1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：岑引俊（1996），男，汉族，广西贵港人，本科，研究方向为路桥工程检测。-51-路桥检测中雷达检测技术的应用分析 岑引俊 广东长大试验技术开发有限公司，广东 广州 510000 摘要：摘要：近年来，随着交通量的不断增加和环境因素的影响，路桥结构的损伤和老化问题日益突出。雷达检测技术由于其非破坏性、高效率和能够提供深入结构内部信息的特点，在路桥检测领域得到了广泛应用。本研究旨在深入分析雷达检测技术在路桥检测中的应用现状、效果及其面临的挑战，以期为路桥检测技术的发展提供理论依据和实践指导。关键词：关键词：非破坏性检
2、测；地面穿透雷达；路桥健康；结构缺陷 中图分类号：中图分类号：U446 传统的路桥检测方法往往依赖于直接视觉检查或简单的机械测试，不仅耗时耗力，而且难以发现结构内部的隐蔽缺陷。非破坏性检测技术的发展成为了路桥健康监测领域的研究热点，地面穿透雷达（GPR）作为一种成熟的雷达检测技术，能够快速地对路桥进行深入检测，有效地识别路面下的裂缝、空洞、水分渗透及其他结构问题。随着计算机技术和信号处理技术的进步，GPR 在数据处理和结果解释方面也取得了显著进展，极大提高了检测的准确性和效率。然而，雷达检测技术在路桥应用中仍存在诸多挑战，例如复杂环境下的信号干扰、数据处理和解释的技术难题等，深入分析雷达检测技
3、术在路桥检测中的应用现状、面临的挑战以及未来发展趋势，对于推动该技术的进一步发展和应用具有重要的理论和实践意义。1 雷达检测技术概述 路桥检测中雷达检测技术的应用涵盖了多种雷达系统，其基本原理和应用范畴各异，但共同目标在于提高路桥安全性和维护效率。雷达技术基于电磁波的传播原理，通过发射和接收反射的电磁波来探测和分析目标物体的特性，在路桥检测领域，能够提供关于路桥结构内部或下方的详细信息，如裂缝、空洞、水分含量和其他潜在缺陷1。地面穿透雷达（GPR）是路桥检测中应用最广泛的雷达技术之一，利用高频电磁波穿透地面，探测路面下或桥梁结构内部的隐蔽缺陷，优势在于其非破坏性、快速性和能够提供多层结构信息的
4、能力，通过分析反射信号的强度和时间延迟，GPR能够确定裂缝的位置、大小和延伸情况，以及检测水分渗透和空洞等结构缺陷2。合成孔径雷达（SAR）通常应用于较大范围的路桥检测和监控，能够生成高分辨率的图像，对大面积的路桥结构进行精确监测，SAR的特点是能够在各种天气条件下工作，且对于大面积的地表或结构表面变化检测具有高灵敏度。此技术在桥梁沉降、移位监测以及大规模路面状况评估中发挥着重要作用。车载雷达系统和无人机搭载雷达系统，通过在车辆或无人机上安装雷达设备，能够在行进中对路面或桥梁进行连续快速检测，大幅提高了检测效率和覆盖范围。2 路桥检测的现状与挑战 2.1 当前路桥检测的主要方法和技术 传统方法
5、主要依赖于人工视觉检查，通过直接观察来识别路桥结构的表面瑕疵和损伤，尽管此方法简便易行，但在检测精度和效率方面存在明显局限，尤其是在识别内部缺陷和微小裂缝方面3。此类方法对检测人员的专业技能要求高，且受环境条件限制较大。为提高检测效率和准确性，近年来非破坏性检测技术在路桥检测中得到了广泛应用，包括声波或超声波检测、电磁检测、红外热像技术等，声波或超声波检测利用声波在材料中的传播特性来识别裂缝、空洞等结构缺陷；电磁检测技术，包括电感法和电容法，主要用于检测桥梁中的钢筋腐蚀和混凝土的密实度；红外热像技术则通过分析物体表面的热辐射来发现潜在的问题区域。尽管这些非破坏性检测技术在提高检测深度和准确性方
6、面取得了进展，但在应用中仍面临诸多挑战，往往需要专业的操作人员和昂贵的设备，增加了检测的成本，不同技术在不同材料和结构类型的应用效果存在差异，需要根据具体情况选择合适的检测中国科技期刊数据库 工业 A-52-方法4。2.2 路桥检测中面临的主要问题和挑战 老化的桥梁和道路可能存在多种潜在问题，如裂缝、腐蚀或者材料劣化，这些问题的检测往往复杂且难以准确识别5。环境因素对路桥检测造成了显著影响，温度变化、湿度、盐分侵蚀等自然条件可能加速基础设施的损坏，同时也增加了检测的难度，高温或低温条件下的材料性能变化可能会影响某些检测技术的准确性。现有检测技术在应用中也面临挑战，传统的视觉检查方法在检测范围和
