摘要：本文電子應(yīng)用論文首先介紹了無損檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及常用的無損檢測技術(shù)超聲波、激光、圖象、頻譜分析等技術(shù)，重點(diǎn)結(jié)合探地雷達(dá)的應(yīng)用,對出現(xiàn)的路基路面病害提出相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案及措施。
　　關(guān)鍵詞：無損檢測；道路；應(yīng)用
　　一、無損檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
　　無損檢測技術(shù)主要應(yīng)用于施工質(zhì)量檢測與控制,通過采用先進(jìn)、高效的檢測評(píng)價(jià)技術(shù),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量隱患,有效地防止路面出現(xiàn)各種早期破壞。在道路建成后的養(yǎng)護(hù)管理階段,隨著使用時(shí)間的增加,相應(yīng)地,在不同時(shí)期恢復(fù)路面使用性能所需要的費(fèi)用也明顯不同,這就給養(yǎng)護(hù)決策提出了最佳修復(fù)方案或養(yǎng)路資金優(yōu)化分配問題。當(dāng)前公路路面檢測的總體趨勢是由人工檢測向自動(dòng)化檢測技術(shù)發(fā)展,由破損類檢測向無損檢測技術(shù)發(fā)展,由低速度、低精度向高速度、高精度發(fā)展。常用的無損檢測技術(shù)主要有以下幾種:
　　1、超聲波檢測技術(shù)
　　超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率的聲波，它在傳輸過程中服從于波的傳輸規(guī)律。超聲波路面檢測技術(shù)主要是通過發(fā)射超聲波到材料介質(zhì)，接收反射波的相關(guān)參數(shù)。進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部破損情況的一種新型無損檢測方法。在介質(zhì)中不同位置設(shè)置傳感器，測量超聲波在一定距離內(nèi)傳播的時(shí)間，利用速度、時(shí)間與位移的關(guān)系計(jì)算波速，利用速度與介質(zhì)相關(guān)參數(shù)的關(guān)系可以測定材料的有關(guān)參數(shù)如彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等，還可用來檢測材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷。
　　2、激光檢測技術(shù)
　　激光檢測技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的新型無損檢測技術(shù),它之所以能得到廣泛應(yīng)用,主要是由于激光具有高亮度和分辨率,好的方向性、相干性、衍射性等特點(diǎn),激光技術(shù)在路面檢測中的應(yīng)用主要利用激光的上述的特性。在路基和路面檢測中,激光主要應(yīng)用于距離測定、紋理深度測定、彎沉測定、車轍深度及平整度測定幾個(gè)主要方面。
　　3、圖象技術(shù)
　　圖象技術(shù)包括紅外成像技術(shù)和激光全息圖像技術(shù)。前者主要是利用不同材料介質(zhì)導(dǎo)熱性能不同的原理,利用高精度的熱敏傳感器可以檢測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的熱傳導(dǎo)規(guī)律和溫度場分布狀況,將檢測得到的數(shù)據(jù)圖象化,從而將結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況呈現(xiàn)出來。
　　4、頻譜分析技術(shù)
　　頻譜分析檢測技術(shù)的基本原理是分析在不同介質(zhì)中傳播表面波的頻率特性。在路面結(jié)構(gòu)表面用一力錘施加瞬時(shí)的垂直沖擊,就可以產(chǎn)生一組以振源為中心的具有各種頻率成分并沿地表一定深度向四周傳播的瑞雷面波,通過調(diào)整力錘重量或不同的錘頭可以獲得含有各種頻率成分的瑞雷面波信號(hào),在不同位置設(shè)置傳感器可以檢測到波傳播的頻率,借助于頻域的互譜分析和相干分析技術(shù),可以達(dá)到測試不同深度分層介質(zhì)力學(xué)參數(shù)的目的。
