一种基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度确定方法与快速维
修方法
技术领域
[0001] 本
发明属于路基路面检测与养护维修技术领域，尤其涉及基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度确定方法与快速维修技术。
背景技术
[0002] 目前对于公路路面裂缝病害的检测，大多还是靠传统的钻孔取芯法，其优点是直观，缺点是对公路的破坏性冲击作用，频度低、速度慢、不能形成紧密的连续检测、评价代表性不强、难以全面地发现
质量隐患，从而不易达到理想的检测目的。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于针对路基路面裂缝检测中存在的问题，提出路面裂缝宽度、深度检测新技术，实现了对路面裂缝宽度和深度的快速、无损、连续检测，选择合适的注浆材料，估算注浆量，以便于养护维修人员及时采用合理、科学的养护措施，避免注浆材料的不必要浪费。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0004] 一种基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度确定方法，包括如下步骤：
[0005] S1.采用探地雷达对路面裂缝进行检测获得雷达
波形图像，将雷达波形图像转
化成灰度图像；
[0006] S2.按照分析灰度图像的幅值大小判断路面裂缝宽度，灰度图像幅值越大，裂缝的宽度越大；
[0007] S3.分析灰度图像的反射
信号，判断反射信号出现异常的
位置，确定裂缝的发展层位、裂缝的深度；
[0008] 其中，所述S1中所述探地雷达利用高频
电磁波以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，经地下
地层或目的体反射后返回地面，为地面接收天线所接收，通过对接收波场的成像分析，获取地下目标的探测图像；所述高频电磁波的主频为10M-1000M。
[0009] 进一步的，雷达波形图的振幅越大，
颜色越深。
[0010] 进一步的，幅值大小与所述路面裂缝宽度之间的相关关系为：
[0011] D＝0.0002A-2.047，其中D为裂缝宽度，单位是mm；A为幅值。
[0012] 进一步的，一种基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度的快速维修方法，包括如下步骤：
[0013] A1.利用探地雷达裂缝宽度、深度的确定方法，确定裂缝的宽度和深度；
[0014] A2.根据裂缝的宽度选择注浆材料的配比，确定注浆材料；
[0015] A3.根据裂缝的宽度和深度计算注浆材料的注浆量，实际注浆量大于计算的注浆量，防止裂缝周边存在的次生病害注浆不到的情况；
[0016] A4.沿裂缝开裂方向每50m打注浆孔注浆，根据计算的注浆量控制注浆材料的注射速率；注射完成后，将注射枪从注浆孔退出，并采用封孔材料封闭注浆孔，防止注浆材料发泡、膨胀从注浆孔溢出，削弱注浆效果；
[0017] A5.利用探地雷达对注浆后的裂缝进行检测，确定注浆效果，如果不满足要求，则进行补注。
[0018] 进一步的，所述深度的计算公式是： 其中，t是脉冲波行程所用时间，单位是s；x是剖面宽度，单位是m；z是裂缝深度，单位是m；v根据公式 计算得出，其中c是光速，ε是地下介质的相对
介电常数值。
[0019] 进一步的，根据裂缝宽度的大小选择注浆配比。
[0020] 进一步的，次生病害的类型通过雷达波形图像判断而来，所述次生病害的面积通过雷达波形图像计算而来。
[0022] 综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0023] 1.与
现有技术相比，本发明不需要钻孔取芯，实现了对路面裂缝宽度、深度的快速、无损、连续检测。针对裂缝宽度选用不同配比的注浆材料，对裂缝的适用性极强。同时，通过对注浆量的估算，避免了注浆材料的不必要浪费；采用自制的封孔材料对注浆孔进行封闭，防止注浆材料发泡后溢出，提升了注浆效果，具有良好的社会效益和经济效益。该发明将探地雷达
无损检测技术与裂缝的注浆修补相结合，为
沥青路面裂缝的快速检测与养护维修提供了科学、先进、经济、可靠的成套技术；
