透地雷達(dá)在公路工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用研究

　　摘要：我國公路建設(shè)中還存在一些質(zhì)量問題，不僅影響公路運(yùn)輸安全，還會給國家經(jīng)濟(jì)帶來損失。實(shí)踐證明，在公路工程建設(shè)中，利用透地雷達(dá)進(jìn)行檢測，不僅可以檢測出公路的脫空程度和范圍，還可以為加固地基提供有效的施工依據(jù)，利用透地雷達(dá)檢測是解決公路路面隱藏脫空問題的一種方便有效的高新技術(shù)與工藝。

　　關(guān)鍵詞：透地雷達(dá)；公路質(zhì)量；脫空問題；施工依據(jù)

　　一、透地雷達(dá)的利用方向

　　近幾年來，我國的公路建設(shè)在不斷發(fā)展，與此同時，公路建設(shè)的各種質(zhì)量問題也凸顯出來，許多不合格的公路工程在修建完工后沒多久就出現(xiàn)不同程度的路面破裂和沉陷，嚴(yán)重時路面還會滲出水泥漿，不僅嚴(yán)重阻塞交通，還給國家經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。

　　目前，有關(guān)建設(shè)部門對有問題的公路工程進(jìn)行更新建造，但這也只是權(quán)宜之計，始終都沒有在公路工程出現(xiàn)問題之前解決即將發(fā)生的問題。由于公路在使用中要不斷的受壓，許多隱藏的問題就慢慢的暴露出來，出現(xiàn)路面脫空等危害。

　　國家工程技術(shù)部門經(jīng)過多年的探索和分析，終于在公路工程質(zhì)量檢測方面有了突破，即利用透地雷達(dá)預(yù)先檢測公路路面的水泥脫空程度，對檢測結(jié)果進(jìn)行可行性分析，并對路面進(jìn)行有針對性的加固，實(shí)現(xiàn)防患于未然，無是治理公路路面混凝土脫空的問題。還是在老路面上鋪設(shè)瀝青混凝土，有取得了很好的效果，實(shí)現(xiàn)了更好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　二、方法原理

　　透地雷達(dá)(GPR)是利用超高頻短脈沖(106~109Hz)電磁波來探測地下介質(zhì)分布情況的一種物理檢測方法。利用天線將高頻電磁波通過寬頻短脈沖把信號傳到地下，該電磁波在地下運(yùn)作時會有不同程度的減弱，當(dāng)電磁波遇到了不同的地下介質(zhì)，就會有反射信號，并由天線接受傳到地面。透地雷達(dá)發(fā)射的信號傳到地面時會呈現(xiàn)出不同的波形信號，通過計算地面反射波與路面底界面反射波之間的運(yùn)動時間差，就能知道電磁波在地下介質(zhì)中的運(yùn)動速度，最后計算出地面的厚度。但在實(shí)際的操作中，電磁波的波形信號與數(shù)據(jù)會有一定的反差。

　　主要有幾個原因，首先是地面面層比較薄，所以地下電波的反射波會受到直達(dá)波和電磁波來回運(yùn)動的影響；其次是地面面層中有許多干擾物，如鋼筋，混凝土，支架等，這些介質(zhì)會影響到正常的反射波；最后，在檢測過程中，地面的自行車和行人對電波的造成的干擾，一般在公路工程建設(shè)中都會在地面面層下鋪設(shè)水泥，以便穩(wěn)定地基，通常含有3%~10%的水泥，這也是產(chǎn)生誤差的原因之一。

　　其實(shí)介電性質(zhì)與路面面層的差異較小，反射波強(qiáng)度常比干擾波小，工程人員對地面厚度的檢測比較精確，所以公路路面檢測的誤差很小。在工程檢測中，工程人員通過多種試驗(yàn)方式和數(shù)據(jù)處理，終于建立起一套完整的利用透地雷達(dá)檢測路面的檢測系統(tǒng)，既能保證檢測的準(zhǔn)確度，又能保證檢測的速度，并在多條公路檢測中得到正式。

　　三、實(shí)例分析

　　為了更加了解透地雷達(dá)對路面的檢測準(zhǔn)確度，下面通過一個實(shí)例來分析透地雷達(dá)檢測的應(yīng)用情況和效果。

　　（一）概況

　　以佛山高速公路為例子，佛山高速公路1989年8月建成，是廣東到佛山的交通要道，公路全長80km，其中有鋪設(shè)混凝土的公路總長是58.8km，改高速公路于1996年12月建成通車。佛山高速公路自通車以來已經(jīng)運(yùn)作了12年之久，經(jīng)過了12年的不斷使用，部分路段已經(jīng)出現(xiàn)了破損，已經(jīng)影響道路交通運(yùn)輸?shù)陌踩�性�?/p>

　　佛山高速公路K43+845~K43+965段，即佛山-開平方向的主車道路面都出現(xiàn)不同程度的沉降，同時還伴有板底脫空、翻漿、錯臺、斷板等嚴(yán)重?fù)p害，最嚴(yán)重的錯臺量有4cm。為了保障公路的安全運(yùn)行，工程隊在2005年1月13日用透地雷達(dá)對公路進(jìn)行的質(zhì)量檢測，通過檢測，發(fā)現(xiàn)K43+835~K43+982段主車道上共30個點(diǎn)上有地下混凝土脫空的現(xiàn)象，并清楚的檢測出脫空的程度和范圍，為后續(xù)的灌漿加固工作提供資料。在灌漿加固路面后，工程隊又于1月24日對以上路段進(jìn)行的重新檢測。

