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摘要：随着科技发展，探地雷达检测技术被应用到公路路面检测中，探地雷达检测技术则弥补了原有检测方法的不足之处，能够很好地反映工程整体质量状况。介于探地雷达检测技术采集高效、结果直观等优势，其检测效果逐渐被人们认可，今后会在公路工程路面厚度检测中广泛应用。本文根据笔者工作实践，对雷达检测技术在市政工程中的应用进行了分析和探讨。
关键词：雷达；检测；技术；市政工程；应用
近年来，我国道路交通流量迅速增长与现有道路服务水平的矛盾日益突出，严重制约了区域经济的发展，对既有道路进行了改建升级势在必行。随着国家基础建设的加大，对施工质量方面要求也愈加严格，在公路路面厚度检测控制中，工程中原有的检测方法主要是取芯法，但取芯检测不仅效率低、检测结果不具有代表性，且对公路路面造成一定程度的破坏，达不到经济、高效、无损的要求。
1 前言
高等级公路的不断建设完毕，路面结构层次不断加高，永久性路面的不断升级，无损检测技术成了检测技术的主导方向，路面出现路面破损、裂缝、等病害时，调查其原因多数是靠常规手段去检测，主要方式是调查描述、路面平整度、探坑挖验、钻孔取芯试验、路表断面测量、路面回弹及弯沉值检测等。这不但破坏了路面面层，也破坏了路基等结构，这使得路面养护成了难题。围绕建设与养护、维修与预防的关系，在各级公路网络的不断完善的情况下，只有让路面长期保持良好的使用性能，才能节约大量的公路建设资本，提高公路使用效率，实现其效益最大化，这是预防性养护就要求是无损性预判养护。尤其是在行车荷载的作用和自然因素的影响，沥青路面会逐渐产生各种破损。根据病害特征，功能性损坏的路面，通过整修、养护或罩面等处治技术使道路面层的功能得到恢复，结构性损坏路面，需要分析和查明病害及破损的原因，并根据原因对症处理，严重的可对路面进行彻底翻修，沥青路面主要的维修方式是铣刨、重铺、局部沥青面层修补、基层修补和灌缝等。在处理完毕后，是否已经完全处理完毕，成为了一个难点。探地雷达技术最广泛应用在地球物理勘探上，它指的是利用高频电磁波发射与反射接收呈像，获得直观的波形变化，来确定物质的变化。将探地雷达使用在公路工程，可以起到无损检测的作用。
2 探地雷达技术
探地雷达（Ground penetrating radar，简称GPＲ）是以目标体与周围介质的电性差异为基础的一种电磁探测方法。它以脉冲形式向地下发射电磁波，电磁波在传播过程中遇到电性（介电常数、电阻率）差异的介质，其路径、波形及电磁场强度会随之发生变化，通过接收电线收到来自不同介质界面的反射波，根据电磁传播理论确定地下被测目标体的空间位置。根据该路段的设计，可知路面结构是由水泥稳定级配碎石基层（通称水稳层）和沥青碎石面层构成，两种介质存在明显的电性差异，即利用探地雷达检测公路面层厚度是切实可行的。
最早雷达应用在调查岩石性质的研究上，有了雷达应用探测地理的功能，最初是探测冰川的厚度，从60年代早期开始用雷达调查土壤及地下岩石性质，70年代计算机的带动，探地雷达技成了系统，才有了探地雷达。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前市场上出售的雷达仪器主要有美国、加拿大、意大利、日本、瑞典、德国等国家。探地雷达技术核心是电磁波传播的基本理论，依靠麦克斯韦方程组来描述电场与磁场之间的关系，它的优点有灵活方便、精度高、影像直观、检测效率高、等。它主要通过由雷达信号发生器产生固定频率的电磁波，将对发射出去的信号脉冲宽度、相位、衰减度、指数增益等一系列技术参数进行调谐调频，并进行信号样点数字化、信号迭加处理，探测出遇到与周围介质有电阻抗差异的地层或目标体时反射的不同能量，由接收并绘制成图。
3 探地雷达在沥青路面检测应用分析
