山西省忻州公路管理段 山西忻州 034000
摘要：改革开放以来，随着社会高科技以及计算机系统的发展，我国公路建设有了快速的发展，对于公路的要求也越来越高，因此路桥检测技术在公路的建设以及养护之间起着越来越重要的作用。传统的检测方法测点随机，密度稀，速度慢，且对路面有破坏，难以准确全面地发现道路内部存在的隐性病害，往往容易导致道路破损加剧。雷达检测技术是一种综合性公路无损检测技术，它可以实现对道路的快速无损检测，雷达检测技术具有以下特点:无损性探测、高效率、高精度、宽频带、抗干扰能力强。这些优点使得探地雷达在高等级公路病害检测中发挥的作用日益显著，对保证工程质量和我国检测技术的发展具有重要意义。主要阐述了雷达监测技术的概念以及简单介绍了探地雷达的应用。
关键词：路面；路基；雷达；检测
导言
路桥检测是养护工作的一项重要内容，也是路桥管理系统中数据采集的重要组成部分。随着公路交通事业的快速发展，公路路基路面的使用质量不断提高，快速的、科学的检测技术不断的发展，沥青路面病害较多，且各种病害的成因又较复杂，不同路段、不同环境、不同交通量和原建设时设计、施工质量的差异性都会造成高速公路沥青路面的不同病害。路桥雷达检测技术是一种不需要接触路面且不会对路面造成孙焕的检测技术，其检测不仅精度高而且非常快速，其费用也相对较低，在所有的路桥检技术当中,雷达检测技术因其检测精度高、非常快速、费用相对较低等原因被广泛运用。
1地质雷达技术检测原理
地质雷达凭借高频电磁波能够对路桥进行科学而正确的检测，尤其是出现不正常情况时，需要工程人员参与进来，依据检测的结果来处理路面，保证路面的安全性，尽量缩减公路发生交通事故的次数。地质雷达凭借电磁波的形式，以各种介质的形式反射出不一样的频率数值，通过的介质不一样，反射运行机制也就不一样，从而可以探测出正确的路面实际状况。电磁波可以很方便地反射到地面上，接着从地面上传到天线，而天线接收之后再传输给接收机，最终清晰地将数据显示在大屏幕上。通过使用地质雷达可以检测出路面的不同情况，尤其是发生脱空时候的情况。当地质雷达发射出电磁波时，一旦路面板发生脱空，则产生出2条反射波，由此就可以把路面下是不是有脱空现象检测出来。而地质雷达在检测路面时往往不会产生任何损坏，这种技术被称之为无损检测技术。
2路桥雷达检测技术简介
路桥检测是为了保证道路桥梁在建造完成后能够正常运行,而在所有的路桥检测中,雷达检测技术是应用最广泛的技术。雷达检测是采用一种穿透力很强的宽带高频电磁波对路桥的钢筋混凝土结构进行扫描勘探。高频电磁波的波幅范围为100～1000MHz。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在监测当中,当电磁波振源通过自我激荡产生一定的脉冲电磁波幅,再由天线固定成一个发射需要的角度将电磁波向检测路基发射,电磁波分为两部分工作,一部分在路面和空气的界面上形成反射状态,而另外一部分则是向路基下穿透。空气的介电常数为1,道路桥梁路基采用的材料介质介电常数一般都比空气大,所以发射电磁波后,路面上的材料会吸收穿透波的大部分能量,并产生折射现象。此折射角会地域电磁波入射角,由此和面层和基层截面相碰,电磁波又回到空气中,形成一种循环的发射—反射—发射—反射。在发射折射的过程中,电磁波的损耗会因为路基和路面的质量、结构的不同和混凝土是否产生裂缝等现象呈现不同的折射角度,电磁波的折射力度也会有所不同。
当路面的介电常数小于基层的介电常数时,那么折射角就会比面层到基层的入射角小,如果面层的介电常数高,基层节点常数小时,那么折射角就会比面层的入射角度高,由此会引发再次折射,电磁波会深入到基层与路基的界面。相同的,电磁波其中一部分会向上反射,闯过面层进入空气中,电磁波的一次循环就完成了。同理可知,当电磁波的另外一部分继续向下深入时,那么能够产生的折射角度与向上相同。当然这些是建立在路基均质无限并且没有异物的情况下,这表示路桥的质量较好,入射和反射的电磁波损耗不大,电磁波通过不断循环才能将路面和路基部分的各类参数探测出。电磁波传播的速度、形成以及时间与路桥的物理参数有着密切联系,在了解电磁波传播速度、行程及时间的情况下,就可以判断出路桥异常物的位置以及路基的密实或松软状况、含水量、弹性模量以及材料的厚度等问题。
