地质雷达在高速公路隧道无损检测中的应用分析 

地质雷达在高速公路隧道无损检测中的应用分析 

肖明齐 

（广东盛翔交通工程检测有限公司）

摘要：探地雷达（GPR）在隧道施工中得到了广泛的应用，将探地雷达探测纳入隧道常规探测过程已成为一种趋势，其应用市场和前景广阔。探地雷达的探测和识别精度取决于周围介质的电差异，因此应用环境受到限制。此外，GPR数据的解释依赖于主观判断，需要更好的数据处理和疾病识别方法。采用地质雷达现场验收试验，可为公路安全运营提供强有力的技术支持。无损检测技术的推广应用，不仅可以提高检测效率，而且可以保证检测工作的质量。基于此，本文对地质雷达在高速公路隧道无损检测中的应用分析进行探究,具有重要意义。

关键词：地质雷达；高速公路隧道；无损检测

引言：探地雷达能有效探测混凝土层厚度、钢筋网分布以及隧道围岩、一次支护、二次衬砌和仰拱结构的内部缺陷。但其数据单一、数据精度低、人工识别效率低等问题，直接造成了隧道管理中监控管理的“盲区”。因此，如何构建一个有效的隧道内道路交通信息监测系统，确保信息采集的全方位和高精度，从而照亮盲区，提高管理水平，已成为隧道管理建设的关键第一步。

一、应用最先进的三维底面检测雷达，保证雷达系统调试效果的优化

面对开放路段的复杂场景，如何保证交通监控雷达系统调试效果的优化，成为工程建设中的一大挑战。在项目建设过程中，高速公路运营管理方还要求通过视频AI分析技术充分复用普通道路摄像头，从而实现高速公路交通事件感知和交通参数采集功能。为了满足当前智能化高速发展和高标准建设的需求,基于在雷电融合领域积累的设备研发和应用经验创新地质雷达在高速公路隧道无损检测中的应用至关重要。应用最先进的三维底面检测雷达，对高速公路隧道路面结构内部病害进行无损检测。使用一种新的检测方法，雷达可以深入探测路面的深层复杂病害特征，全面了解路面内部缺陷的分布情况，科学评估路面的使用情况，为公路养护方案的设计、路段选择的动态调整和施工组织提供科学合理的决策依据。探地雷达无损检测技术可有效加强路面工程薄弱环节与精细化管理和养护设计的协调统一。项目应用的三维探地雷达通过200MHz～3.0GHz的设定频率在同一地点进行多频发射，20对发射雷达组同步检测路面内部病害。采用GPS+RRTK+DMI组合测量技术对病害进行精确定位，最终实现路面内部病害的精确检测。它可以有效避免道路拉链开挖，减少恶劣的社会影响，已逐渐成为道路质量检测的必要手段。[1]

例如，IET6系列交通毫米波雷达是应用于智能交通领域的物联网专业前端传感设备,它可以实时准确地检测和跟踪路口、路段和其他路面上的各种目标，并收集多维和全交通要素信息。IET6系列交通毫米波雷达还具有全天候、广覆盖、高精度、多功能、低成本等优点。可应用于包括隧道在内的各类道路运营管理场景，为交通调度、道路优化、事故处理、违法取证等服务提供大数据支持，协助管理部门提高管理效率。同时，可以连接路边指南屏幕以发布信息，告知前方的潜在危险。特别值得注意的是，当隧道遇到烟雾等恶劣环境时，该系统可以弥补视频监控的不足，并实现可靠性,它不仅可以为现有的交通管理提供更好的监测手段，而且可以在未来提供有效的路边基础设施支持。

二、完善地质雷达图像病害识别，助力智能高速公路建设转型升级

隧道交通监控雷达系统的应用，通过多源感知实现了隧道道路事件的全天候主动感知，大大提高了隧道通行能力和交通管理部门的运营效率。并通过合理的利润，形成一定的投资效益。为全面实施公路水运质量工程建设，提高路面养护工程质量，为人民群众安全便捷出行和社会物流高效顺畅运输提供更加可靠的保障。我们应以工程质量、安全和耐久性为核心，继续坚持要求和目标导向设计，加强可施工性、可扩展性和经济性的系统设计，进一步提高设计服务水平，将质量工程的内涵贯彻到工程建设全过程。目前，我国高速公路正处于新一轮建设中，智能高速公路试点项目正在如火如荼地开展。智能交通企业也已进入市场，并携手推动我国智能高速系统架构的完善，推动我国高速公路尽快实现数字化转型和智能化升级。与此同时，在新基建等政策的推动下，车路协同、自动驾驶、大数据、AI和传感设备升级等一系列新技术和新产品已经渗透到公路建设的每一个角落，为公路管理者带来了新的管理和运营手段。[2]

