雷達無破損測試技術(shù)通過天線向地下發(fā)射高頻電波,在對地下介質(zhì)進行檢測的過程中,將相關(guān)信息通過電磁波進行傳播,經(jīng)過接收和反饋等相關(guān)流程,在反射電波的強度和振幅特征中充分呈現(xiàn)信號差異,并且利用具體圖像,將地下結(jié)構(gòu)、介質(zhì)位置和其他情況進行準確反饋。
1 工程概況
以我國某公路為例:
該公路屬于國家一級公路。使用我國自行研制生產(chǎn)的LTD-2100 公路路基路面檢測雷達,對該公路的兩個路段進行檢測,如圖1 所示。在檢測瀝青面層厚度的過程中,進行雷達無破損測試,雷達天線的頻率始終保持在1.5GHz 以上。在明確距離標定之后,安裝天線并開機預熱,為后續(xù)各項測量工作的有效開展做好準備。
圖1 LTD-2100 公路路基路面檢測雷達
2 雷達無破損測試技術(shù)在公路建設(shè)中的應用
2.1 應用原理
在開展公路建設(shè)工作的過程中,雷達無破損測試技術(shù)主要應用原理是向地下以脈沖形式發(fā)射電磁波,電磁波在傳播過程中遇到不同介質(zhì)時,會在其交界面上產(chǎn)生強烈反射異常信號,從而對公路病害進行有效檢測。其中,探地雷達主要是以對地表發(fā)射天線的方式,在寬頻帶、短脈沖方式的作用下,向公路路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)中發(fā)射高頻電磁波。當電磁波在地層中不斷傳播并且遇到電性差異分界面、物性差異分界面、孔洞介質(zhì)時,會形成對應的反射界面,此時地面接收天線會將反射的電磁波全部接收,然后針對時間閾中的回波、波長、振幅進行分析以及確認,并且將最終結(jié)果呈現(xiàn)在顯示裝置中,有效確定雙程走勢。地層中的介質(zhì)電磁波與空氣相比,具有較為明顯的衰減特性,再加上非金屬物體與周圍介質(zhì)之間不存在較大差異,相比于金屬物體,具有較小的目標反射光能量,地質(zhì)自身的多解性也比較明顯,因此,導致地層中的電磁波具有較高復雜性。
電磁波傳播理論與彈性傳播理論有較多的相似特征。比如,擁有同一形式的波動方程,在對具體資料進行處理和分析的過程中,要充分應用運動波兩種波形具有較高相似性這一特征。雷達無破損測試憑借自身具有的多元化優(yōu)勢,在公路路面監(jiān)測工作中的應用頻率越來越高。利用固定間距方式,同時移動接收天線以及發(fā)射天線,就能將測試雷達時間的平距剖面圖相關(guān)內(nèi)容呈現(xiàn)出來。經(jīng)過對相關(guān)內(nèi)容的處理,能夠獲得深度平距正面圖。在此基礎(chǔ)上,通過與振幅頻率、圖像相同軸形狀等因素的充分整合,就能得到公路路面的最終情況。
根據(jù)雷達橫向的剖面情況,對反射界面或目的體的情況進行判斷時,雷達探測深度、雷達探測分辨率、雷達天線中心頻率之間具有密不可分的聯(lián)系,當雷達頻率越高時,對應的探測分辨率就會隨之提升,具體穿透深度也越來越深。公路路面檢測結(jié)果相關(guān)的媒介介質(zhì)電磁種類以及具體參數(shù)見表1。
表1 公路路面檢測相關(guān)的媒介介質(zhì)電磁參數(shù)
2.2 應用要點
2.2.1 應用雷達無破損測試技術(shù)檢測公路病害隱患
在對公路病害隱患進行檢測的過程中,應用雷達無破損測試技術(shù),能夠確保最終檢測結(jié)果具有較高的準確性。在對公路路面存在的脫空以及空洞問題進行識別時,容易發(fā)生脫空病害問題的公路類型主要以剛性路面為主,相比周邊介質(zhì),在介電特性方面,結(jié)構(gòu)層中的空洞和脫空現(xiàn)象具有明顯差異,保存較為完整的空洞的電阻率特性較高。應用雷達無破損測試技術(shù)對公路路面脫空病害的識別,主要是利用反射信號時間。在空洞的影響下,反射信號會產(chǎn)生反射波,在明確掌握反射波時間的基礎(chǔ)上,通過計算就能得到空洞深度和脫空深度。
2.2.2 應用雷達無破損測試技術(shù)識別公路瀝青剝落層
在識別公路瀝青脫落層的過程中,瀝青層的剝落程度與含水量之間具有密不可分的聯(lián)系。當瀝青層中的含水量較高時,瀝青與集料之間的黏連程度大幅度降低,導致瀝青剝落問題。在對舊公路路面進行鋪設(shè)的過程中,必須明確掌握公路路面瀝青的剝落情況。如果瀝青層不存在剝落問題,在雷達測試結(jié)果的回波中會存在兩個波峰,其中一個波峰出現(xiàn)在路表,另一個波峰出現(xiàn)在基層和瀝青層界面;如果瀝青層存在剝落問題,在雷達測試結(jié)果的回波中只存在一個波峰,出現(xiàn)在基層界面的反射以及路表反射之間。當瀝青的剝落度出現(xiàn)增大趨勢時,波峰也會隨之提高,從而準確識別出公路路面瀝青剝落層的具體位置。
2.2.3 控制雷達無破損測試質(zhì)量的有效措施
