李周強(qiáng)

（1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四0二隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410014；2.湖南省勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

一、引言

隨著我國(guó)公路的快速發(fā)展，常規(guī)檢測(cè)手段已無(wú)法滿足道路養(yǎng)護(hù)的需要，以電磁波技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等高端技術(shù)為代表的新型檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是不必通過(guò)檢測(cè)開(kāi)挖就能得到道路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的病害信息，針對(duì)其病害類型制定完善的養(yǎng)護(hù)措施。此外，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)能夠準(zhǔn)確測(cè)定路面結(jié)構(gòu)層的厚度，以此判定公路修筑厚度是否滿足設(shè)計(jì)施工要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，探地雷達(dá)已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)三維探測(cè)，準(zhǔn)確定位道路平面、橫斷面、縱斷面的信息，充分提高了道路檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

二、探地雷達(dá)基礎(chǔ)理論

（一）電磁波理論

探地雷達(dá)技術(shù)能通過(guò)向探測(cè)物體發(fā)射電磁波后，根據(jù)電磁波的振幅、頻率和波相等傳播特點(diǎn)來(lái)反映物體內(nèi)部的實(shí)際情況。而電磁波的傳播特點(diǎn)與材料的介電特性密切相關(guān)，被探測(cè)物體的介電常數(shù)數(shù)值的不同會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)天線回收得到的電磁波特性不同。

（二）道路材料的介電特性

探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是道路材料不同的介電特性，只有掌握材料的介電特性才能準(zhǔn)確分析電磁波的傳播特性。不同介質(zhì)的介電特性主要是根據(jù)介電常數(shù)、磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率來(lái)判斷，由于大部分材料的磁導(dǎo)率為1，因此分析介電特性時(shí)，主要是分析電導(dǎo)率和介電常數(shù)。

（三）電磁波傳遞特性

介電常數(shù)和電導(dǎo)率決定了電磁波的傳遞特性，從介電常數(shù)的角度分析，當(dāng)被探測(cè)物體的介電常數(shù)數(shù)值越大時(shí)，如濕黏土，介電常數(shù)數(shù)值高達(dá)6～15，會(huì)導(dǎo)致電磁波在濕黏土內(nèi)部傳播較慢，同時(shí)在物體內(nèi)介質(zhì)會(huì)吸收接收到的電磁波。反之，當(dāng)探測(cè)物體的介電常數(shù)越小時(shí)，（例如干沙巖，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部的電磁波傳播速度較快）被介質(zhì)吸收的電磁波越少。

當(dāng)電導(dǎo)率較大時(shí)，電磁波穿過(guò)介質(zhì)時(shí)的能量將會(huì)快速衰減，檢測(cè)深度或厚度會(huì)受到限制。當(dāng)電導(dǎo)率較小時(shí)，能量衰減慢，電磁波則能夠獲得較大的檢測(cè)深度和厚度。

三、工程實(shí)踐

（一）工程概況

某公路工程全長(zhǎng)65.24km，路面結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定碎石上加鋪瀝青混凝土。由于道路K10+500～K12+800、K14+300～K16+500、K21+200～K23+300等樁號(hào)出現(xiàn)多出沉陷，為了檢驗(yàn)道路內(nèi)部是否出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，擬采用三維探地雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)其病害。

（二）工程材料

1.瀝青

為確定路面各材料的性能，檢測(cè)合同路段的瀝青原材料結(jié)果如表1所示。

2.集料

合同路段集料產(chǎn)自福建省，根據(jù)查詢的設(shè)計(jì)文件，確定級(jí)配設(shè)計(jì)滿足要求，集料試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

（三）檢測(cè)方案

本次雷達(dá)檢測(cè)主要是道路沉陷較多路段，針對(duì)K 10+50～K 12+800、K 14+300～K 16+500 及K21+200～K23+300左右兩幅的全路段實(shí)施檢測(cè)，同時(shí)為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，先采用FWD復(fù)核雷達(dá)結(jié)果后再采用傳統(tǒng)鉆芯取樣方法完成實(shí)地鉆芯驗(yàn)證，對(duì)于檢測(cè)出的脫空、空洞等較為嚴(yán)重的病害及時(shí)上報(bào)甲方進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證和修復(fù)處理。

表1.改性瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

表2.粗集料性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

表3.細(xì)集料性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

（四）雷達(dá)檢測(cè)

針對(duì)K10+500～K12+800、K14+300～K16+500、K21+200～K23+300路段的檢測(cè)結(jié)果，共計(jì)發(fā)現(xiàn)病害6處，其中空洞1處，脫空5處。通過(guò)針對(duì)K14+300～K16+500路段出現(xiàn)空洞情況的原因分析，發(fā)現(xiàn)主要是該地區(qū)附近地下水管破裂滲水導(dǎo)致土壤松散，同時(shí)由于當(dāng)?shù)亟邓诸l繁，導(dǎo)致路基基層沖刷嚴(yán)重，集料嚴(yán)重流失。

（五）FWD檢測(cè)

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，K15+323～K15+325路段檢測(cè)結(jié)果存在偏差，為了準(zhǔn)確判斷病害種類，落錘式彎沉儀檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4.落錘式彎沉儀檢測(cè)結(jié)果

（六）鉆芯檢測(cè)

針對(duì)K15+323～K15+325路段鉆芯取樣，兩處鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果均符合雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果。通過(guò)分析落錘式彎沉儀檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)果存在的誤差可能是因?yàn)闄z測(cè)點(diǎn)位的偏移，而探地雷達(dá)的全幅檢測(cè)特性，能保證探地雷達(dá)技術(shù)在道路工程中具有更高的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了探地雷達(dá)在道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用，針對(duì)探地雷達(dá)基礎(chǔ)理論中的電磁波理論、道路材料介電特性和電磁波傳遞特性作了簡(jiǎn)要說(shuō)明，同時(shí)結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)比了探地雷達(dá)和落錘式彎沉儀檢測(cè)技術(shù)。結(jié)果表明，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是一種更加可靠的新型檢測(cè)技術(shù)。