雷达检测技术在桥梁检测应用分析

罗素华 黄礼和

摘 要：以雷达检测技术为研究背景，在分析雷达检测技术相关概念的基础上，对桥梁检测过程中雷达检测技术的应用要求进行了总结分析。最后依托某项目实例深入的探讨雷达检测技术的应用过程，希望分析之后可以给相关工作人员提供相应的参考。

关键词：雷达检测技术;桥梁检测;应用

中图分类号：TN959 文献标识码：A

1 雷达检测技术简介

道路检测技术应用的目的就是要确保道路桥梁工程建设施工结束后，可以达到交通运行的标准，满足当前的社会应用要求。当前雷达检测技术开展道路桥梁的质量检测，是比较常见的一项技术，使用效果也比较好。雷达检测技术主要是通过宽带高频电磁波来实现道路桥梁的混凝土结构勘探和扫描，穿透力是非常强的。高频电磁波在工作中，主要使用的振波范围是100 MHz～1 000 MHz。道路工程的检测环节，电磁波震源以振荡的方式形成了电脉冲电磁波幅，然后使用天线实施固定，就能够产生符合人们使用需要且有固定角度的电磁波发射方式，一般情况下可以分成如下两个部分：其一，路基下穿透;其二，空气与路面之间形成反射弧的状态[1]。

2 雷达检测技术要求

结合当前我国的雷达检测技术使用情况作出分析，主要是应用的是1-4套雷达，这些雷达的内部组成是比较复杂的，比如检测车、操作系统、数据采集系统、电源等多个部分，在数据采集环节，应用的是显示器、采集设备、测距仪、打印机等等。雷达检测设备在具体的工作中，是利用计算机与其他的外设的一些检测元件形成稳定的联系，然后利用单片机实施控制，最终可以获得准确的检测结果，然后以检测结果作为基础，能够确定出合适的解决问题的方案。而后台操作系统来说，具体的作用就是数据处理与分析，能够实现历史数据查询，然后将数据录入到系统内。道路工程建设中进行检测，技术人员能够随时进行检测车行进速度的控制，由于电磁波有着较高的特殊性，所以很多情况下该工作在3 h左右。利用处理系统和远程控制系统联合作用，可以快速的掌握所需要探测的数据信息，然后能够直接将道路的剖面图和三维图直接显示在显示器中，利用这些操作之后可以给工作人员处理施工的问题起到一定的促进作用。

3 实例分析

3.1 工程概况分析

本文以某桥梁桩基础距离地表17米底部使用地质雷达来实施岩溶发育检测作为案例进行分析，具体就是通过地质雷达检测中的点测方式，在检测中需要按照检测实施点测，在点测中要进行两圈运行，从外到内逐步进行。

3.2 现场检测及使用设备

地质雷达（GPR）在进行检测的过程中，所应用的地质雷达检测技术主要的目的就是利用该技术掌握介质特性、工程标准等，然后明确具体的线路布置、标尺设定，以最佳的观测方式、选择合适的测量技术等，能够保证各项数据能够准确的记录。当前应用比较普遍的双天线地质雷达检测方式就是剖面法与宽角法，下面将做具体的分析。剖面法这是发射天线（T）和接收天线（R）根据系统设定的固定间隔距离来按照规定的线路实施同步移动检测，反射与接收天线在移动一次后就能够得到一项数据记录。在发射与接收天线同步移动的过程中，能够获得了一个个的记录组合形成的探地雷达时间剖面图。横坐标就是天线在衬砌表面测线的位置，纵坐标则是雷达脉冲从发射天线经过了衬砌位置上的界面反射出来的接收天线双程走时。该方式在检测完成之后，能够准确的掌握测量位置上的下部衬砌表面的各个反射面所产生的变化形式[2]。

地质雷达技术实施桥梁衬砌表面质量检测时，应用是其内部构造与围岩部位的电性差异所得到的检测结果。因为衬砌的位置上构造和围岩中都包含固、液、汽三相，不同材料的内部结构是不同的，然后就能够形成了不连续的雷达波反射界面。在雷达波向下传播过程中，在经过这些界面的情况下，会形成了不同方式的反射，能量也会发生变化，被吸收或者衰减，而检测之后主要是掌握波形、波阻变化方面。通过分析和掌握回波的特征变化，能够真实的反映出衬砌内部构造与围岩特点，还能够了解病害问题。进行检测时，主要是通过把雷达天线直接紧贴衬砌表面，然后沿着天线连续移动，利用打标的方式来确定位置，雷达主机的目的就是准确记录各个测量点的时间、深度、振幅值等数据，然后可以形成连续雷达剖面。本文所举案例的桥梁衬砌表面检测应用的是美国·GSSI公司生产的SIR-2000型便携式地质雷达，该设备为当前世界中所应用的技术水平最高的瞬态无载波脉冲雷达，能够实现大范围的检测，分辨率也比较高，有着较强的穿透力，同时可以实现快速、精准的成像与数据处理，能够直接实现全部透视扫描，从而可以掌握被检测物体的缺陷、地质条件、空洞等方面，有着较高的检测效果。本文桥梁中所使用的天线如下：400 MHz整体式屏蔽天线。

3.3 数据采集

首先信号采集环节，要保证桥梁的桩基侧面的平整度达到标准的要求，能够确保天线在探测环节可以根据需要移动，同时移动的过程中都会和被测表面是紧密贴合的，能够保证信号采集顺利实施。其次，信号采集环节，要随时根据检测工作的需要来进行干扰信号的记录，能够保证信号达到有效性，此外，干扰信号记录时应该明确其与测线的位置关系，能够明确其给检测所产生的影响。最后天线移动的过程中，应该根据技术标准实施必要的打码操作，以确保其位置的精确度合格。需要注意的是，在进行数据采集的环节，对于获取的数据要进行二次复核，保证数据的采集具备针对性以及完整性。