　�。ǘ�）檢測儀器設(shè)備及方法基本原理

　　這次公路質(zhì)量檢測所使用的透地雷達(dá)是美國GSSI公司生產(chǎn)的SIR-10H型透地雷達(dá)系統(tǒng)，該透地雷達(dá)有多條發(fā)射天線可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且是新型的數(shù)字化儀器，檢測速度快，信號干擾小，雷達(dá)內(nèi)設(shè)置了計算機(jī)系統(tǒng)，檢測數(shù)據(jù)可以隨時顯示，方便檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄和收集。

　�。ㄈ�）檢測與分析

　　1.灌漿前的脫空檢測資料分析及判定

　　工程檢測中，要對透地雷達(dá)所檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄，將有關(guān)信息數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)進(jìn)行編輯和處理后發(fā)現(xiàn)K43+835~84段沒有出先脫空問題，由于該段公路地底的混凝土灌注非常結(jié)實(shí)，地下介質(zhì)之間的差距不明顯，雷達(dá)電磁波反射回來的信號波動很小，即由天線反射到地面的發(fā)射波強(qiáng)度較弱。如果K43+845~895段的雷達(dá)反射波通過天線發(fā)射到地面的發(fā)射啵很強(qiáng)的話，就說明該公路段地底存在脫空問題，公路地下的脫空介質(zhì)和正常情況下的地下介質(zhì)的差異很大，所以很多雷達(dá)電磁波就沿著空隙又反射的回來，并且還存在多次反射的情況，說明地基混凝土不穩(wěn)定，以此來證明該公路段有質(zhì)量問題。當(dāng)?shù)鼗�混凝土穩(wěn)定時還存在多次反射的情況時，就說明公路面的地基有訴訟，應(yīng)及時治理。透地雷達(dá)就是根據(jù)脫空反射波的不同強(qiáng)度來進(jìn)行對脫空的分類和判定。

　　通過透地雷達(dá)的檢測，主要將脫空分為三種類型：一是輕微脫空、二是中等脫空、三是嚴(yán)重脫空。根據(jù)上述的檢測結(jié)果，可以得出，“佛山-開平高速公路右線K43+835~K43+982段主車道有混凝土路面脫空的現(xiàn)象，透地雷達(dá)還對所檢測的路段的每一個板塊的脫空情況進(jìn)行了檢測分析。

　　2.灌漿后的灌漿效果檢測資料分析及判定

　　資料分析透地雷達(dá)所采集的原始記錄輸入計算機(jī)進(jìn)行編輯、濾波、振幅均衡等處理后,再制作出鮮明可見的圖表，并將灌注加固地基之后的檢測圖標(biāo)與檢測時的圖表做比對分析，以便查看灌漿效果。

　　圖表的作用主要是為了方便查看檢測和加固公路后的效果，灌漿后在混凝土路面再用透地雷達(dá)進(jìn)行一次檢測，會很清晰的發(fā)現(xiàn)，局部多次反射的情況已經(jīng)消失了，同時反射到地面的電磁波也比較微弱，這是由于地底在灌注水泥漿之后，地底的界電常數(shù)與混凝土的界電常數(shù)已經(jīng)沒有了明顯的差異所致。無局部的多次反射波就說明了灌漿后消除了脫空問題，地基已經(jīng)比較穩(wěn)固。而穩(wěn)定地基之下的強(qiáng)反射波已經(jīng)消失，說明水泥灌注很成功，已經(jīng)解決了地面疏松的問題，達(dá)到了預(yù)期的灌漿效果。

　　3.結(jié)果判定注漿后抽芯結(jié)果

　　透地雷達(dá)檢測出脫空問題后，還要根據(jù)檢測的資料對地基水泥灌漿的厚度做出結(jié)論，灌注的厚度要與檢測的實(shí)際脫空問題吻合，只有通過對數(shù)據(jù)的實(shí)際分析，才能將水泥灌注達(dá)到應(yīng)有的效果，保證灌漿后不再出現(xiàn)脫空問題。

　　透地雷達(dá)哈可以檢測公路地底的脫空程度，確定脫空的程度和范圍，為準(zhǔn)確的實(shí)施灌漿工程提供依據(jù)，同時還有利于水泥化學(xué)灌漿后的路面再次使用透地雷達(dá)、鉆孔取芯檢測等取得更好更準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　四、總結(jié)

　　透地雷達(dá)可以精確的檢測公路、橋梁水泥混凝土路面的脫空程度和范圍，準(zhǔn)確到可以以毫米計算，這不僅為地面水泥漿灌注、灌孔的分布、灌漿材料的選擇、漿液的用量和施工方案提供準(zhǔn)確有力的依據(jù)，還可以避免因灌漿加固不當(dāng)給工程和國家經(jīng)濟(jì)帶來的損失。透地雷達(dá)可以治理好公路質(zhì)量問題，通過檢測對不同程度的脫空區(qū)完全充填密實(shí)，加強(qiáng)公路基層的薄弱環(huán)節(jié)，保證公路質(zhì)量，使公路可以投入到正常有序的運(yùn)營當(dāng)中。

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