　　二、探地雷達(dá)技術(shù)
　　探地雷達(dá)測試技術(shù)是一種非破壞性的測試技術(shù)。它具有抗干擾能力強(qiáng)、工作條件寬松、工作方法快速簡捷、較高的探測精度和分辨率等優(yōu)點(diǎn)，探地雷達(dá)是用高頻電磁波（500兆赫）以寬頻短脈沖形式，由路面通過天線中的發(fā)射裝置（T）送入地下土層。遇到不同界面時(shí)，部分電磁波發(fā)生反射現(xiàn)象返回，為天線中的另一接受裝置（R）所接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時(shí)間和路面結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變情況。路面各結(jié)構(gòu)層材料的電介質(zhì)常數(shù)明顯不同，因此，電介質(zhì)常數(shù)突變處，也就足兩結(jié)構(gòu)層的界面。根據(jù)測知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，則可計(jì)算路面各結(jié)構(gòu)層的厚度或給出含水量、損壞位置等資料。探地雷達(dá)檢測瀝青路面厚度，路面脫空、裂縫、陷落、空澗等病害。根據(jù)天線發(fā)射頻率的不同，其探測深度可以從十幾公分到十幾米�？梢哉f，路面雷達(dá)為路面厚度測試、相對高含水區(qū)域檢測、結(jié)構(gòu)層完整性判定等提供了難以替代的手段。目前的路面雷達(dá)在瀝青砼面層厚度檢測上的精度約為3%，在水泥砼面層厚度檢測上的精度約為5%。路面雷達(dá)的應(yīng)用，除了雷達(dá)天線本身的精度外，后處理軟件也非常關(guān)鍵，可以說，設(shè)備提供了檢測的手段，而軟件決定了應(yīng)用的廣度和深度，應(yīng)當(dāng)引起國內(nèi)用戶足夠的重視。另外，根據(jù)雷達(dá)測試數(shù)據(jù)分析路面結(jié)構(gòu)的壓實(shí)度和含水量也是一個(gè)研究方向，數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)目前我國的公路科研和管理部門在綜合各項(xiàng)檢測指標(biāo)，分析路面病害原因，評(píng)價(jià)其使用性能，并提出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施方面已經(jīng)建立了自己的體系。但近年來早期建設(shè)的道路開始進(jìn)入了大中修或改建的高峰期，新建高速公路的一些路段也出現(xiàn)了早期損壞；與此同時(shí)，新型檢測設(shè)備不斷涌現(xiàn)，提供了更豐富、更精確的信息。因此，如何更好地利用自動(dòng)化的無損檢測技術(shù)和分析方法，評(píng)價(jià)路面使用性能，深入分析病害產(chǎn)生的原因，以提出經(jīng)濟(jì)上優(yōu)化、技術(shù)上合理可行的維修方案，對于創(chuàng)造更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是至關(guān)重要的。因此,雷達(dá)方法以其特有的高分辨率,在工程地質(zhì)勘察,災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查,公路工程質(zhì)量的無損檢測,考古調(diào)查以及工程施工質(zhì)量監(jiān)測等淺層與超淺層地質(zhì)調(diào)查中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　三、探地雷達(dá)在道路工程中的應(yīng)用
　　探底雷達(dá)具有無損、快速、連續(xù)、高精度、高分辨、實(shí)時(shí)成像探測等特點(diǎn)、為道路交通部門提供，一種高效先進(jìn)的無損檢測手段，主要解決以下問題：①設(shè)計(jì)前：設(shè)計(jì)資料的勘察收集。②施工前：勘察巖土狀況、確定地下管道、電纜等物體的位置和深度。③施工期：檢測瀝青或水泥混凝土路面面層的厚度和密度，及時(shí)監(jiān)控質(zhì)量，避免鉆芯取樣對路面造成的破壞及用于工程質(zhì)量事故原因的監(jiān)察與仲裁。④使用期：定期普測進(jìn)行路面與路基缺陷的調(diào)查、路面與路基裂縫的調(diào)查方便管理部門及時(shí)掌握道路變化情況，實(shí)施補(bǔ)救措
