摘要：我国地域面积广阔，地质地貌复杂，对市政工程建设造成了一定障碍，如果在施工过程中遇到山体等，为节省交通时间，缩短距离，就需要开挖隧道，传统的隧道挖掘，主要依靠人力检测技术，但随着高科技产品的开发，逐渐将雷达检测技术应用于市政工程公路隧道初期支护技术指导，提高了对工程地质情况的掌握程度，为及时调整支护结构提供了参考依据。
关键词：雷达检测技术；市政工程；应用
一、市政工程检测技术应用概况
随着社会的快速发展，道路施工技术也得到了进一步完善。常见的高速公路施工过程中会遇到隧道施工的情况，需要采用检测技术，确保高速公路施工建设的科学性。检测技术是对高速公路现场施工隧道的围岩动态情况进行检测，通过数据分析以及实时动态的无损技术检测，从而确保施工质量和施工效益不断提升。
通常情况下，在高速公路施工过程中，施工安全隐患是施工技术人员需要不断通过完善的施工技术方案以及施工设计方案、科学的施工设备、先进的施工技术手段进行不断控制的一大技术难题，鉴于施工技术的重要性以及高速公路施工检测的必要性，越来越多的施工建设工程开始采用施工检测技术手段以及施工无损检测技术进行施工量化。在此施工过程中，施工技术人员主要通过对现场施工测量的数据信息进行分析、统计，然后再对其进行施工力学测试分析，进一步分析和评估施工过程中的安全隐患。随着高速公路施工建设水平的不断提高和施工技术的日以改进，隧道监控量化以及无损检测技术已经成为我国监测技术工程施工中的重要技术手段。通常情况下，隧道施工的地质情况以及施工结构形式、施工开挖方式、施工支护方式等因素都影响着施工的过程以及施工测量的数据准确性。因此，在实际的施工检测中要通过对市政工程公路隧道监控量测及无损检测技术应用原理进行分析，以此提升技术检测的科学性。
二、雷达检测技术
1、技术简介
雷达检测技术利用的是电磁波的物理性质，通过不断的发射和接收电磁波来完成检测工作。电磁波的发射是使用雷达内的固体共振腔来完成的，经雷达向地面发射后，电磁波传入地下，在传播途中电磁波被反射回来，经接收后运用分析仪器对反射信号进行分析，得到地层中的信息。雷达检测所发射的电磁波频率较高，可达到吉赫（GHz）级别，而用于采样的电磁波频率也要在兆赫（MHz）以上。在市政工程中应用雷达监测技术时，无需对待测土体或结构进行破坏即可完成检测，操作步骤简单，可直接成像观察，检测结果更直观；使用计算机技术进行检测分析，而通过电磁波的反射可以精准的获取目标物体的坐标，精度更高，我国自上世纪九十年代开始，已经应用该技术进行工程检测，效果良好。
2、检测过程分析
成套的雷达检测仪器主要包括有：雷达天线及发射器、电磁波接收装置、计算机及信号处理系统。在使用探地雷达时，发射器产生一定频率的电磁波并由天线发射向地面，电磁波在地面传播时，如果地层中有不均匀介质，在其介质边界的介电常数会发生变化，电磁波由此回射，回射的电磁波被接收装置捕捉，捕捉后的电磁波在信号处理系统中被转化为电信号并输入到计算机，同时应用滤波、去噪、增益等技术在计算机中获得雷达检测剖面图，人们通过雷达检测剖面图即可获知地下的情况。
3、检测原理
电磁波在不同介质中的传播速度是不一样的，而在同一介质中是相同的，由此可以利用这一原理来计算电磁波在地上及地下的回射波被接收的时间差来确定待测物的位置，计算公式如下：
式中：V是电磁波在地层中的速度，可以通过介电常数ε求得，公式如下：
式中：C是空气中的电磁波传播速度，近似值为3×105km/s。另外，回射波的振幅与反射系数是正相关的，在低损耗的介质中反射系数表达式为：
式中：ε1与ε2是两种介质的介电常数，由此可见，在两种介质中的介电常数相差越大，其反射强度越高，同时介质中的导电性及电磁波频率越高，则其穿透深度越低。
三、应用分析
1、地下管线探测
