地质雷达在公路台背路基病害检测中的应用

地质雷达在公路台背路基病害检测中的应用

鲁兵舰[1]

1. 中国铁路西安局集团有限公司，西安，710054

摘要：为了查清桥台台背填土地基注浆的效果，以某公路台背路基为例，采用地质雷达无损检测方法，对其注浆效果进行检测。通过对台背路基前后两次检测对比分析，雷达用于台背路基注浆效果检测较好，该方法能够快速、准确、无损的检测公路台背路基病害，其成果可以广泛应用于同类工程检测中。

关键字：台背路基；注浆；地质雷达；工程实例

中图分类号：U452  文献标识码：A

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0.引言

随着公路建设事业的飞速发展,公路施工技术也越来越趋于先进,原有钻探取样式的公路质量检测方法已经逐步被地质雷达技术所取代,作为一种高效、先进的无损检测方法,地质雷达法能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图像[[1]]。

桥台台背路基一边衔接主体路基，一边与涵洞桥台台身相接，一般施工时压路机覆盖不到该段路基，加上土体与混凝土相接一侧产生缝隙，容易渗水。这一段路基较容易出现剪切破坏，出现道路裂缝或者不均匀沉降。

某待检测公路为南北双向两通道普通公路桥梁，桥台后路基出现道路裂缝，在注浆前对桥台台背路基进行检测，根据探测结果，相关单位对推断物探异常区域进行了高聚物注浆充填修补。

对于注浆后的路基，利用地质雷达，再次检测，分析比对注浆前后两次物探成果，表明地质雷达应用于桥台注浆效果检测是一种行之有效的方法。采用地质雷达技术对公路进行质量检测,不仅无损路面,且效率较高,操作简便。

1.方法原理

地质雷达是利用高频电磁波，以脉冲形式通过发射天线定向送入地下。电磁波在介质中传播时，当遇到存在电性差异的地下介质或目标时，发生反射，返回地面后由接收天线接收。根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度、频率和波形等，通过对地质雷达图像的处理和分析，可确定地下介质界面或目标体的空间位置或结构特征[[2]]。

2.测线布置与参数设置

结合场地条件，测线以伸缩缝位置为基准点，通过皮尺量距的方式进行布设，布置了测线25条（测线编号1~25）。

为了更好地说明注浆效果与质量，注浆前后各检测1次，将前后获得的雷达图像作为参照，分析两者雷达图像结构差异并以此来判别注浆效果。雷达天线的选择取决于检测深度及精度要求，一般频率越低，检测深度越大，但检测精度低；反之，频率越高，检测深度越小，精度就越高。综合考虑各种情况，在该工程检测中采用瑞典MALA ProEx主机，配套250MHz的天线进行检测。由于检测场地相对平整，适合采用连续检测方式。时窗长度设置为200ns。

3.注浆质量效果对比分析

以通过注浆前后两次检测的测线1的地质雷达图像为例进行比较，可以看出原不均匀沉降区域地质雷达图像有明显得改善，未做注浆处理前地质雷达不均匀沉降区域边界地质雷达波同相轴错断，连续性相对较差；处理后地质雷达波同相轴一致而且较为连续。

图5和图6分别是测线7注浆前后的地质雷达图像，可以看出原相对不密实（脱空）内部地质雷达图像有明显得改善，未做注浆处理前地质雷达相对不密实区域内部地质雷达波同相轴错断，反射电磁波能量较弱，连续性相对较差；处理后异常区域内部地质雷达同相轴一致而且较为连续。

图7和图8分别是测线17注浆前后的地质雷达图像，可以看出原相对不密实内部（脱空）地质雷达图像有明显得改善，未做注浆处理前地质雷达相对不密实区域内部地质雷达波同相轴错断，反射电磁波能量较弱，连续性相对较差，局部地区存在一定的脱空现象；处理后异常区域内部地质雷达反射波同相轴一致而且较为连续，脱空区域得以充填。

综合分析以上三条测线，注浆前，地质雷达的反射波组比较杂乱，同相性差，在不同位置存在不均匀沉降区域，甚至是脱空区域；注浆后，由于高聚物基本充填了原有路基内部的缝隙，聚合物路基填料有效地胶结在一起，使电磁波反射信号在注浆前和注浆后有了很大不同。注浆后电磁反射波组比较平直、连续，同相轴连续性较好。灌浆后桥台台背填土路基不均匀沉降区域、脱空区域得以改善，注浆效果明显[[3]]。

4.结论

对比注浆前后的两次检测结果，台背路基填料密实度得到提高，脱空区域得以充填，不均匀沉降大大降低，保证了公路台背路基安全性，避免进一步发生桥头“跳车”等公路病害，保证了行车安全性[[4]]。地质雷达应用于台背路基灌浆检测中具有较好的适用性。

参考文献

[1] 鲁兵舰，高级工程师，中国铁路西安局集团有限公司，西安 710054，lu-bing-jian@163.com

[1]张兴磊,夏建军,刘增强.地质雷达在探测浅部采空区指导注浆中的应用[J].煤炭科学技术,2001(08):13-14+45.DOI:10.13199/j.cst.2001.08.16.zhangxl.005.

[[2]]吴火珍,焦玉勇,李海波,张秀丽.地质雷达检测防空洞注浆效果的技术方法及应用[J].岩土力学,2008,29(S1):307-310.DOI:10.16285/j.rsm.2008.s1.110.

[[3]]岳雪波,吴建中,夏峻峰.地质雷达在桥台台背注浆效果检测中的应用[J].人民长江,2013,44(06)：65-66+76.DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2013.06.010.

[4]刘嘉,严琴芳.瞬变电磁与地质雷达在注浆效果检验中的应用[J].北方交通,2014(08):120-124.DOI:10.15996/j.cnki.bfjt.2014.08.034.