摘要：本文主要探测范围德胜路-同协路交叉口西南侧50m 长机动车道、艮山西路雨水泵站外50m 长机动车道、凤起立交雨水泵站外50m长非机动车道。查明所检测区约3m 深度以内的路基脱空、不密实区的分布情况，为后期道路养护提供依据。
关键词：道路；路基；脱空；检测
1工程概况
杭州市德胜路-同协路交叉口西南侧、艮山立交雨水泵站外、凤起立交雨水泵站外路基在日常道路养护中发现有地面沉降、路基脱空等道路病害现象，部分区域经抢险处理，已恢复正常交通。为全面了解道路病害区的分布情况，计划开展探地雷达检测工作，详细掌握路基密实状况。各检测区域交通位置图见图1。
图1 检测区域交通位置图
2项目概况
项目经过现场踏勘工程情况后开展检测。采用瑞典RAMAC 探地雷达及配套250M、500MHz 屏蔽天线，所有测线均采用两种频率天线进行探测，测距轮控制剖面点测，采样点距0.1m，以确保探测成果的科学性和准确性。详细测线布置情况见附图。详细工作量统计见表1。
表1 工作信息统计表
注：测线方向均为自东向西
现场工作情况见图1。
图1 现场工作照
3 地球物理特征
常见介质的电磁学物性参数归纳见表2
表2 常见介质电磁学物性参数表
空气与土壤、混凝土有明显物性差异，即电磁波在该场地介质中的传播速度（介电常数）具有一定差异，因此具有利用探地雷达探测的地球物理前提。
4 方法技术及投入设备
4.1 探地雷达方法
探地雷达检测技术是一种非破坏性的测试技术，它具有抗干扰能力强、适应性强、工作条件宽松、快速、简捷同时具有较高的检测精度等优点。
探地雷达是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式，通过发射天线发射，经探测介质或目标物体反射，被接收天线接收，脉冲波旅行时间为t。当介质的波速已知时，可根据测到的准确t 值计算反射体的深度。
电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透（检测）深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，所谓电性界面也就是电磁波传播不同速度的分界面。不同的地质体（物体）具有不同的电性特征，故在不同电性（电磁波速）的地质体的分界面上，都会产生反射回波（如图2）。
图2 探地雷达工作原理示意图
整个过程脉冲波行程需时：
（V 为电磁波速，X为天线距，Z 为目的层深度）。当各介质中的速度为已知时，可根据精确测定的t 值（单位为ns，1ns=10-9s），根据上式可求出反射界面的深度（m）。式中X 值在雷达扫描过程中是固定不变的，当V 值难以确定时，可采用
近似计算，其中C为光速（3×108m/s），εr为各介质相对介电常数，可以利用经验数据或测定获得。综合本次工作要求及场地条件，工作中采用剖面法探测方式，使用测距轮点测，250M 天线采样点距为0.1m，采样长度140ns；500M天线采样点距为0.1m，采样长度60ns。两种天线均为自动叠加控制。
4.2 探地雷达仪器
工作中使用的雷达仪器为瑞典RAMAC 公司生产的瑞玛探地雷达RAMAC/GPR及配套250MHz、500MHz 屏蔽天线（图3）
图3 RAMAC/GPR 探地雷达系统
雷达系统的主要技术指标见表3。
表3 RAMAC 探地雷达技术参数表
5 原始资料质量保证体系及质量评述
为确保探测质量，保证推断解释成果的准确性，采取了下述质量措施：
（1）本次探查工作成立专门质量控制小组，由项目负责人全面负责质量工作，同时下设质量员（专人）具体负责野外资料的检查和验收工作。
（2）本次使用的各仪器、设备均经过相关质检部门鉴定，保证在工作期间，所有仪器正常工作。
（3）勘察时为确保资料原始采集的正确与准确性，对所测的野外记录进行实时监视。
（4）严格执行我所建立并已认证的《质量手册》、《程序文件》、《技术规章》等质量保证体系进行全过程质量管理，以保证工作的质量。
（5）成果报告执行二校二审制，即自校、他校和所主任工程师、总工程师二级审查。
（6）在正式成果报告提交业主使用后，通过整理归纳成完整的资料归档保存。
6 资料分析与解释
探测区域位于道路路面，工作区地表平整，天线与地表耦合良好，因此总体来说原始数据信噪比较高。结合以往工作经验及场地情况，本次工作时深转换的平均速度取0.1m/ns。在对所有资料处理以后，典型成果分析如下：
图4 为德胜路-同协路交叉口L3 线的雷达成果剖面。500M 天线有效探测深度在1m 左右，250M 天线的有效探测深度在4m 左右。从资料可见，在测线的4~7m 位置，约0.2~0.3m 深度，反射同相轴局部下沉，与左右有中断现象，推测为路基下沉造成局部不密实。
图4 L3线成果剖面。上：500M天线，下：250M天线
在测线的17~19m 位置，约0.2~0.4m 深度，反射同相轴缺失，深部出现杂乱反射，推测为路基遭到破坏，形成脱空（不密实）现象。
在测线的36~38m 位置，约0.3~0.4m 深度，反射同相轴局部错断，深部出现杂乱反射，推测为路基局部不密实造成。
图5为艮山西路L7 线的雷达成果剖面。500M 天线有效探测深度在1.3m 左右，250M 天线的有效探测深度在4m 左右。资料显示，在测线的16~17m 位置，约0.2~0.3m 深度，反射信号明显变弱，局部缺失，推测为路基下沉造成局部不密实。在测线的28~32m 位置，约0.2~0.4m 深度，反射信号明显缺失，仅在31.4m 位置，浅部可见一规则弧形反射（推测为底线管线的反映），据此推测为基层脱空和不密实所致。
图5 L7线成果剖面。上：500M天线，下：250M天线
图6 为凤起立交下L11 线的雷达成果剖面。500M 天线有效探测深度在1.3m 左右，250M 天线的有效探测深度在4m 左右。资料显示，在测线的23~29m 位置，约0.1~0.3m 深度，反射信号杂乱，局部缺失，推测为路基面层与基层脱空及不密实造成。经全面分析解释，将路基异常情况统计如下表：
图6 L11线成果剖面。上：500M天线，下：250M天线
7 结论与建议
通过本次雷达探测，得出如下结论：
（1）所有测线均采用两种频率天线探测，资料的有效深度满足本次工作要求；
（2）德胜路-同协路交叉口西南侧机动车道共发现3处脱空和不密实区；
（3）艮山立交雨水泵站外机动车道共发现2 处脱空和不密实区；
（4）凤起立交雨水泵站外非机动车道共发现3 处脱空和不密实区。
由于工作区内地下管线较多，在利用本次雷达探测资料过程中需结合管线分布情况，确认脱空和不密实异常是否由地下管线引起。另外在后续的路基维护过程中，应对既有管线加强保护，以免引起其它工程事故。
论文作者:徐波,张皓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
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