　　施，并進(jìn)行道路狀況動(dòng)態(tài)管理。⑤養(yǎng)護(hù)期：檢測面板層間拖空、孔隙和破碎區(qū)域的范圍，為灌漿提供可靠依據(jù)。
　　四、探地雷達(dá)在道路工程中的具體應(yīng)用
　　1、對路面質(zhì)量進(jìn)行控制
　　探地雷達(dá)可以快速、無損地對瀝青面層、基層及路基的壓實(shí)質(zhì)量及含水量進(jìn)行檢測、另外，通過大量的基層（土基）介電常數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，找出具常規(guī)值，當(dāng)測得現(xiàn)場的介電常數(shù)不合理，而所得含水量有接近最佳時(shí)，認(rèn)為此時(shí)壓實(shí)度不夠。
　　2、對路面厚度及路面結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行檢測
　　傳統(tǒng)檢測路面厚度及路面結(jié)構(gòu)缺陷的方法、通常是采用鉆孔取樣檢測，這種方法操作不便、工作量大，且對路面造成破壞。而采用探底雷達(dá)對公路路面進(jìn)行質(zhì)量檢測，書店快，對路面無任何損傷，可以檢測出路面的孔洞和脫空，識(shí)別出瀝青剝落層和裂縫的擴(kuò)展。
　　3、對路基下采空區(qū)、高含水區(qū)及地下管道進(jìn)行檢測
　　利用雷達(dá)無需開挖即可對地下管道進(jìn)行檢測，它可以確定路基下采空區(qū)和高含水區(qū)的空間分布范圍，采空區(qū)和高含水區(qū)的平面坐標(biāo)、深度與大致寬度可以通過雷達(dá)圖像處理軟件獲得，根據(jù)雷達(dá)圖像資料的解釋可對采空區(qū)和高含水區(qū)作相應(yīng)的處理。
　　五、實(shí)例
　　杭州某大道鐵路下穿立交公路，由于長年重載車這量運(yùn)輸使鐵路立交箱涵周邊路面常年有地下水溢出現(xiàn)象，同時(shí)該段排水系統(tǒng)泥沙流量也較大。對下穿鐵路立交箱涵兩側(cè)各約20m范圍的路面路基層進(jìn)行探地雷達(dá)探測，探測該路面路基層的密實(shí)度情況，為后期改造整治提供科學(xué)依據(jù)。
　　此次探測深度范圍3m左右，采用500MHZ收發(fā)同置天線配合LTD-2000型探地雷達(dá)儀器進(jìn)行檢測,選取采樣長度為50ns，采樣率512，掃描率64次/秒。天線沿測線緊貼路面以連續(xù)掃描方式進(jìn)行野外實(shí)測。
　　從圖中可見。Ko+70至ko
　　圖1路面地質(zhì)雷達(dá)探測映像圖
　　+75.ko+87至ko+90和ko+10至k+105三地段路基60cm下存在著地基垅動(dòng)和松動(dòng)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在ko+90至ko+105這段在過去的混凝土路面施工中缺少鋼筋。
　　六、應(yīng)用中存在的問題
　　探地雷達(dá)的工作原理相似于探空雷達(dá)，但是與探空雷達(dá)不同的是，由于地下介質(zhì)分布比較復(fù)雜，且介質(zhì)對電磁波具有較強(qiáng)的衰減作用，所以探地雷達(dá)在地下結(jié)構(gòu)的傳播模型和回波模擬也比較復(fù)雜。近幾年來，路用探地雷達(dá)技術(shù)雖然得到很大發(fā)展，但是在應(yīng)用過程中還有很多方面需進(jìn)一步研究。路用探地雷達(dá)在探測過程中，雜波主要從以下幾個(gè)方面產(chǎn)生：①由于地下介質(zhì)不均勻和地表不平整使天線晃動(dòng)而產(chǎn)生的雜波。②由于取樣接收系統(tǒng)的時(shí)基不穩(wěn)定而產(chǎn)生抖動(dòng)。③地層間或目標(biāo)的多次反射。這些雜波中有的是固定的，可以才有相減技術(shù)消除，在數(shù)據(jù)采樣的過程中，也可以利用采樣實(shí)時(shí)平均抑制于干擾。
　　七、論文總結(jié)
　　總之,路面檢測與評(píng)價(jià)技術(shù)在檢測和控制施工質(zhì)量、提高公路養(yǎng)護(hù)管理科學(xué)化水平及改進(jìn)路面設(shè)計(jì)等方面都具有十分重要的地位和作用,路面檢測評(píng)價(jià)技術(shù)水平的不斷提高,對病害進(jìn)行針對性、預(yù)防性養(yǎng)護(hù),防止病害的快速發(fā)展,甚至根治這些病害,對于延長道路使用壽命,降低運(yùn)營成本有著積極的意義。
　　參考文獻(xiàn)
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