7、深度上受限，且对检测人员的经验和判断力依赖较大6。而非破坏性检测技术虽然能提供更深入的结构信息，但往往成本较高，且在数据解释和分析上需要专业知识和技术。数据处理和分析是路桥检测的另一大挑战，产生的数据量大幅增加，如何有效地处理和解读这些数据，以准确判断结构的健康状态成为难点问题，需要发展更高效的数据处理算法和软件，以提高数据分析的准确性和效率。路桥检测技术的更新换代和操作人员的培训方面，如何确保检测人员掌握最新技术和方法，以及如何将新技术有效整合到现有的检测体系中，是保持路桥检测效率和质量的关键7。3 雷达检测技术在路桥检测中的应用 3.1 工程概况 该工程路段全长 944.979 米，配置双
8、向五至六车道，包括两处排水箱涵，长度分别为 35 米和 30 米。工程的核心目标是对旧路进行改造，包括更换或修复损坏的路面沥青、新建非机动车道，以及新建交通设施，同时涉及给排水管线和照明设施的改造，本次检测旨在为设计提供可靠的数据支持和实际依据。检测工作首先对路面损坏状况进行全面调查，包括损坏类型、车辙深度及修补面积，进而分析破坏原因，判断破坏层位，并对路面损坏等级进行评定。通过路面取芯检测，分析路面厚度及材料类型，评估沥青面层和水泥混凝土基层的稳定性、强度及承载力。采用 FWD落锤式弯沉仪每 100 米测量一次，以反算基层顶面的当量回弹模量，同时使用探地雷达技术对每个车道的全线进行路面脱空检
9、测。排水箱涵的检测包括对箱涵所有构件的混凝土外观进行检查，评估裂缝、麻面、蜂窝、空洞及露筋锈蚀等情况，以及裂缝的宽度、长度和钢筋锈蚀程度。检测的主要目的是综合评估路面技术状况和结构参数，绘制车道破损图，评定路面破坏等级，查明现状道路的承载力和脱空情况。对排水箱涵进行细致检查，绘制损坏图，并提供箱涵构件参数数据，最终基于道路的综合技术状况，提出相关的技术建议，以指导后续的改造工作。3.2 雷达技术在道路路面厚度评估中的应用 地面穿透雷达（GPR）技术利用高频电磁波穿透路面，根据电磁波在不同材料中的传播速度差异，反映出路面结构的层次和厚度，此技术在多种路面材料，包括沥青和混凝土，的厚度评估中都表现
10、出色。在沥青路面的应用中，GPR 可以准确测量沥青层的厚度，同时辨识其下的基层材料，由于沥青与基层在电磁特性上存在显著差异，GPR 能有效区分不同层次8。GPR 在检测老化沥青路面中的裂缝、空洞等结构问题方面也极为有效，这些问题会影响电磁波的反射特性，从而被 GPR 准确捕捉。在混凝土路面的厚度评估中，混凝土的密度和组成使其与沥青路面在电磁波传播特性上有所不同，但 GPR 仍能够准确测量其厚度并识别路面下的不同层次，在检测水泥混凝土基层的稳定性、强度及承载力方面，GPR 提供了重要的数据支持。本次检测的改造项目中，GPR 在此项目中的应用展现了其在不同路面材料厚度评估中的有效性，通过对沥青路面
11、和混凝土基层的检测，GPR 帮助识别了路面的实际情况，为改造工程提供了准确的数据支持，探地雷达检测道路脱空测线布置如图 1 所示。图 1 探地雷达检测道路脱空测线布置图 3.3 雷达技术在道路损伤检测中的应用 雷达检测技术能够对道路表层及下层结构进行深入分析，识别裂缝、空洞、水分渗透和其他潜在的结构缺陷，在本次检测项目中，雷达检测技术主要用于评估道路表层和基层的状况，通过向路面发射电磁波并接收反射信号，分析不同层次结构中电磁波的变化，以确定路面的完整性，电磁波在健康的沥青或混凝土结构中的传播与在裂缝或空洞区域的传播不同，从这些差异中，GPR 能够精确地定位路面下的损伤9。如图2 所示。中国科技
12、期刊数据库 工业 A-53-图 2 探地雷达检道路脱空原理示意图 高频雷达在检测表面裂缝和浅层损伤方面，由于其较高的分辨率，适用于精细的损伤检测和浅层结构分析；低频雷达则更适用于深层结构的检测，如基层和底层结构的稳定性评估。本次项目实施中，GPR 技术的应用覆盖了从表层损伤识别到深层结构评估的全过程，包括常规的损伤检测，涉及对路基材料的分析，沥青层或水泥混凝土基层的厚度、密度和均匀性，在识别排水系统潜在问题方面也显示出其价值，如排水箱涵的脱空和损坏情况。在道路损伤检测过程中，GPR技术为该工程改造提供了关键的技术支持，通过对道路各层结构进行详细的分析，帮助工程团队准确地识别和定位道路损伤，为后
