探地雷达在改扩建路基病害检测工程中的应用

探地雷达在改扩建路基病害检测工程中的应用

谢春燕

       重庆交通大学 河海学院，重庆 400041

摘要：探地雷达（GPR）是一种无损地质勘查技术，其通过发射到地面的电磁波和反射回来的电磁波来探测地下的物质。近年来，该项技术在路基工程的监测中得到一定应用。

关键词：探地雷达、病害检测、路基工程

0引言

进入21世纪以来，中国道路网已趋于完善，道路工程从“以建为主”逐渐过渡到“建养并重”。工程实例表明，大量在役道路处于“带病服役”[1]。为精确掌握改扩建道路施工后路基结构的工作状态，准确预测结构剩余寿命，需通过各种手段明确路基病害信息。现有检测手段以钻芯取样等有损检测为主，这类方法因其对路基结构有不可逆的伤害以及其检测结果随机性强，为业内人士所诟病。探地雷达以其可实现无损检测的特性得到广泛认可。本文重点分析探地雷达在改扩建道路路基病害检测工程中的具体应用。

1 探地雷达检测原理

探地雷达（GPR）是一种高分辨率的地质勘探技术，利用电磁波在地下不同介质中传播速度和反射特性不同的原理，对地下结构进行探测和成像。这种技术在路基病害检测中有着重要应用。

当雷达脉冲遇到地下的不同材料界面时，会发生反射，反射的强度取决于两种材料的介电常数差异。因此，通过接收和分析反射信号，可以得到地下结构的信息[2]。

在路基病害检测中，探地雷达可用于发现路基内部的空洞、沉陷、湿润区、物质变化等问题。例如，如果地下有一个空洞或者水分集中的区域，这些区域的介电常数会与周围的土壤或者路基材料明显不同，从而在雷达图像上产生明显的反射信号，通过分析这些信号，我们就可以判断出路基的病害位置和性质。

2探地雷达检测流程

探地雷达探测参数设置对病害识别影响极大。一般来说，探测雷达检测时中心频率越高，检测深度越低，检测得到的图像越清晰。因为高频率的电磁波更容易被地下目标散射或反射，穿透能力较差。较低的中心频率能够提供更大的监测深度，但低频电磁波的分辨率较低，因此获得的图像更模糊。根据改扩建路基工程的病害特征，可选用SIR-3000系列探地雷达进行检测，其中心频率与纵向分辨率如表1所示。

表1中心频率与纵向分辨率关系

改扩建路基工程病害检测时，通常要求纵向探测分辨率较高，常采用中心频率在400MHz及以上的天线。但考虑到高频电磁波的衰减特性在路基不密实区域检测中受干扰较大，所以在检测过程中可选择一组高频（900MHz）以及一组低频（400MHz）的天线配合使用。

在进行检测作业之前，根据施工阶段路基压实度，运营期间路面拥包、车辙、龟裂、唧泥等病害分布情况来分析最有可能存在路基病害的位置，并合理设置监测区间与测线方向。

3发展前景

中国道路工程存量位于世界前列。未来，改扩建道路将成为未来道路扩容的主要方法，改扩建道路病害尤其是路基病害将成为道路监测工作中的重心，因此具有精确、无损地检测病害能力的探地雷达应用前景广阔。但现有成果表明，探地雷达的大范围推广还有以下问题需要解决：

（1）检测方法效率低:现有探地雷达检测技术多为车载形式。以可移动的小型车辆装载探地雷达，并以较低行驶速度驶过待测路段。检测人员在车辆内通过手提电脑对检测数据进行记录和整理。这种检测方法效率较低，在特殊路段对交通有一定影响。因此，必须针对探地雷达识别效率进行优化，以提高其检测效率。

（2）检测结果准确度存疑：现有探地雷达路基病害检测多人工用经验方法对检测结果进行判定。检测结果的准确性往往取决于内业人员的业务能力。因此，未来探地雷达的病害识别结果必须排除人为因素的影响才可得到广泛认可。

4结语

综上所述，探地雷达因其在改扩建路基病害检测工程中的应用特征，在未来具有广阔的应用前景。现有技术能满足一定程度的道路管养工作需求，但仍需克服相关的技术难关后，才可在工程领域内得到高度认可。

参考文献：

[1]杜翠,戴天,王科盛等.路基探地雷达图像层位智能识别与状态评价[J].铁道建筑,2023,63(04):84-87.

[2]徐海林.公路路基检测中探地雷达的应用及病害处治措施研究[J].交通世界,2023(Z1):95-97.