在道路結(jié)構(gòu)體系中,自上而下依次是面層(厚度約15厘米)、基層(厚度約30厘米)、墊層(厚度約25厘米)以及路基。公路路基會因多種因素而出現(xiàn)問題,比如人類的地下作業(yè)活動,像采礦、開挖地鐵等;路基下方存在不良地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)病害;地基土較為軟弱;回填土壓實度欠佳;承載力不足;地下管線發(fā)生滲漏;地下水入侵等。這些因素會致使路基土質(zhì)疏松,地層產(chǎn)生過量沉降,進而逐步形成脫空、空洞以及裂縫等路基病害。而公路路面在車輛荷載的反復(fù)作用之下,也會慢慢受損,出現(xiàn)開裂、翻漿現(xiàn)象,嚴(yán)重時甚至?xí)蚴Х€(wěn)而坍塌、沉陷。正因如此,道路路基質(zhì)量檢測愈發(fā)受到建設(shè)方、監(jiān)理方以及設(shè)計人員的高度關(guān)注。
過去,探測道路路基病害主要采用鉆孔或開挖的方式,也就是在路面鉆孔取芯來探測。這種方法最大的優(yōu)勢在于直觀,但缺點同樣突出:其一,會對路面造成一定程度的破壞;其二,只能通過個別點位來推斷整體情況,檢測精度不高,難以精準(zhǔn)確定病害的形態(tài)與分布范圍,無法全面評估路基質(zhì)量;其三,檢測速度緩慢,周期漫長,既耗費時間又消耗人力。
與之相比,運用探地雷達技術(shù)來探測道路路基病害,具有傳統(tǒng)方法所不具備的優(yōu)點。例如,探地雷達不會對路面造成破壞;擁有極高的分辨率,檢測質(zhì)量可靠;能夠快速移動、快速采樣并且實時顯示,工作效率大幅提升。
自20世紀(jì)90年代中期起,國內(nèi)外的工程技術(shù)人員便在利用探地雷達技術(shù)進行道路路基質(zhì)量檢測方面展開了一系列研究與探索,包括瀝青層厚度檢測、公路基層和路基質(zhì)量檢測以及路基病害(諸如路基下沉、翻漿、孔洞、軟弱體、裂縫等)檢測等多個領(lǐng)域。近些年來,我們借助探地雷達技術(shù),針對道路路基病害探測開展了諸多研究與實踐工作,收獲了頗為理想的檢測成果。
在道路路基病害檢測過程中,探地雷達一般會使用100至900MHz的屏蔽天線。然而,當(dāng)需要探測埋深較大(超過20米)的溶洞或者地下采空區(qū)時,通常會選用十幾至幾十MHz的棍狀組合天線(MLF)。雷達測線的布設(shè)一般沿著公路路面進行,線距和點距需依據(jù)工程性質(zhì)以及探測對象的幾何形態(tài)來確定。在實際探測時,要依據(jù)現(xiàn)場測試信號的質(zhì)量,合理選擇時窗、增益大小以及疊加次數(shù),以此消除各類電磁干擾,從而獲取更為理想的測試效果。
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