公路路面检测地质雷达技术应用
摘要
关键词
公路路面;路面检测;地质雷达技术
正文
引言
公路工程是现代社会发展的基础设施,对人们出行以及社会发展产生积极作用。公路路面在施工以及运行的过程中采取合理检测技术,提高公路检测水平,保证路面性能符合要求,对交通以及社会发展做出贡献。根据公路路面检测作业要求,采用地质雷达技术进行路面性能检测,掌握运行参数,一旦存在不合格的情况,立即采取修复处理措施,使得公路路面的运行效果达到要求。公路路面采用地质雷达技术进行检测,比传统钻芯取样法具备更高的精度,且不会给路面结构产生任何破坏影响,切实提高检测作业水平。地质雷达技术是先进科学技术的代表,不断的研发和应用促使其形成完善技术体系,在公路后面检测过程中发挥应有的作用,对公路事业的发展和进步产生重要价值。
1探地雷达测量要求
探地雷达检测技术从原理来说相对比较简单,使用方法复杂性也不高。但为了使得检测的数据精度达到要求,必须要按照如下要求开展检测工作:(1)地质雷达技术在检测作业开始前由工作人员进行测量位置的定位,提高定位精度,保证后续检测工作顺利开展。公路路面结构组成相对比较复杂,不同结构界面受到外部因素干扰影响,导致检测过程中存在较高的难度。为提高公路路面检测水平,发挥地质雷达技术的优势,选择不同区间进行检测,及时掌握各位置检测结果,以真实反映出路面结构性能。(2)地质雷达技术检测过程中容易受到外部电磁设备的干扰影响,导致数据检测精度不合格。地质雷达检测技术开始前由工作人员进行现场全面检查,规避外部环境中电磁设备的干扰影响,切实提高检测作业水平。与此同时,分析地表水以及障碍物的干扰影响,防止对地质雷达技术检测产生不利影响,确保信号传输的精度合格,满足地质雷达技术在公路路面的检测标准。(3)雷达技术在检测工作的过程中合理设置天线位置极为重要,及时发射和接收信号,使得信号传输精确性合格,提高地质雷达检测水平。该方式规避外部环境因素干扰影响,提高公路路面检测水平,满足检测作业需求[1]。
2工程背景及检测参数确定
3.1工程背景
某公路工程项目作为一级公路项目进行建设,分为两期进行施工。该项目施工的过程中需要对路面结构进行检测,采用地质雷达技术检测路面结构状态,掌握各项技术参数,分析路面结构施工效果是否达到工程要求。
2.2天线的选择
根据不同的检测需求,结合不同地点的实际情况选择合适地质雷达天线频率,不同频率的天线对探测数据的精度、深度等方面有着很大影响。天线频率越高,探测的深度越浅,分辨率较高;天线频率越低,探测深度越大,分辨率越低。经过对本项目设计方案和施工要求进行分析,该项目下面层结构厚度为8cm,为保证探测精度合格,选择使用1.6GHz高频天线进行检测。在检测过程中,工作人员采用车载天线的方式,明确安装的高度以及位置,确保检测作业顺利进行,检测数据精度合格。通常来说,在正式检测工作开始前,由检测人员进行现场的实验检测,验证技术参数以确定最佳的天线频率。
2.3参数的设置
地质雷达技术在公路路面进行检测的过程中,测定公路路面厚度时,为使得检测作业顺利进行,工作人员在测线剖面双车道选择一条检测剖面,行车道右侧设置检测剖面。沿着测量的方向间隔1.2m设置一个采样点位,从而保证检测数据精度合格。根据检测作业要求,在地质雷达探测技术检测过程中将设备行驶速度设定为18km/h,从而保证检测效率达到要求,也能及时掌握数据信息。在检测过程中,主要技术参数包含如下几个方面:
(1)天线频率
电磁波的频率和垂直分辨率存在正比关系,和探测深度是反比关系。在地质雷达探测的过程中,结合现场测量的要求确定分辨率、深度等相关参数,以确定最佳天线频率。在天线频率测定过程中,根据本项目施工要求,将天线中心频率设置为2.5GHz。
(2)时窗选择
根据本项目确定的天线频率参数,在测量的过程中选择天线时窗为12ns[2]。
(3)水平检测点距
