地質(zhì)雷達(dá)在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用分析
2015-07-27
隨著公路工程的飛速發(fā)展，公路施工技術(shù)也在不斷革新，傳統(tǒng)的公路質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)被淘汰，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為一種先進(jìn)、高效、精確和安全無損的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)全面取代傳統(tǒng)的公路質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。相較于傳統(tǒng)公路質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景不言而喻，但是當(dāng)前在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中，對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用仍存在一定的不足之處，所以，如何在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中更好的應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是公路工程技術(shù)人員迫切需要解決的問題。
1.地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)概述
地質(zhì)雷達(dá)又能稱為地雷達(dá)，英文縮寫為GRP，主要就是利用108Hz左右的高頻電磁波對(duì)地下介質(zhì)電性分布狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)的一種物理探測(cè)方法，具有精度高、效率高、成本低、無破損且能連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。屬于一種新型無損物探儀器，現(xiàn)階段在公路工程方面被廣泛應(yīng)用。地質(zhì)雷達(dá)主要由兩部分組成，分別是雷達(dá)主機(jī)和天線系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成了雷達(dá)主機(jī)，發(fā)射裝置和接收裝置組成了天線系統(tǒng)，而發(fā)射裝置主要由發(fā)射天線于發(fā)射控制器組成，接收裝置主要由接收天線與接收控制器組成。其中雷達(dá)主機(jī)能夠?yàn)樘炀€系統(tǒng)提供信號(hào)的觸發(fā)，而后還能將天線系統(tǒng)接收到的信號(hào)以數(shù)字化模擬形式呈現(xiàn)出來，最后及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存。天線系統(tǒng)的主要作用就是接收和發(fā)送信號(hào)，且還具有互轉(zhuǎn)作用，例如將發(fā)射脈與電磁波信號(hào)進(jìn)行互轉(zhuǎn)。地質(zhì)雷達(dá)的原理是利用108Hz左右的高頻電磁波按照寬帶脈沖形式，通過一個(gè)發(fā)射天線從一定角度向地下發(fā)送無線電波，當(dāng)無線電波經(jīng)過有電性差異的地層或其它物體時(shí)，就會(huì)反射回地面，這時(shí)采用另一個(gè)接收天線收集反射回來的無線電波，最終雷達(dá)主機(jī)會(huì)將這些收集到的信息記錄、保存下來，并以數(shù)字化模擬形式呈現(xiàn)出來。此外，在不同介質(zhì)中傳播高頻電磁波時(shí)，其會(huì)隨著介質(zhì)電性特征及幾何形態(tài)變化而使傳播的路徑、波形、走時(shí)、強(qiáng)度也產(chǎn)生變化?；谶@一情況我們可以得知，只需及時(shí)對(duì)接收到的時(shí)域波進(jìn)行仔細(xì)分析和處理，就能夠確定地下的結(jié)構(gòu)和空間位置。天線頻率直接影響著地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)范圍、深度和分辨率。不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)使用的天線頻率也不同[1]。
2.地質(zhì)雷達(dá)在公路質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用探討
2.1公路路面厚度檢測(cè)
以往我們?cè)趯?duì)公路路面厚度進(jìn)行檢測(cè)的方法主要是采用挖坑檢查法和鉆芯取樣法，這些檢測(cè)方法具有效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、存在盲目性的缺點(diǎn)，不僅還對(duì)原本的路邊結(jié)構(gòu)造成破壞，一旦投入使用進(jìn)行通車，那么還會(huì)對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生極大的威脅。采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)公路路面厚度進(jìn)行檢測(cè)，具有精度高、效率高、成本低、無破損且能連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)手段，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)檢測(cè)方法所帶來的弊端，從而為準(zhǔn)確獲知公路路面厚度提供可靠的保障。路面厚度檢測(cè)在整個(gè)公路檢測(cè)中都起著舉足輕重的作用，是整個(gè)公路檢測(cè)的關(guān)鍵內(nèi)容，通過對(duì)公路路面厚度檢測(cè)得知，普通的公路路面厚度約為20厘米，在探測(cè)路面厚度時(shí)，所允許的誤差范圍為小于±1厘米。采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)路面厚度進(jìn)行檢測(cè)，其分辨厚度只有子波波長(zhǎng)的四分之一，而電磁波在瀝青混凝土中的傳播速度為每毫秒10厘米左右，這樣就能計(jì)算出地質(zhì)雷達(dá)采用的中心探頭應(yīng)大于900MHZ，從而將厚度約為20厘米的公路路面誤差范圍控制在±1厘米內(nèi)。