[0024] 2.反射信号出现异常的原因为：路面结构层出现裂缝时，裂缝中混入空气，产生介电常数差异；裂缝上下发展，因此竖向反射信号出现异常，本发明利用这一特点，根据反射信号的异常判断裂缝的深度，快速高效且结果准确。
附图说明
[0025] 图1是裂缝宽度与幅值关系图。
具体实施方式
[0026] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0028] 结合汾灌高速路面结构，通过现场调查选取了四段进行雷达检测，具体操作步骤如下：
[0029] S1.采用探地雷达利用主频为10M-1000M的高频电磁波以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，经地下地层或目的体反射后返回地面，为地面接收天线所接收，通过对接收波场的成像分析，获取地下目标的雷达波形图像，将雷达波形图像转化成灰度图像；
[0030] S2.按照分析灰度图像的幅值大小判断路面裂缝宽度，灰度图像幅值越大，裂缝的宽度越大；
[0031] S3.分析灰度图像的反射信号，判断反射信号出现异常的位置，确定裂缝的发展层位、裂缝的深度；
[0032] 测试结果如下表：
[0033] 表1汾灌高速路检段落选择情况
[0034]
[0035] 通过现场取芯对该检测结果进行验证，验证结果如下表：
[0036] 表2现场取芯验证测试结果
[0037]
[0038] 由上可知，高速公路的雷达图像信号与现场取芯结果相关性良好，说明通过雷达图像可较为准确的判断路面内部存在的隐性问题，并可以通过异常信号的振幅、范围大小判断隐性问题存在的层位及严重程度。
[0039] 实施例2.不同高速公路的病害检测
[0040] 采用与实施例1相同的检测方式，在沪宁、镇溧、宁杭、宁宿徐、沿海等高速选取探地雷达图像中路面内部出现异常信号的段落进行取芯验证，验证结果如下表：
[0041] 表3不同高速公路病害雷达检测结果
[0042]
[0043] (1)宁沪方向K240+220处取芯验证(松散)
[0044] 雷达
图像分析：
基层下部反射信号较强烈，出现了倾斜的加强同相轴，且正负起跳反复，有一定的深度，初步判断基层下部均出现了严重的松散。
[0045] 该处取芯芯样描述：
面层完好，基层下部严重松散，基本不能成型。
[0046] 根据以上雷达图像的分析及芯样描述可知，基层下部出现的倾斜同相轴，且正负起跳反复，与芯样中基层下部严重松散状况基本一致。因此该处雷达图像能够较为准确的反映路面结构内部的情况。
[0047] (2)宁沪方向K240+230处取芯验证(孔隙多)
[0048] 雷达图像分析：基层内部点状反射信号加强，初步判断基层内部孔隙多不密实。
[0049] 该处取芯芯样描述：基层孔隙偏多。
[0050] (3)镇溧方向K84+050处取芯验证(松散)雷达图像分析：基层底部反射信号较强烈，且同相轴较为杂乱，初步判断基层内部均出现了松散。
[0051] 该处取芯芯样描述：基层底部松散。
[0052] (4)宁杭方向K2144+126处取芯验证(孔隙偏多、松散)
[0053] 雷达图像分析：底基层内部点状反射信号加强，初步判断基层内部孔隙多不密实；底基层底部反射信号反复震荡，初步判断底基层底部出现松散。
[0054] 该处取芯芯样描述：底基层孔隙偏多，底部松散。
[0055] (5)宁杭方向K2144+308处取芯验证(裂缝、松散)
[0056] 雷达图像分析：面层与基层、基层底部层间均出现了十分强烈的反射信号，可初步判断面层与基层之间分离，基层底部可能松散。
[0057] 该处取芯芯样描述：横缝贯穿面层，面层与基层分离，基层底部松散。
[0058] (6)徐淮方向K112+418处取芯验证(裂缝、孔隙多)
[0059] 雷达图像分析：面层内部有明显的信号加强，基层内部点状反射信号加强反复震荡，初步判断基层内部孔隙多不密实。
[0060] 该处取芯芯样描述：芯样完好，横缝深度延伸到上面层2.0cm处，上基层表面有大量孔隙。
[0061] (7)徐淮方向K111+008处取芯验证(层间分离、基层松散)雷达图像分析：面层与基层之间有明显的信号加强，基层内部点状反射信号加强，基层底部反射信号反复震荡，初步判断面层与基层分离，基层孔隙较多，基层底部松散。