现场检测过程中为使得检测精度以及检测效率达到要求,根据以往地质雷达技术检测经验,通常将测量的标定水平距离和实际距离的偏差设定为0.2~0.25%。为避免水平距离在测量过程中存在累积误差影响,结合本项目检测要求,通常将检测的距离设定在2km以内。检测过程中进行检测实验分析,确定每个扫描样点数量为1024个。
2.4测线的布置
本公路路面进行地质雷达技术检测过程中,为提高检测的效率以及数据精度,在现场检测作业开始前进行测线布置尤为关键。测线布置是进行阶段性检测的重要举措,也是提高公路路面检测精准性的核心要素。为能保证地质雷达技术检测作业符合要求,合理进行测线布置,提高检测的速度,也能保证数据信息测量具备连续性。根据本项目检测作业要求,选择某个路段的左幅车道进行测试,分为行车道测线和超车道测线。按照测线设计要求,在行车道测线设置时,和路边保持1.65m距离;超车道测线设置时,和路边距离为3.65m。
3数据处理及检测结果分析
3.1数据处理
地质雷达技术在检测过程中,通过采集各项数据信息形成完整图像,其主要是通过脉冲反射波的方式形成完整记录。在现场采集过程中受到多方面因素干扰影响,极易造成原始数据存在过大的干扰,无法直接进行图形的解译。为了保证图形解译顺利进行,精准分析检测结果,在数据处理时需要提高信噪比,消除干扰波的影响,使得信号强度达到要求。结合本项目检测要求,分析地质雷达技术检测作业标准,在检测完成之后使用Reflexw软件进行各项数据分析以提高数据分析和利用价值[3]。
3.2检测结果验证分析
地质雷达技术在检测完成后,根据生成的厚度参数值形成完善的报表。在检测过程中,本项目检测结束后,选择多个点位与钻芯取样法进行对比分析,以验证地质雷达技术检测作业的精准性。在钻芯取样检测后,选择的两个点位测量的厚度值分别为82mm、85mm,而地质雷达检测结果为80.8mm、81.9mm,误差在±5mm以内。
4提高雷达法测试沥青路面厚度准确性的措施
4.1降低波速标定误差的方法
(1)降低由于配比产生的材料差异影响。公路路面施工的过程中选择不同配合比的混合料,材料性质有很大差异,地质雷达检测技术的应用也有很大不同。在检测工作开始前,根据材料的特性以及厚度等参数确定检测的参数值,以提高地质雷达技术检测精度水平。(2)减小含水量产生的干扰影响。在沥青混凝土材料制作过程中,含水率参数对地质雷达检测技术产生直接影响,特别是含水量的差异比较明显导致电磁波在传输时波速存在较大偏差。由于工期原因无法等待路面全部干燥后再进行检测,所以在检测过程中分析沥青混合料的含水率,并且掌握其对检测作业精度产生影响,以便采取针对性检测措施。(3)降低压实度产生的误差影响。在相同路段内选择的施工工艺方案、机械设备、施工水平等方面有所差异,压实度会有明显不同。如果地质雷达检测开始之并未分析压实度参数,必然导致数据精度存在较大偏差。因此,在地质雷达技术检测开始前,对各标定点位进行压实度检测,使其压实度达到一致性要求再进行地质雷达技术检测。⑷减小厚度差产生的影响。从以往地质雷达技术检测过程中总结的经验,公路路面施工的过程中如果厚误差比较大,对检测精度产生不利影响。公路项目施工过程中桥梁与路基交界、隧道与路基交界等位置厚度产生较大差异,这给地质雷达技术检测产生不利影响。对于该位置来说,分析现场实际情况,以便采取合理检测措施,使得地质雷达检测技术的精确性不断提高。(5)根据特殊路段情况,选择针对性检测措施。在公路项目建设过程中,桥梁、隧道等结构和公路项目存在很大差异,其结构层也有所不同,所以地质雷达检测过程中波速必然有很大差异。根据地质雷达技术检测的需求,同时考虑到公路项目施工中特殊路段的不同再选择合理检测施工方式,并优化改进检测措施[4]。
4.2降低电磁波双程走时拾取误差的方法