13、续的维修工作提供了科学的依据。3.4 雷达技术在路面材料分析中的应用 在路面材料的成分分析方面，GPR 通过发射高频电磁波并接收其反射信号，能够识别不同材料的电磁特性，这一过程可以揭示路面材料的类型，如沥青、混凝土或其他复合材料，电磁波在不同材料中的传播速度和反射模式的差异，为识别和分析道路材料的成分提供了依据10。本次项目中，特别是在新建非机动车道和交通设施的过程中，能够确保所使用的材料符合设计规范和性能要求，雷达技术在检测道路路面的水分含量和密度方面也显示出其独特优势。水分的存在会改变路面材料的电磁特性，如电磁波的传播速度和衰减，GPR 能够检测这些变化，从而评估路面中的水分含量，在路面维
14、护和排水系统改造方面，过多的水分可能会导致路面结构的破坏，通过分析电磁波的传播特性，还可以评估路面材料的密度。本路项目的施工流程中，GPR 技术的应用不仅限于初始的路面检测，还涉及整个建设过程中的材料质量监控，在更换或修复破损路面沥青和新建交通设施的过程中，通过 GPR 技术持续监测材料的质量，确保施工符合设计规范，且在监测给排水管线和照明设施改造过程中，对于评估路面下方的水分状况和材料密度提供了重要的技术支持。3.5 数据处理与分析 雷达检测技术在路桥检测中的应用，还包括数据处理和分析的过程。雷达数据的采集方法依赖于专用的地面穿透雷达（GPR）设备，能够发射和接收高频电磁波，记录反射波的特性
15、。本次检测项目中，GPR 设备沿道路行进，连续收集沿线的雷达数据，包括电磁波的时间延迟、强度和波形，可用于推断路面下的结构特征。数据处理技术是将原始雷达信号转化为可解释和可用的信息的关键，首先原始数据需经过去噪声处理，以减少环境干扰和设备噪声对信号的影响，数据通过滤波和增强处理，提高反射信号的可辨识度。雷达数据的解释方法依赖于对电磁波在不同介质中传播特性的理解，分析人员根据波速变化、反射强度和波形特征来解释数据，这些特征与路面下的材料类型、损伤程度和水分含量等因素密切相关。本次通过解释这些数据，技术团队绘制出详细的路面下结构图，包括裂缝、空洞和材料层的分布等。数据分析技术进一步处理解释后的数据
16、，以提供更具洞察力的信息，通过对比不同区域的数据，可以识别出路面的异常区域，从而指导维修和加固工作，分析结果对于确定改造工作的范围和方法至关重要。雷达数据分析还包括将雷达检测结果与其他检测方法（如视觉检查、声波测试）的结果进行综合比对，从而提高检测的准确性和可靠性，确保了最终的改造决策基于全面和精确的路面状况评估。4 结语 在探讨路桥检测中，雷达检测技术的应用已成为现代基础设施维护和管理的核心组成部分，其非破坏性、高效率以及能够提供深入结构信息的特点，使其在确保路桥安全中发挥着不可替代的作用。尤其在复杂城市基础设施项目中，雷达技术的应用不仅提高了检测的准确性，还显著提升了维护工作的效率。随着技
17、术的不断进步和创新，雷达检测技术将在更广泛的应用领域展现其潜力，尤其是在数据处理和分析算法的发展方面，将进一步提升路桥检测的准确性和效率，为基础设施的安全管理和维护提供更加可靠的技术支持。中国科技期刊数据库 工业 A-54-参考文献 1张浩浩,陈杨,孟乐乐.路面内部病害探地雷达检测数据处理方法研究J.山西建筑,2023,49(22):152-154.2陈成勇,马士杰,张艳,韩文扬,张轩瑜,陈凯,符智.基于三维探地雷达技术的沥青路面施工质量研究J.公路工程,2023,48(05):108-115.3彭钧.探地雷达无损检测技术在某快速路沥青路面中的应用J.福建建设科技,2023,6(05):99-
18、102.4李丁豪,郭志坚,殷晓宇,胡雪飞.公路桥梁检测质量控制与检测技术应用J.江苏建材,2023,67(04):13-15.5 钟 日 坚.基 于 高 精 度 探 地 雷 达 的 沥 青 路 面 厚 度 无 损 检 测 及 动 态 调 控 研 究 J.运 输 经 理 世界,2023,1(19):37-40.6李永杰.路桥工程试验检测的现状与提高检测质量的措施J.工程建设与设计,2023,4(08):210-212.7杨敏霞.新型检测技术在公路桥梁施工中的应用J.运输经理世界,2022,2(25):103-105.8 李 长 生,杜 翠,刘 杰,张 千 里.基 于 探 地 雷 达 的 路 桥 过 渡 段 病 害 检 测 识 别 方 法 J.铁 道 建筑,2022,62(08):19-22.9白莉萍.道路桥梁工程试验检测技术的应用探讨J.冶金管理,2022,8(07):100-102.10郭云飞.试论基于无损检测的道路桥梁工程测量技术J.中国设备工程,2021,45(16):127-128.