从高速公路隧道交通监控雷达系统项目来看，在智能高速公路数字化转型和智能化升级的实践中，毫米波雷达与视频的多源传感融合应用正逐步显现出其优势和重要性。全天候、全时段、全要素的主动感知系统有效提高了交通管理部门的控制能力和路网事件的可预测性。此外，以毫米波雷达为代表的新一代传感设备逐渐得到交通管理人员的认可，成为路边传感建设的重要支撑手段。多源感知的集成应用也逐渐渗透到项目建设中，多源感知的融合应用或将成为未来交通感知建设的大方向。

地质雷达图像病害识别是地质雷达探测方法的目的，雷达剖面是电磁波在介质中反射的综合反射，如何从剖面中提取有效信息，对于解释地下结构，全面了解各类反射物体的波形特征非常重要。然而，由于路面材料的复杂性，雷达检测数据显示出多样性的特点，导致检测精度低，难以在施工控制中发挥更好的作用。针对高等级公路路面厚度检测的特点，对公路隧道的路面厚度进行长期实践验证，使路面厚度检测精度达到95%，从而有效控制施工质量。当结构为空时，收集的信号周期和持续时间趋于增加。通过对信号频率和能量变化的计算和分析，可以实现对结构中是否存在缺陷的确定。比如说，对某城市的某公路隧道衬砌质量进行检测，在测试过程中，技术人员使用冲击回波法进行测试。通过对衬砌质量和孔隙无损检测仪的检测，结果表明，部分区域存在孔隙，客户根据检测结果及时进行修复。

三、提升雷达探测技术分析，实现隧道外360°全空间的检测

应用新方法、新技术和新设备来预防地面塌陷隐患，可以全面推动城市道路塌陷检测技术从传统的二维雷达向精确的三维雷达的跨越式发展，推动城市道路塌陷技术从地面探测向隧道中隧道周围探测的突破，实现道路高分辨率全覆盖探测。探测采用双频探地雷达，根据探测任务要求布设雷达线进行探测，对探地雷达数据进行精细的处理和解释，确定探测异常的位置和范围。双频探地雷达的优点主要是：低功耗，天线采用全数字传输技术，抗干扰能力强；最大探测深度0-6m（取决于工作环境），能够准确定位地质病害的位置、大小、分布和埋藏深度。这种检测主要适用于复杂隧道检测和三维测绘、公路综合检测、机场跑道综合检测、考古等部门，它可以实现一拍多拍、多拍多拍的三维雷达数据采集，满足科研领域的专业应用。[3]

受频率选择的限制，传统的单脉冲雷达探测模式容易陷入分辨率和穿透深度的困境，导致探测结果、数据后处理和分析不理想，主要表现为：无法准确区分易受雨水影响并导致钢筋气蚀和腐蚀的近表面，我们无法探测到任何更深的目标。根据现场情况，采用管内地质雷达探测。隧道内的地质雷达机器人可以沿隧道轴向和隧道周边进行测量，从而实现隧道外360°全空间的检测，可以直接探测隧道内部，同步采集隧道内部的视觉影响、隧道外部的360°地质雷达图像、设备坐标位置等各种数据信息，并快速融合和处理各种数据，生成隧道外部的地质条件检测报告。

总结：在隧道应用交通监控雷达系统后，可以自动采集道路交通信息，自动感知隧道内路面的运行状态,该系统与前端监控设备相连，为隧道交通运营管理决策者提供数据支持，提高道路通行能力。在智慧城市、智慧交通、智慧建筑、智慧采矿、地质灾害防治等领域，地质信息不可或缺，我们应继续深耕布局地质大数据应用，推动地质信息物联网建设。

参考文献：

[1]蔡一超,李晓猛,罗瑛,施汝军.地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用——以云南某高速公路隧道为例[J].工程技术研究,2021,6(18):114-115.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2021.18.052.

[2]胡振兴.基于地质雷达的公路隧道无损检测与养护管理[J].黑龙江交通科技,2021,44(09):153-154.DOI:10.16402/j.cnki.issn1008-3383.2021.09.085.

[3]牟勇,赵睿.地质雷达在高速公路隧道无损检测中的应用分析[J].黑龙江交通科技,2021,44(02):149+153.DOI:10.16402/j.cnki.issn1008-3383.2021.02.072.