馬春亮

（河北通宇建筑工程有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)通過天線向地下發(fā)射高頻電波，在對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，將相關(guān)信息通過電磁波進(jìn)行傳播，經(jīng)過接收和反饋等相關(guān)流程，在反射電波的強(qiáng)度和振幅特征中充分呈現(xiàn)信號(hào)差異，并且利用具體圖像，將地下結(jié)構(gòu)、介質(zhì)位置和其他情況進(jìn)行準(zhǔn)確反饋。

1 工程概況

以我國某公路為例：

該公路屬于國家一級(jí)公路。使用我國自行研制生產(chǎn)的LTD-2100 公路路基路面檢測(cè)雷達(dá)，對(duì)該公路的兩個(gè)路段進(jìn)行檢測(cè)，如圖1 所示。在檢測(cè)瀝青面層厚度的過程中，進(jìn)行雷達(dá)無破損測(cè)試，雷達(dá)天線的頻率始終保持在1.5GHz 以上。在明確距離標(biāo)定之后，安裝天線并開機(jī)預(yù)熱，為后續(xù)各項(xiàng)測(cè)量工作的有效開展做好準(zhǔn)備[1]。

圖1 LTD-2100 公路路基路面檢測(cè)雷達(dá)

2 雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)在公路建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用原理

在開展公路建設(shè)工作的過程中，雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)主要應(yīng)用原理是向地下以脈沖形式發(fā)射電磁波，電磁波在傳播過程中遇到不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)在其交界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈反射異常信號(hào)，從而對(duì)公路病害進(jìn)行有效檢測(cè)。其中，探地雷達(dá)主要是以對(duì)地表發(fā)射天線的方式，在寬頻帶、短脈沖方式的作用下，向公路路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)中發(fā)射高頻電磁波。當(dāng)電磁波在地層中不斷傳播并且遇到電性差異分界面、物性差異分界面、孔洞介質(zhì)時(shí)，會(huì)形成對(duì)應(yīng)的反射界面，此時(shí)地面接收天線會(huì)將反射的電磁波全部接收，然后針對(duì)時(shí)間閾中的回波、波長、振幅進(jìn)行分析以及確認(rèn)，并且將最終結(jié)果呈現(xiàn)在顯示裝置中，有效確定雙程走勢(shì)。地層中的介質(zhì)電磁波與空氣相比，具有較為明顯的衰減特性，再加上非金屬物體與周圍介質(zhì)之間不存在較大差異，相比于金屬物體，具有較小的目標(biāo)反射光能量，地質(zhì)自身的多解性也比較明顯，因此，導(dǎo)致地層中的電磁波具有較高復(fù)雜性[2]。

電磁波傳播理論與彈性傳播理論有較多的相似特征。比如，擁有同一形式的波動(dòng)方程，在對(duì)具體資料進(jìn)行處理和分析的過程中，要充分應(yīng)用運(yùn)動(dòng)波兩種波形具有較高相似性這一特征。雷達(dá)無破損測(cè)試憑借自身具有的多元化優(yōu)勢(shì)，在公路路面監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用頻率越來越高。利用固定間距方式，同時(shí)移動(dòng)接收天線以及發(fā)射天線，就能將測(cè)試?yán)走_(dá)時(shí)間的平距剖面圖相關(guān)內(nèi)容呈現(xiàn)出來。經(jīng)過對(duì)相關(guān)內(nèi)容的處理，能夠獲得深度平距正面圖。在此基礎(chǔ)上，通過與振幅頻率、圖像相同軸形狀等因素的充分整合，就能得到公路路面的最終情況。

根據(jù)雷達(dá)橫向的剖面情況，對(duì)反射界面或目的體的情況進(jìn)行判斷時(shí)，雷達(dá)探測(cè)深度、雷達(dá)探測(cè)分辨率、雷達(dá)天線中心頻率之間具有密不可分的聯(lián)系，當(dāng)雷達(dá)頻率越高時(shí)，對(duì)應(yīng)的探測(cè)分辨率就會(huì)隨之提升，具體穿透深度也越來越深。公路路面檢測(cè)結(jié)果相關(guān)的媒介介質(zhì)電磁種類以及具體參數(shù)見表1[3]。

