有決定性作用。目前，不少公路建設單位為了穩(wěn)定公司效益，降低路面厚度及材料質(zhì)量、成本等，從而對公路建設工程的質(zhì)量標準造成嚴重后果。因此，對公路建設的路面厚度測定技術將其合理化調(diào)整，地質(zhì)雷達技術比其余一些技術有著準確度高的優(yōu)勢，在施工過程中，可以根據(jù)路面厚度對應用地質(zhì)雷達技術進行更為準確測定，從而提高施工質(zhì)量。

根據(jù)材料及公路程度，路面厚8～30 cm，基層厚20～40 crn。水泥層厚容許5～10 mm的差值，瀝青層和底層厚容許±10%的差值，見表2。

表2 公路面層地質(zhì)雷達測量和實際厚度對照表(單位：cm)

表3是西安市某公路的瀝青地面與2-石灰底層的總厚度經(jīng)鉆探穿孔測量結果與經(jīng)地質(zhì)雷達(500MHz)測量結果的對照表。由于孔的兩面位于洞穴中，地層與地面的厚度變化較大，施工與雷達線路的位置不一致，因此個別數(shù)據(jù)的變化很大。

表3 結果對照表

3.2 路面病害檢測

在對公路病害進行檢查時，尋找原因是十分重要。目前，對公路路面的技術監(jiān)測多，但能夠精準檢測出公路病害原因的卻少之又少。如果不能清楚地找出公路損壞具體現(xiàn)象，最終只能是無目的地維持公路現(xiàn)狀，而且要消耗大量的人力以及物力，更有甚者連問題在哪里都找不到，自然也就不能加以修復。

公路病害成因包括：①對于公路的路基，一般情況下，因為混凝土中水分較多，導致其承重量小，在里外溫度差異大、壓縮強度不足等危害下，造成路基沉降、空洞、巖洞甚至滑動或退卻等病害；②路面需要抵御中型汽車及天氣變化，在多種不利因素作用下，路面使用壽命逐漸縮短，路面下沉，產(chǎn)生很多的車轍振動現(xiàn)象等；③由于道路構造層的滲透性不強，路面積水造成公路體脆弱等現(xiàn)象；④還有其他多方面的因素也可導致公路破壞，如公路質(zhì)量不達標、天氣與人為因素等，均會造成公路病害。路基及路面問題的產(chǎn)生原因也是多方面的，是二者在各自作用下所帶來的影響。例如，某公路因長期使用而發(fā)生地面松弛的現(xiàn)象后，工作人員使用地質(zhì)雷達對其病害進行檢查分析，發(fā)現(xiàn)反射波起伏強烈，如圖1所示，這表明公路的基層頂面有松弛現(xiàn)象。

圖1 公路基層頂面松散雷達圖像

公路竣工使用后，隨著時間的推移以及使用過程中發(fā)生破裂，公路路面的基本功能逐漸退化，進而產(chǎn)生相應的病害。利用地質(zhì)雷達檢測技術對路面病害進行有效檢驗并加以整治修復，將會不斷提高公路使用壽命。合理利用此技術，在實際施工檢驗中可以將無接觸與零病害進行有效連接，對公路病害的檢測具有非常及時和有效的意義。

4 結束語

綜上所述，公路建設中的質(zhì)量好壞對人們的生命安全以及社會經(jīng)濟等有著不容忽視的影響。因此需要有關部門在公路建設時加強對路面厚度、病害等的檢測，并采取相應的方法解決存在的問題。地質(zhì)雷達是一種速度快、便攜、經(jīng)濟效益高的新技術，在公路建設檢測中比其他試驗檢測手段的適用范圍更廣，且效果較好，應用前景也越來越大。不過，同其他方法類似，地質(zhì)雷達技術也并不是適用于所有情況，因此需要根據(jù)情況選用適當技術來實現(xiàn)檢測?？傊?，逐漸深化地質(zhì)雷達檢測技術在相關領域的應用，將進一步提高公路建設的安全性和質(zhì)量。