地质雷达检测箱梁病害技术

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1、1O桥梁检测与加固2010年第1期地质雷达检测箱梁病害技术罗改霞(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：探讨地质雷达的工作原理及数据处理的过程，质中检测时(如在隧道检测中)，围岩的不均匀形态通过对某箱梁的检测，确定损伤混凝土结构中的缺陷位置、应限制在一定范围之内，以免检测对象的响应淹没保护层厚度以及钢筋位置。在围岩形态变化之中而无法识别。关键词：混凝土结构；箱形梁；病害检测；测试技术根据上述原理，可用地质雷达仪探测混凝土中的钢筋位置、保护层厚度以及混凝土空洞、不密实、裂缝等缺陷的位置、深度和范

2、围。1地质雷达检测原理地质雷达(GroundPenetrating／ProbingRa—2雷达数据处理dar，简称GPR)是一种利用不同物体的不同电磁特性对地下或物体内不可见的目标体或界面进行定位雷达数据处理的目的是压制随机的和规则的干的电磁探测技术，是目前桥梁、隧道工程检测中兴起扰波，最大限度地提高雷达剖面的信噪比，提取电磁的一种新的检测方法。回波等各种有用参数，用来解释不同介质的物理特检测时雷达天线向混凝土结构内部发射电磁征。如基于频率不同产生的改善应用于各种反褶积波，由于结构内部的混凝土、钢筋、空气和水分的介技术，确定

3、性反演滤波、递归滤波、最小平方滤波和电常数各不相同，使电磁波在不同的介质界面处发子波处理等。数据处理的另一目的是将数据元素重生反射、折射或绕射，其回波信号由混凝土表面的天置以补偿由于来自不同方向的反射迭加产生的空间线接收，由雷达主机对回波信号的时间、振幅的变畸变，如偏移处理等。雷达数据处理过程示意见化、频率的衰减等信息进行处理分析，据此确定反射图1。体的物理性质、目标大小及其具体方位。圈电磁波在混凝土中的传播速度为：豳t—cj诂式中，C为真空中电磁波的传播速度(0．3m／ns)．Er文件巡视、预处理为混凝土的介电常数(通常为

4、6～10)。根据电磁波发射至反射波返回的时间差t，计算出界面距表面的深度==tv／2。首先，检测对象所附存的地质条件和埋深是影响地质雷达检测效果至关重要的因素。如果检测对象所处深度超出雷达系统检测距离，则不能用地质雷达进行有效的检测。其次，检测对象的几何形态，不好处理效果包括高度、长度、宽度等也影响检测的效果，因为检＼／l好测对象的几何尺寸决定了雷达系统可能具有的分辨图形分析编辑率，关系到天线中心频率的选择。再者，被检测对象图形修饰注释的导电率和介电常数等将影响对能量反射或散射的嘀识别。此外，在检测区域不应存在大范围的金属构

5、件和无线电射频源，以避免外界的干扰。在岩石介图1雷达数据处理过程示意收稿日期：2009-0409作者简介：罗改霞(1982～)，女，助理工程师，2009年毕业于武汉理工大学土木工程专业，工学学士。第4期地质雷达检测箱梁病害技术3工程实例某4O．7m简支箱梁采用移动模架现浇法施工，因操作失误移动模架过孑L时碰撞已浇箱梁，造成端头腹板破损。为评估碰撞对箱梁结构的影响，正确获知撞损处混凝土质量和病害位置，应用地质雷达对结构进行检测。测区I左部雷达图像1．001．502．002．503．O0根据现场调查结果，检测主要针对腹板受损区域

6、，为此在箱梁端部划定测区I和测区Ⅱ，雷达扫描测线在测区内呈纵向平行排布，线间距为20crn，见图2。测线图4测区I右部雷达图像O25目／∞m的色∞旨＼／mw一“●、∞驰∞一。*～一0．00图2测区及雷达扫描测区示意考虑到能以大的分辨率检测受损区域的混凝土质量，使用SIR-3000型地质雷达和1．5GHz高频天线进行检测。现场检测时采用连续采集模式进行：将雷达天线在混凝土结构表面沿测线均匀缓慢前行，采集混凝土介质的电磁波反射信号，以此判定图5测区Ⅱ左部雷达图像结构内部的混凝土质量情况。0．501．001．502．002．503

7、．004检测结果雷达原始波形须经过有效的数据处理后才能得到检测结果，采用ADAN6．0处理软件，通过切除首尾段、方向调整等工作，根据分析处理目的，对有效数据进行谱分析、滤波(压制干扰信号，提高数据的信噪比)、反褶积(压制多次反射波，提高信号分辨图6测区Ⅱ中部雷达图像较好，无明显缺陷；图像中反映钢筋的弧线存在差率)和小波变换(增强相关性较好的弱信号)，反复使用不同参数进行处理，同时根据介电常数，通过时深异，可判断该测区下部的钢筋直径比中问和上部稍转化，最终达到层位、缺陷清晰可见的效果。小，故形成钢筋间距和保护层厚度上的差异。图

8、3和图4分别为箱梁腹板测区I左部和右部图7为箱梁腹板测区Ⅱ右部的雷达图像，图像中的雷达图像，从图中均可看出图像连续，未见异常反显示出1条反应强烈的直线(图7中圈注)，疑似存在射，说明混凝土质量较好，无明显缺陷；检测区域钢1根与测线重叠的钢筋，且该钢筋由下至上保护层筋保护层厚度基本保持均匀，