探地雷达是在广泛应用于工程检测方面，主要是在浅层、超浅层工程检测中广为应用。目前探地雷达在建设工程、交通工程、环境工程、防灾工程、文物保护、考古等各个行业应用。在建筑工程中应用，主要是在检测地基、大坝加固、隧道病害、混凝土缺陷检测等情况方面。主要利用探地雷达检测软弱地基强夯加固的效果，坝劈裂灌浆防渗墙质量和水泥预制桩沉桩质量的检测，空洞注浆加固后空洞检测，大坝塌陷和裂缝等灌浆填充效果，以及岩土的含水量等。
3.1 预防性养护
对道路路面尚处于良好状态或者只有某些病害先兆时，一种周期性的强制性的保养措施，叫预防性养护。在传统道路养护和沥青道路维修来说，道路出现路面破损等病害，主要通过钻孔取样等破坏性方式来决定是否进行重建或者修补方案。这让处于完好状态下潜的沥青道路存在了安全隐患，同样因为路面出现严重的病害问题时才处理，造成了道路诊断及维修的最佳时间，让路面损伤更大，道路养护成本增加，这就说明对沥青路面事前预防性养护的认识与做法不足。虽然预防性养护需要投入一定的费用，但是就跟人生病一样，早发现早治理，就不会有大问题，相比是常规性养护方式，预防性养护效益高。根据国内外研究情况，预防性养护阶段是指在使用寿命75%的时间内性能下降40%，此时沥青道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征，可以作为判断依据，当道路使用性能再次下40%，这一阶段养护叫做矫正性养护阶段，这将会对再来的养护成本大幅度地增加。在我国高等级公路快速发展的今天，道路养护问题成了日益突出的问题，路基路面病害问题也会越来越突出，随着道路使用年限的逐渐增加，道路防治技术的较为迫切。钻孔取芯和探坑挖验等传统检测方式存有一定的局限和弊端，如何发展快速、简捷、有效的无损检测技术成为当务之急。在大数据时代，高速公路路面病害的调查、数据的积累、病害预测等方式在没有数据库的支持下，很难短期内实现，所以养护总是处于被动，往往内部病害表面化了才去解决。沥青路面病害的成因错综复杂，有重车荷载裂缝，有基层反射裂缝，有横向裂缝，有纵向裂缝等，其成因互相影响，如不能得到及时治理及维修，在经过动载的反复作用，道路破损现象逐渐明显加剧，影响整条道路的使用整体性。所以对路面病害进行科学合理的分类分级，对形成机理进行分析，切实有效、有针对性地提出预防性养护的建议。
3.2 探地雷达应用优势分析
探地雷达在沥青路面可以实现无损、连续探测，不破坏原有路面，也避免了后期路面修补工作，可节约大量的时间和费用；由于探底雷达的使用效率高，使用时设备仪器从数据采集到成像处理一体化的整个过程，操作简单，采样动作迅速，在车载速度可以高达80km/h；探地雷达因为其分辨率高，其分辨率可达到厘米，所以探测深度可低于5cm；最后探地雷达抗干扰能力强，只接收地面直达波和来自地下的回波信号，同时屏蔽外界电磁干扰，工作稳定，能胜任复杂环境下的探测任务。随着互联网进程的加速，近的20年里道路检测技术有了突破的进展，与其他道路无损检测技术的对比，探地雷达更加适合道路内部结构检测，可以实现多功能应用。
4 结语
传统的检测技术已无法适应规模大、无破损、速度快和精度高的沥青道路质量检测需要。探地雷达技术作为沥青道路无损检测技术正好满足我国公路交通发展的科技化、现代化的要求，应该得到广泛的应用。
参考文献：
[1] 张蓓.路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析的系统识别方法——路面雷达关键技术研究[D].重庆：重庆大学，2003.
[2] 杨建金.基于探地雷达技术的道路检测探究[J].中国新技术新产品，2014.
论文作者:邹娜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/11
标签：路面论文; 道路论文; 病害论文; 预防性论文; 检测技术论文; 沥青论文; 面层论文; 《基层建设》2017年第25期论文;