表1 公路路面檢測(cè)相關(guān)的媒介介質(zhì)電磁參數(shù)

2.2 應(yīng)用要點(diǎn)

2.2.1 應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)檢測(cè)公路病害隱患

在對(duì)公路病害隱患進(jìn)行檢測(cè)的過程中，應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)，能夠確保最終檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。在對(duì)公路路面存在的脫空以及空洞問題進(jìn)行識(shí)別時(shí)，容易發(fā)生脫空病害問題的公路類型主要以剛性路面為主，相比周邊介質(zhì)，在介電特性方面，結(jié)構(gòu)層中的空洞和脫空現(xiàn)象具有明顯差異，保存較為完整的空洞的電阻率特性較高。應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)對(duì)公路路面脫空病害的識(shí)別，主要是利用反射信號(hào)時(shí)間。在空洞的影響下，反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生反射波，在明確掌握反射波時(shí)間的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算就能得到空洞深度和脫空深度[4]。

2.2.2 應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)識(shí)別公路瀝青剝落層

在識(shí)別公路瀝青脫落層的過程中，瀝青層的剝落程度與含水量之間具有密不可分的聯(lián)系。當(dāng)瀝青層中的含水量較高時(shí)，瀝青與集料之間的黏連程度大幅度降低，導(dǎo)致瀝青剝落問題。在對(duì)舊公路路面進(jìn)行鋪設(shè)的過程中，必須明確掌握公路路面瀝青的剝落情況。如果瀝青層不存在剝落問題，在雷達(dá)測(cè)試結(jié)果的回波中會(huì)存在兩個(gè)波峰，其中一個(gè)波峰出現(xiàn)在路表，另一個(gè)波峰出現(xiàn)在基層和瀝青層界面；如果瀝青層存在剝落問題，在雷達(dá)測(cè)試結(jié)果的回波中只存在一個(gè)波峰，出現(xiàn)在基層界面的反射以及路表反射之間。當(dāng)瀝青的剝落度出現(xiàn)增大趨勢(shì)時(shí)，波峰也會(huì)隨之提高，從而準(zhǔn)確識(shí)別出公路路面瀝青剝落層的具體位置[5]。

2.2.3 控制雷達(dá)無破損測(cè)試質(zhì)量的有效措施

應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)對(duì)公路路面病害進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于存在眾多影響因素，導(dǎo)致最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性受到了嚴(yán)重影響。公路路面的介質(zhì)種類具有多元化特征，具體結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。因此，在應(yīng)用雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)的過程中，必須不斷提升實(shí)際操作的水平，合理運(yùn)用和準(zhǔn)確操作探地雷達(dá)。提高相關(guān)工作人員的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)，嚴(yán)格按照雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，從根源解決探測(cè)結(jié)果誤差較大的問題[6]。

在開始測(cè)試之前，必須確保各項(xiàng)準(zhǔn)備工作全面落實(shí)。明確掌握測(cè)點(diǎn)之間的距離，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)時(shí)間窗口以及調(diào)節(jié)波形進(jìn)行操作，確保測(cè)試得到的數(shù)據(jù)參數(shù)能夠?qū)⒐仿访娴膶?shí)際厚度準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來，為路面病害整修工作提供有效的參考依據(jù)。比如，在對(duì)地面零點(diǎn)進(jìn)行確定的過程中，要對(duì)表面所處位置進(jìn)行判斷；為了確保獲得的電磁波和面層傳播時(shí)長具有較高的準(zhǔn)確性，在收發(fā)天線下端放置一塊重金屬，并且當(dāng)顯示屏出現(xiàn)較強(qiáng)的全反射波形之后，拿掉金屬。另外，還要采取多樣化的有效措施，加強(qiáng)對(duì)路面介電常數(shù)的關(guān)注，提高路面厚度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，明確底界面回波情況，這樣才能從全方位入手，提高雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)的質(zhì)量[7]。

3 雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)在公路檢測(cè)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