以某新铺道路的地下管线探测为例，在该路面的横断面上设置测线，数量为六条，采用500MHz和250MHz的天线进行作业，进行扫描时，每次均可获取两张雷达图，分别是250MHz及500MHz的自发自收雷达图，对接收信号进行处理的软件为Ground Vision 软件，从雷达图上可以明确的显示出三条管线，第一条位置在原点，埋深为40cm；第二条据原点约一米半，埋深1.5m，第三条据远点3.2m，埋深80cm，将探测数据输入到AutoCAD软件中，得到了管线的分布图，并以三维模式显示，由此可以清楚的得到路面下管线的位置分布
2、路面结构层检测
以某沥青混凝土道路路面检测为例，检测的目标是沥青面层厚度，对照标准是道路设计方案，检测的数量为一段，其设计厚度为150mm，采用的雷达检测设备为1000MHz和800MHz天线，天线放置于行车中，如此可以短时间内进行较长距离的检测工作。实际检测时在路段中选取两个位置进行钻芯取样，并校准雷达波速，样品厚度分别为140mm和145mm，由此得到校准后的波速为12.8cm/ns，在雷达检测时进行雷达图像的处理，通过分析检测，得到该路段A的沥青厚度上下极值，最大值为148mm，最小值为117mm，平均值为133mm，δ为10mm。由检测结果可见，该沥青混凝土路段的沥青厚度实测值与设计值相比较小，约减小了11.3%。
3、路基病害检测
以某道桥工程的台背填土的病害检测为例，该道桥工程的台背填土距地面的高度为4.5m，由于检测现场存在较多的电磁干扰，为了更为精准的检测上路床的病害，使用屏蔽天线，频率为250MHz，天线采用间距为38mm的分布方式，步距5mm，采样率0.4ns，测线的设置方式为沿道路布设，并采用滚轮触发。经过试验验证，采用100MHz的天线屏蔽性差，虽然理论检测深度大，但实际使用检测精度及深度均表现不好。通过检测分析，不密实的填土反映在雷达图上图像呈紊乱状态，没有形成连续的同相轴，甚至无法识别，该病害可能导致沉陷、脱空现象。沉陷的病害反映到反映在雷达图上，同向轴呈扭曲状，不连贯，有下凹的特点。如果雷达图中同向轴显示上凸状，则表明出现了图控的情况。如果雷达图中同向轴不连贯，并有断开的现象，则表明存在裂缝。
4、不明道路沉陷探测
近几年各大城市较多的出现道路不明沉陷，对过往行人和车辆的安全形成威胁。以某街道突然发生大面积沉陷为例，采用500MHz和250MHz的天线进行全路段检测。经数据分析发现塌陷位置附近4米深处埋设雨水管道，且管道周围土层含水量较大，由此可以初步判断导致地面沉陷的原因为管道破损，导致雨水渗入到土层中，因多为湿陷性黄土，遇水则发生沉降，形成空腔，上下部脱节，加上车辆的反复荷载使路面塌陷。在道路恢复时进行开挖，发现雨水管道接口错台，形成缺口，导致雨水外渗，由此可印证雷达检测结果。
结束语：
综上所述，雷达检测技术与监控量测应用于某隧道施工中，能准确探测工程岩石层分布情况，根据图像数据，可以对隧道内部地质条件全面掌控，并制定对应的支护措施，能整体提升市政工程公路隧道工程质量和效率。同时，在施工过程中，利用地质雷达，以监控量测数据为基础，能动态监测隧道安全状况，为及时预警工程隐藏风险提供了条件。施工单位必须加大对地质雷达的重视程度，不断更新传统施工方式，为市政工程公路隧道初期支护技术指导提供更全面、更科学的数据参考，降低安全事故出现的机率，确保人们出现安全。
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论文作者:宋佳,郭峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/4
标签：电磁波论文; 隧道论文; 检测技术论文; 天线论文; 市政工程论文; 介质论文; 病害论文; 《基层建设》2018年第10期论文;