2.2路面檢測(cè)的工作方法與技巧
一是根據(jù)檢查路面的類型和檢測(cè)的路面精度要求選擇地質(zhì)雷達(dá)，不同的路面類型和精度要求選擇的地質(zhì)雷達(dá)也不同。主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，檢查路面的類型為瀝青混凝土路面，這時(shí)選用的雷達(dá)天線的中心頻率應(yīng)為2500MHZ，且該雷達(dá)天線具有分辨率高、精度大、發(fā)射頻率高的特點(diǎn)，使用該雷達(dá)天線進(jìn)行路面厚度檢測(cè)，其精度誤差能夠控制在合理范圍之內(nèi)；但是該雷達(dá)天線也存在一定的不足，例如能量低、能耗大，只能穿透30厘米后的鋪砌層，因此，該雷達(dá)天線的主要作用就是用來對(duì)瀝青混凝土各面層厚度進(jìn)行分析，且該雷達(dá)天線為懸掛式，通常懸掛在汽車尾部，其檢測(cè)速度有理論和實(shí)際之分，一般理論檢測(cè)速度能達(dá)到每小時(shí)90千米，但是由于實(shí)際情況各不相同，所以在實(shí)際運(yùn)行中檢測(cè)速度只能達(dá)到每小時(shí)30千米上下。第二，檢查路面的類型為水泥混凝土路面，這時(shí)選用的雷達(dá)天線的中心頻率為500MHZ，該雷達(dá)天線為地拖式雷達(dá)，其發(fā)射器與接受器為合并狀態(tài)。該雷達(dá)天線具有發(fā)能大、介質(zhì)中耗能小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此其穿透性極好，一般能穿透1.5米左右的介質(zhì)，但是其精確性能和誤差范圍不如2500MHZ的雷達(dá)天線。
二是相較于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，地質(zhì)雷達(dá)取樣密度高，根據(jù)取樣密度要求的不同能分為2米、1米、0.5米，進(jìn)行間隔取樣，此外，針對(duì)一些特殊疑難地段還能采取加密取樣的方式，通過這樣能夠確保取樣所獲取的資料充分符合足取樣密度和精度要求。這為公路工程質(zhì)量檢測(cè)分析提供了便利。
三是采用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行公路工程質(zhì)量檢測(cè)，不僅規(guī)避了傳統(tǒng)檢測(cè)方法所帶來的弊端，還節(jié)省了大量人力、物力資源，即提高了工作效率，又減少了傳統(tǒng)檢測(cè)所耗費(fèi)的時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程的無破損檢測(cè)。
2.3路基與路面病害檢查
公路一旦投入使用，正式通車，那么公路路基和路面必然會(huì)不斷承受大量的車輛荷載和自然因素影響，長(zhǎng)久以往公路路基與路面就絕對(duì)會(huì)產(chǎn)生變化，例如路基出現(xiàn)沉降、暗穴、滑坍等情況，而路面出現(xiàn)車轍、開裂、沉陷等情況。因此，準(zhǔn)確查明路基與路面病害產(chǎn)生原因非常重要。通過利用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對(duì)公路路基與路面進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)⒖睖y(cè)結(jié)果以圖像方式呈現(xiàn)出來，從而通過圖像能夠清楚了解路基、路面的病害程度，從而為公路的維修及養(yǎng)護(hù)管理工作提供了強(qiáng)有力的保障[2]。
3.地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用前景
應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)公路工程質(zhì)量，我國(guó)是這方面的先行者，通過長(zhǎng)時(shí)間的研究、推廣和發(fā)展，我國(guó)在應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)公路工程質(zhì)量方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法也在不斷優(yōu)化改善，并在為過公路工程中得以廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)交通建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，公路工程的快速發(fā)展，公路工程質(zhì)量檢測(cè)作為評(píng)定公路工程質(zhì)量和反映公路投入使用安全的有效手段，其必須緊跟時(shí)代發(fā)展需求，通過不斷完善和發(fā)展公路工程質(zhì)量檢測(cè)方法，從而為公路的使用質(zhì)量和投入使用安全性能以及公路保養(yǎng)維護(hù)管理提供強(qiáng)有力的保障。在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程的無破損檢測(cè)，其意義重大，可以預(yù)見地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用前景必定是一片廣闊，也必將成為公路工程質(zhì)量檢測(cè)今后發(fā)展的主流方向[3]。
4.結(jié)語
綜上所述，本文從地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)概述及其在公路質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用，以及地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用前景等方面進(jìn)行了分析與探討，具有十分重要的意義，不僅有助于提高我國(guó)公路質(zhì)量檢測(cè)水平，還能對(duì)往后公路工程質(zhì)量的控制及減少經(jīng)濟(jì)損失提高效益做出巨大貢獻(xiàn)，從而進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