3.4 数据处理

从桩基底位置上的岩体有着较高复杂性分析，具体就是在介质中进行电磁波反射与吸收方面会存在一定的差异，同时外部因素会造成干扰和影响，进而导致信号接收的过程中，雷达波在振幅与波形的判断中并不能达到准确性的标准，所以此时会在信号的处理结束之后，才能掌握必要的信息。首先应该根据需要加入必要的增益调节。基于此，应该在系统中设置自动或者手动的方式来实现增益控制，利用这种方式能够准确的进行介质的吸收，然后能够有效的抑制和消除杂波的影响[3]。这种情况之下，增益点的主要作用就是其能够实现放大倍数，主要是反映在记录线的不用时段，能够确保信号可以明确的反映出来。但是点与点的增益是利用线性变化所能够体现出来的，就能够有效的避免了反射中所出現类似强反射的情况。针对于增益所发生的变化应该做好措施进行平滑度的控制，使得增益达到稳定性的标准，能够确保信号输出符合要求。

其次应该采取措施进行滤波的处理。因为信号反射环节，高频信号与低频信号都会对反射信号造成一定程度范围内的干扰和影响，因此，这就要结合实际所产生的滤波来实现高低频信号的处理，然后能够避免造成信号干扰严重的情况。一般情况下，滤波主要包含垂直与水平滤波的形式。垂向滤波通常也会分为高低通两种形式，高通频率是利用天线频率的1/5～1/6，如果信号在这个参数值以上，就表示信号通是非常顺利的。而低通频率来说，能够将其设定为天线频率的2～3倍，只要是保证其低于该参数范围内，就能够顺利的通过。对于水平滤波来说，是利用水平平滑与具体背景提出方式，这样会给环境、仪器的背景等方面产生一定的抵御性。需要注意的是，在进行雷达检测技术应用的时候，当数据处理的阶段中，需要根据桥梁项目的实际情况，合理的对数据进行整理归档分析，从而保证数据的真实性以及符合性满足相关检测要求。

3.5 雷达图像分析

地质雷达剖面图像是进行地质雷达信息解释和分析的基础条件，只有准确的进行雷达图像的判定，才能保证最终的结果更加的真实和准确，也是保证桥梁工程检测结果准确性符合要求的基础条件。要想保证雷达剖面图中识别与掌握准确的反射波，主要是通过介质中相应的电信号差异来实现。而在实际中，雷达剖面图的识别就是利用相应的同相轴来进行确定的，在实施断裂带的识别中，是应用在剖面图中明确了一条走势相同的曲线，但是在软弱岩层或者岩溶洞的条件下进行判断是依据大范围内比较小的抛物线来进行的，并且此时的波形与周边环境都会有明显的差异。在雷达图像的判断与读取环节，会存在有异常信号的影响，此时应该综合进行各个方面的分析，了解地质信息，同时能够根据各个方面的信息综合分析与判断之后能够得出最终的结论，使得检测结果更加的真实和准确，满足当前的工程检测标准和要求。

3.6 检测结论

在本文的桥梁中进行雷达检测，总计检测了5条线，总计检测的线路长度达到了327米。地质雷达检测完全是按照我国的国家标准和行业规范来进行，同时也考虑到该桥梁的设计方案要求，具体的检测结论主要是如下几个方面：

（1）桥梁工程的衬砌厚度检测电枢合格率应该在90%以上才能判定符合标准。

（2）桥梁的钢架符合《桥梁工程施工验收质量验收标准》，其中DK481+726-DK481+760钢架分布不能达到均匀性的标准，其他的各个部分均达到技术标准要求。

（3）桥梁衬砌背后回填密实度检测点数误差不足10%，可以达到技术标准要求。

4 注意事项

（1）因为雷达检测主要是通过电磁波来实现，所以检测介质的介电常数会给检测结果产生直接的影响，比如检测介质内的含水量有着明显差异，也会导致介电常数变化比较大，直接导致晴天、雨天的检测结论一致，甚至偏差可以超过20%，所以检测中确定含水率是极为重要的参数，要提起足够的重视。

（2）天线的选择是非常重要的工作，要结合具体的检测桥梁实际情况确定合适的天线，不仅可以保证检测的数据精度合格，还能够保证检测的工作效率，以达到道路桥梁检测的标准和要求。

5 结语

综上所述，桥梁工程的建设施工环节，最为重要的就是工程质量的管控，这不仅关系到企业的经济效益，同时还会影响人们的生命健康。因此，要加强道路桥梁的质量控制。探地雷达是技术非常先进的现代检測技术，是当前工程领域中极为重要的技术，同时也是无损检测技术的分支，所以被广泛使用到工程领域内。基于此，要做好雷达技术的研发和应用，为我国基础设施建设质量提升和顺利实施提供基础，促进经济与社会的稳步发展。

参考文献：

[1]谭兆.地面干涉雷达测量地铁屏蔽门方法研究[J].铁道勘察，2017，43（04）：11-14.

[2]周文明，甘俊，石德斌，等.地面干涉雷达（IBIS）在高速铁路变形监测中的应用分析[J].铁道勘察，2017，43（06）：21-23.

[3]谢润.非接触式雷达IBIS-S遥测系统在桥梁挠度影响线监测中的应用研究[J].华东公路，2019，42（01）：99-102.