應用雷達無破損測試技術(shù)對公路路面病害進行檢測時,由于存在眾多影響因素,導致最終檢測結(jié)果的準確性受到了嚴重影響。公路路面的介質(zhì)種類具有多元化特征,具體結(jié)構(gòu)極為復雜。因此,在應用雷達無破損測試技術(shù)的過程中,必須不斷提升實際操作的水平,合理運用和準確操作探地雷達。提高相關(guān)工作人員的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng),嚴格按照雷達無破損測試技術(shù)標準執(zhí)行,從根源解決探測結(jié)果誤差較大的問題。
在開始測試之前,必須確保各項準備工作全面落實。明確掌握測點之間的距離,嚴格按照標準對時間窗口以及調(diào)節(jié)波形進行操作,確保測試得到的數(shù)據(jù)參數(shù)能夠?qū)⒐仿访娴膶嶋H厚度準確呈現(xiàn)出來,為路面病害整修工作提供有效的參考依據(jù)。比如,在對地面零點進行確定的過程中,要對表面所處位置進行判斷;為了確保獲得的電磁波和面層傳播時長具有較高的準確性,在收發(fā)天線下端放置一塊重金屬,并且當顯示屏出現(xiàn)較強的全反射波形之后,拿掉金屬。另外,還要采取多樣化的有效措施,加強對路面介電常數(shù)的關(guān)注,提高路面厚度測量結(jié)果的準確性,明確底界面回波情況,這樣才能從全方位入手,提高雷達無破損測試技術(shù)的質(zhì)量。
3 雷達無破損測試技術(shù)在公路檢測應用中的注意事項
在我國現(xiàn)代化科學技術(shù)水平不斷提高的背景下,雷達無破損測試技術(shù)在公路檢測中的準確性不斷提升,在檢測路面瀝青混凝土狀態(tài)的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。為了提升雷達無破損測試設(shè)備的適用性和正確性,不僅要徹底摒棄傳統(tǒng)的取芯測試方法,而且還要積極修正常規(guī)性檢測方法。
第一,加強對工程路面檢測厚度的合理調(diào)整,對路面表層厚度展開精確測量,嚴格控制施工過程中路面底層、中層、上層的厚度。為了避免誤差產(chǎn)生,通常情況下,會將路面分為三層進行合理調(diào)整,從根源解決不均勻現(xiàn)象的發(fā)生。與此同時,檢測部門要加強對檢測工作的管理力度,對路面的基本厚度進行嚴格控制,最大程度減少路面厚度不均勻?qū)е聶z測結(jié)果缺乏準確性的情況。另外,杜絕一切僥幸心理和不負責任的行為,對每一項檢測程序給予高度重視,降低錯誤操作的發(fā)生概率。通過分析能夠知道,該路段路面檢測厚度的平均值分別為119.55mm、119.68mm,得到的單點合格率為100%,與現(xiàn)場取芯測試的結(jié)果相同。
第二,公路瀝青路面在長時間的使用過程中,為了充分適應不斷提高的車速以及不斷優(yōu)化的道路等級,所承受的負荷必然會越來越大。在公路路面進行檢測的過程中,主要是對混凝土結(jié)構(gòu)的厚度進行檢測,在確保公路路面瀝青厚度的基礎(chǔ)上,采取各種修復方法,保證瀝青路面滿足公路交通荷載的要求。在此基礎(chǔ)上,對兩個路段分別使用電磁脈沖措施,分別記錄電磁脈沖的發(fā)射時間和傳播速度,得到兩個路段的路面結(jié)構(gòu)層厚度。在此過程中,重點檢測兩個路段路面結(jié)構(gòu)層面回撥時間,得到不同路段路面結(jié)構(gòu)層的電磁波和短波速度,從而判斷這兩個路段路面質(zhì)量是否能夠達到標準。
第三,在對路段進行路面危害檢測的過程中,通過對局部瀝青脫落情況的詳細分析,雷達無破損測試技術(shù)能夠運用低電阻特性,對獲取的反射信號加以利用。比如,混凝土和空氣的界面反射會在脫空現(xiàn)象中形成反射波,在反復疊加之后呈現(xiàn)出一正一負的特征。然后,確定兩條反射弧在反射過程中具體相位的時間差,計算得到該路面的空洞深度和脫空深度。在公路檢測工作中,有效落實雷達無破損測試技術(shù)的相關(guān)措施,不僅能夠準確掌握測試路段路面的厚度,而且還能提高公路的施工質(zhì)量,延長公路的使用壽命。
4 結(jié)語
在傳統(tǒng)公路檢測工作中,通常采用鉆孔取芯的方式,不僅工作量較大,而且還會在一定程度上對公路造成破壞。將雷達無破損測試技術(shù)合理應用到公路檢測工作中,不僅能夠使公路檢測結(jié)果具有較高的精準性,檢測工作的質(zhì)量和效率得到大幅度提高,而且還能最大程度降低對公路的損害,確保公路工程的整體質(zhì)量保持在最佳狀態(tài)。因此,相關(guān)人員不僅要對雷達無破損測試技術(shù)的重要性給予正確認知和高度重視,還要結(jié)合具體路面情況,對雷達無破損測試技術(shù)進行不斷優(yōu)化與完善,提高雷達無破損測試技術(shù)的適應性和可行性,為公路運行安全提供良好保障。