(1)地质雷达技术在检测过程中,根据检测作业要求选择直线段进行标定,并且标定距离在100m以上。标定过程中严格控制距离偏差,使其在0.1%以下。现场检测作业开展的阶段,如果有路段为曲线段,则采用分段检测的方式,防止检测量较大出现累计误差的情况。(2)减小天线频率产生的误差。地质雷达技术在应用的过程中,使用天线作为检测主要工具,所以选择合适天线频率提高地质雷达检测精度和效率。地质雷达检测开始前,根据现场实际情况确定合适天线频率,并且在检测过程中不能随意调整,使其检测作业效果合格,防止受到天线频率的干扰导致检测的精确性不能达到要求。根据以往工程中检测的经验,如果公路路面结构厚度为10~25cm之间,选择使用1.5GHz以上的雷达天线;如果检测的路面厚度在25cm以上,可选择使用1.0GHz以上的天线进行检测。(3)根据地质雷达技术在公路路面检测的要求,天线主频率越低,其底部和路面的距离越大。从以往实践经验进行分析,根据多方面总结,确定天线底部和路面之间的距离在20~25cm间为最佳。
4.3 优化数据处理与分析流程
4.3.1增强信号滤波与去噪技术
雷达信号在采集过程中,不可避免地会受到环境噪声、电磁干扰等多种因素的影响,导致信号质量下降,进而影响厚度计算的准确性。因此,采用先进的信号滤波与去噪技术显得尤为重要。通过应用小波变换、傅里叶变换等数学方法,可以有效分离出有效信号与噪声信号,减少噪声对检测结果的影响。同时,结合自适应滤波算法,根据信号特征动态调整滤波参数,进一步提升滤波效果,确保数据的纯净度和准确性。
4.3.2引入智能识别与分类算法
沥青路面结构复杂,不同层位间的介电常数差异可能导致雷达反射波形重叠或模糊,增加了厚度识别的难度。为了更准确地识别各层界面,可以引入机器学习、深度学习等智能识别与分类算法。通过对大量样本数据进行训练,使算法能够自动识别并区分不同层位的反射信号,减少人为判断的主观性和误差。同时,结合图像处理技术,对雷达图像进行增强、分割等处理,进一步提高界面识别的精度和效率[5]。
4.4 加强现场操作规范与质量控制
4.4.1制定详细的操作规程
针对雷达法测试沥青路面的具体流程,制定详细、可操作性强的操作规程。明确每个步骤的操作要点、注意事项及质量要求,确保操作人员能够按照规程进行标准化作业。同时,对操作规程进行定期培训和考核,提高操作人员的技能水平和责任心。
4.4..2实施严格的质量控制措施
在测试过程中,实施严格的质量控制措施,确保数据的真实性和可靠性。例如,采用双人复核制度,对关键数据进行交叉验证;定期对检测设备进行校准和维护,确保其处于良好的工作状态;建立数据质量监控体系,对采集到的数据进行实时分析和评估,及时发现并处理异常情况。此外,还可以邀请第三方机构进行独立检测和评估,以提高测试结果的公信力和准确性。
5结语
公路工程是交通基础设施,其对道路交通的通行效果存在直接影响。公路路面施工以及运行的过程中采用地质雷达技术进行检测,及时掌握公路路面施工情况,以便制定合理应对措施进而提高公路路面施工水平。与此同时,根据地质雷达检测技术要求,合理设置各项技术参数,优化改进检测工艺方案,进而提高地质雷达检测精准度。
参考文献:
[1]车振英.公路路面厚度的检测试验方法[J].中阿科技论坛(中英阿文),2020,(05):59-60.
[2]胡叶婷.地质雷达在公路路面无损检测中的应用探讨[J].建材与装饰,2017,(28):249-250.
[3]郭杨.地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用[J].交通世界,2022,(12):80-81.
[4]廖振华,余江.地质雷达在公路路面检测中的应用[J].交通世界,2021,(23):68-69.
[5]徐中阳.高速公路路基路面无损害检测技术[J].建材与装饰,2019,(08):266-267.
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