在我國現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)在公路檢測(cè)中的準(zhǔn)確性不斷提升，在檢測(cè)路面瀝青混凝土狀態(tài)的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。為了提升雷達(dá)無破損測(cè)試設(shè)備的適用性和正確性，不僅要徹底摒棄傳統(tǒng)的取芯測(cè)試方法，而且還要積極修正常規(guī)性檢測(cè)方法。

第一，加強(qiáng)對(duì)工程路面檢測(cè)厚度的合理調(diào)整，對(duì)路面表層厚度展開精確測(cè)量，嚴(yán)格控制施工過程中路面底層、中層、上層的厚度。為了避免誤差產(chǎn)生，通常情況下，會(huì)將路面分為三層進(jìn)行合理調(diào)整，從根源解決不均勻現(xiàn)象的發(fā)生。與此同時(shí)，檢測(cè)部門要加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)工作的管理力度，對(duì)路面的基本厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，最大程度減少路面厚度不均勻?qū)е聶z測(cè)結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性的情況。另外，杜絕一切僥幸心理和不負(fù)責(zé)任的行為，對(duì)每一項(xiàng)檢測(cè)程序給予高度重視，降低錯(cuò)誤操作的發(fā)生概率。通過分析能夠知道，該路段路面檢測(cè)厚度的平均值分別為119.55mm、119.68mm，得到的單點(diǎn)合格率為100%，與現(xiàn)場(chǎng)取芯測(cè)試的結(jié)果相同[8]。

第二，公路瀝青路面在長時(shí)間的使用過程中，為了充分適應(yīng)不斷提高的車速以及不斷優(yōu)化的道路等級(jí)，所承受的負(fù)荷必然會(huì)越來越大。在公路路面進(jìn)行檢測(cè)的過程中，主要是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行檢測(cè)，在確保公路路面瀝青厚度的基礎(chǔ)上，采取各種修復(fù)方法，保證瀝青路面滿足公路交通荷載的要求。在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩個(gè)路段分別使用電磁脈沖措施，分別記錄電磁脈沖的發(fā)射時(shí)間和傳播速度，得到兩個(gè)路段的路面結(jié)構(gòu)層厚度。在此過程中，重點(diǎn)檢測(cè)兩個(gè)路段路面結(jié)構(gòu)層面回?fù)軙r(shí)間，得到不同路段路面結(jié)構(gòu)層的電磁波和短波速度，從而判斷這兩個(gè)路段路面質(zhì)量是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[9]。

第三，在對(duì)路段進(jìn)行路面危害檢測(cè)的過程中，通過對(duì)局部瀝青脫落情況的詳細(xì)分析，雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)能夠運(yùn)用低電阻特性，對(duì)獲取的反射信號(hào)加以利用。比如，混凝土和空氣的界面反射會(huì)在脫空現(xiàn)象中形成反射波，在反復(fù)疊加之后呈現(xiàn)出一正一負(fù)的特征。然后，確定兩條反射弧在反射過程中具體相位的時(shí)間差，計(jì)算得到該路面的空洞深度和脫空深度。在公路檢測(cè)工作中，有效落實(shí)雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)的相關(guān)措施，不僅能夠準(zhǔn)確掌握測(cè)試路段路面的厚度，而且還能提高公路的施工質(zhì)量，延長公路的使用壽命[10]。

4 結(jié)語

在傳統(tǒng)公路檢測(cè)工作中，通常采用鉆孔取芯的方式，不僅工作量較大，而且還會(huì)在一定程度上對(duì)公路造成破壞。將雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)合理應(yīng)用到公路檢測(cè)工作中，不僅能夠使公路檢測(cè)結(jié)果具有較高的精準(zhǔn)性，檢測(cè)工作的質(zhì)量和效率得到大幅度提高，而且還能最大程度降低對(duì)公路的損害，確保公路工程的整體質(zhì)量保持在最佳狀態(tài)。因此，相關(guān)人員不僅要對(duì)雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)的重要性給予正確認(rèn)知和高度重視，還要結(jié)合具體路面情況，對(duì)雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化與完善，提高雷達(dá)無破損測(cè)試技術(shù)的適應(yīng)性和可行性，為公路運(yùn)行安全提供良好保障。