路基病害检测中探地雷达技术初探

路基病害检测中探地雷达技术初探
1、引言
路基常规检测技术无法探清路基内部的病害，钻芯检测对路基本身就是一种破坏，不仅加速了路基病害的发展，还给路基留下了隐患。

近年来，随着无损检测技术的发展，探地雷达技术逐步进入了道路工作者的视野，但是对于探地雷达技术应用的优缺点尚不明确。

本文基于上述研究现状，对探地雷达技术在路基中的应用进行了研究与分析。

2、探地雷达原理
探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）依据电磁波脉冲在地下传播的运动原理进行工作。

发射天线将高频（106～109Hz或更高）的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，当地下介质间存在电性差异时，这种电性差异将形成一阻抗界面，电磁波信号遇到这一阻抗界面时就会产生较强的反射信号，接受天线将这些信号输入到专用计算机并按照设定的信息进行储存，再通过专用软件对雷达接受到的反射信号进行处理，排除那些无用的杂波信号和干扰信号。

通过对目标体真实反射信号的分析达到对地下介质（或埋藏物）的探测目的。

探地雷达还可以通过分析上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射，来确定各不同介质之间的分层面。

通过对雷达反射信号的追踪，可以计算出反射物的深度及形态。

其基本原理见图1。

3、探地雷达测试结果分析
探地雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动学原理进行探测的，也就是根据雷达信号在介质中传播的路径变化对地下介质进行探测。

本文对河北某高速进行探地雷达检测，探地雷达测线由两条测线组成。

首先使用地面耦合式天线（400MHZ）对两条测线进行全面普查，初步确定出病害的位置，再使用空气耦合天线（1GHZ）和地面耦合式天线（400MHZ）分别进行加密检测。

使用雷达检测时，天线沿测线方向移动，由车载式测距轮发射距离信号控制雷达主机发射雷达脉冲，每米测线采集20个测点。

测线严格按照检测规范指定位置布置。

数据处理采用美国GSSI公司的RADAN5.0探地雷达处理解释软件，对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理，对水泥混凝土路面内部质量及路基浅层进行探测，检测剖面分析图见下图2、3。

从上图可以看出，探底雷达技术能够还原路表以下路基形态，对路面和路基的缺陷进行识别，能够探测基层和土基局部含水量的过高以及压实度的不足；此外还能够对路基材料进行评价；并可以针对裂缝进行探测和跟踪，对裂缝的成因进行举证，并未指定合理的维护方案提供依据；对路基的脱空现象进行识别与评价，可以避免路基塌陷已经路面的损坏的出现；此外探地雷达技术也能够为路面病害提出检测依据，比如路面板脱空、基层材料评价，路面破损程度等。

探地雷达所得图像能够较为清晰的显示出路基的部分病害，有效的表征了路基的使用状态及病害发展程度，下表1为探地雷达检测结果与其他检测方法检测结果对比关系表。

路面破损，板底脱空，路面基层严重破损；路基密实度很差伴有充水
路面0.2～0.6m为混水泥浆碎石、砂混合垫层。

路基为棕红-褐黄色粘土回填，其中上部含有较多的风化碎块，硬塑，稍密，潮湿。

雷达测试能快速普查路基病害的深度位置、范围，但对路基病害的准确定论、物理强度状况的判定及指标的定量分析方面仍存不足，必须结合其它检测手段作进一步检测并验证。

4、结论
（1）探地雷达技术能够快速、无损的对路基病害的深度位置范围进行确定；
（2）探地雷达技术对路基病害的准确定论、物理强度状况的判定及指标的定量分析方面仍存不足。

参考文献：
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[2] 曾昭发，刘四新，王者江等. 探地雷达技术的发展及其在公路工程中的应用综述[J]. 中外公路：2007，27（4）：211-213.
[3] 邓小文，杨建强，魏伍洲. 探地雷达在路面厚度无损检测中的应用[J]. 中国市政工程. 2006（02）
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