[0062] 该处取芯芯样描述：面层与基层分离，可看到面层与基层间的玻纤格栅，上基层表面有孔隙，底部松散严重。
[0063] (8)通连方向K1043+728芯验证(无隐性病害)雷达图像分析：雷达反射信号正常，无特别现象。
[0064] 该处取芯芯样描述：芯样完好。
[0065] (9)通连方向K1043+724处取芯验证(层间分离、裂缝、松散)雷达图像分析：沥青面层与基层、基层底部层间均出现了十分强烈的反射信号，可初步判断面层与基层之间分离，基层底部可能松散，同时考虑到此处为横向裂缝，可判断基层存在裂缝的可能性；
[0066] 该处取芯芯样描述：面层与基层分离，面层有贯穿裂缝，基层上部有裂缝，底部松散。
[0067] 根据以上雷达图像的分析及芯样描述可知，在不同高速公路上雷达图像中所反映的病害与取芯后描述的问题基本一致，说明雷达图像能够较为准确的反映路面结构内部问题。
[0068] 实施例3.通过雷达检测对裂缝宽度进行计算
[0069] 以沪宁高速公路为例，其具体操作步骤如下：
[0070] (1)采用探地雷达对路面裂缝进行检测获得雷达波形图像，将雷达波形图像转化成灰度图像；
[0071] (2)分析灰度图像的幅值，按照幅值大小判断路面裂缝宽度，根据公式D＝0.0002A-2.047计算裂缝宽度，其中D为裂缝宽度，单位是mm；A为幅值；
[0072] 检测结果如下表：
[0073] 表4基于雷达探测裂缝宽度计算结果
[0074]
[0075] 通过现场取芯对雷达检测值进行验证，其验证结果如下：
[0076] 表5现场取芯验证结果
[0077]
[0078]
[0079] 根据以上验证结果可知，雷达检测方法对裂缝的宽度以及裂缝平均影响范围的计算值与现场取芯的检测值基本一致，充分说明本发明提供的雷达检测裂缝宽度的方法具有良好的实用性。
[0080] 实施例4.一种基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度的快速维修方法[0081] 具体选择汾灌高速公路为例，一种基于探地雷达的路面裂缝宽度、深度的快速维修方法包括如下步骤：
[0082] A1.利用探地雷达裂缝宽度、深度的确定方法，确定裂缝的宽度和深度；
[0083] A2.根据裂缝的宽度选择注浆材料的配比，确定注浆材料；
[0084] A3.根据裂缝的宽度和深度计算注浆材料的注浆量，实际注浆量可以略大于计算的注浆量，防止裂缝周边存在的次生病害注浆不到的情况；
[0085] A4.沿裂缝开裂方向每50m打注浆孔注浆，根据计算的注浆量控制注浆材料的注射速率；注射完成后，将注射枪从注浆孔退出，并采用封孔材料封闭注浆孔，防止注浆材料发泡、膨胀从注浆孔溢出，削弱注浆效果；
[0086] A5.利用探地雷达对注浆后的裂缝进行检测，确定注浆效果，如果不满足要求，则进行补注。
[0087] 深度的计算公式是： 其中，t是脉冲波行程所用时间，单位是s；x是剖面宽度，单位是m；z是裂缝深度，单位是m；v根据公式 计算得出，其中c是光速，ε是地下介质的相对介电常数值。
[0088] 其具体结果如下表：
[0089]
[0090]
[0091] 针对其中1.4序号裂缝宽度小于0.2mm的裂缝，由于裂缝狭窄选择
水溶性聚
氨酯类注浆材料，具体组分是：
多异氰酸酯30-50份、环
氧乙烷
树脂50-80份、水35份、三乙胺5-10份、蒙脱石3-7份、叠氮化钠3-7份，水溶性聚氨酯注浆材料的
浆液粘度低，可注性好，容易进入微细孔隙的地层内，蒙脱石的粒径小，与叠氮化钠复配，可形成更好的晶粒，使注浆材料
固化后黏结
力强，强度高。
[0092] 针对其中序号2.3.5裂缝宽度在5-10mm之间的裂缝病害，由于裂缝较宽，且雷达检测结果此类裂缝常伴随着次生病害，因此选择
丙烯酸盐化学
灌浆材料，其具体组分是：丙烯酸镁50-70份，丙烯酸
钙20-30份，过
硫酸钠10-15份，
硫代硫酸钠5-10份，聚
碳酸酯20-15份，水30-50份，该类注浆材料具有固化后强度高，聚碳酸酯的渗透性好，对裂隙面有较强的粘结力，能够防止次生病害的发生。
[0093] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本
说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的
修改，但只要在本发明的
权利要求范围内都受到
专利法的保护。