3雷达监测需求
3.1检测技术注意事项
在利用雷达监测技术实施路桥检测时,首先要将装有雷达设备的车辆或者器皿(一般为雷达保护箱)在已经建设完成的路桥上来回的行驶,行驶速度均匀以保证雷达电磁波发送到路基和路面,能够深入路桥结构层中。所发射的探地雷达对电磁脉冲进行发射时,可以在很短的时间内透过路面,然后由无线接机将脉冲反射波接收,数据采集系统记录返回时间和路面结构层中的不连续电解质常数的突变情况,一旦电介质常数发生变化,那么说明该处就是两种结构层的截面。技术人员可以通过电磁波反射回来的速度和路桥建造材料的电介质常数,将路面的损坏位置、程度及含水量和路桥各结构的厚度计算出来。运用雷达监测技术对路桥进行检测时,一般是针对裂缝、局部陷落、空洞、脱空等问题,且检测的速度可以超过80km/h的速度,探测的深度可以深达60cm以下(一般路桥结构的厚度)。
3.2检测技术要求
目前在国内使用最为广泛的雷达检测设备包括1～4套雷达,这几套雷达装备主要包含数据采集和处理、后台操作、电源、雷达检测车4个方面,其中数据的采集与处理主要包括计算机、显示屏、打印机(以上3种属于远程控制设备)、数据采集系统和距离测量仪器等部分,这些是通过嵌入式的单片机进行系统控制,计算机能够在操作界面上和外部的雷达监测部分直接联系,及时呈现监测的结果,并寻求解决方案。后台操作除了可以进行数据的采集和处理外,还能进行历史数据的查询和新数据的录入备份。在进行路桥检测的实际操作时,需要注意电磁波的检测速度不可低于80km/h,且是来回检测,速度不超过320km,检测时间在2.5～4h左右。为更好地检测出路基路面的各种质量问题,所以探测的深度不小于60cm,数据采集和处理系统则通过远程控制,可以随时将探测到的数据进行采集分析和存储等。将数据分析后,系统可以将路基路面的剖面图和三维图等在显示器上显现并打印出来,针对出现问题的部分协商方案,进行修复。
4路桥检测中雷达监测技术的应用
为更好地阐述路桥检测中雷达监测技术的应用,以实际的路桥检测过程进行分析研究,该文以短脉冲雷达测定法监测,短脉冲雷达测定法适用于新建或者改建过的路桥质量和旧路加铺路面设计的厚度调查。其优势在于检测的精度很高、工作性质亦比较稳定。
在使用此法进行路桥雷达检测时,需要注意以下几个方面,检测介质常数对检测的结果精确度影响较大,如果在检测的介质中所含水量不同会导致介电常数不同,晴天和雨天检测同一路桥,检测的数据存在差异,误差最高可达到21%。所以检测时,必须选择温度不高也无雨水的环境下,保证路基路面的含水率。因为检测是通过雷达电磁波的反馈进行的,所以雷达发射天线要根据路面厚度选定,比如厚度<10cm时,宜选用频率>2.5GHz的天线,当厚度是大于10cm,小于25cm时,则可以选用1.5GHz的天线。当然,检测数据不能过多,每一标段都应进行一次芯样标定或者取样间距不宜超过5km。
5结语
由此可知,采用雷达监测技术对路桥进行检测时,需要根据路桥不同的结构和作用及质量参数,选用适合的方式进行检测。
参考文献
[1]周叶飞.刍议路桥检测技术的应用现状和发展趋势[J].城市道桥与防洪,2014(8):222-224.
[2]周峰.智能井监测技术研究进展[J].地质科技情报,2013(2):174-180.
论文作者:李杰军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/28
标签：电磁波论文; 路面论文; 路基论文; 检测技术论文; 常数论文; 反射论文; 面层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;