TCCTAS 151-2024 公路沥青路面结构内部状况三维探地雷达快速检测规程

ICS93.080CCSP66团 体 标 准T/CCTAS151—2024公路沥青路面结构内部状况三维探地雷达快速检测规程Technicalspecificationforinternalconditionrapiddetectionusing3Dgroundpenetratingradarforhighwaypavementstructure2024-10-30发布 2024-10-30实施中国交通运输协会  发布T/CCTAS151—2024目次前 言 I范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1基本规定 2检测设备 3设备组成 3功能要求 3技术指标 4检测准备 5工作准备 5检测参数选择 5现场检测 6数据处理 6数据处理方法 6图像解释 7状况评价 8评价方法 8结构内部状况指数 8层间状况系数 9报告编制 9附录A（资料性）典型雷达特征图像实例 10附录B（资料性）探地雷达检测报告示例 15附录C（资料性）路面结构内部病害明细表 17T/CCTAS151—2024T/CCTAS151—2024II前 言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国交通运输协会交通工程设施分会提出。本文件由中国交通运输协会标准化技术委员会归口。本文件起草单位：河海大学、长沙理工大学、武汉光谷卓越科技股份有限公司、江苏现代工程检测有限公司、青岛中电众益智能科技发展有限公司、江苏高速公路工程养护技术有限公司、山东省交通规划设计院集团有限公司、甘肃省交通设计院勘察设计院股份有限公司、重庆高速工程检测有限公司、江苏众智路达交通科技有限公司、信尔达工程科技（甘肃）有限公司、中路高科交通检测检验认证有限公司、江西省公路工程监理有限公司。本文件主要起草人：于新、朱浩然、徐志、曹民、孙兆峰、张浩浩、李涛、张富奎、张伟、樊云龙、卢毅、郭福强、孟乐乐、丁婷婷、李彦伟、许长城、马辉、刘贤麟、董晨、马东升、魏国访、皮宇航、胡天翔、李全忠、王成亮、李文瑞、聂磊晶、徐真。T/CCTAS151—2024T/CCTAS151—2024PAGEPAGE10公路沥青路面结构内部状况三维探地雷达快速检测规程范围本文件规定了公路沥青路面结构内部状况三维探地雷达快速检测中的基本规定、检测设备、检测准备、现场检测、数据处理、状况评价及报告编制等内容。本文件适用于公路沥青路面结构内部状况快速检测及评价。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T26764多功能路况快速检测设备JJG(交通)124公路断面探伤及结构层厚度探地雷达JTG3450公路路基路面现场测试规程JTG5210公路技术状况评定标准术语和定义下列术语和定义适用于本文件。三维探地雷达快速检测3Dgroundpenetratingradarrapiddetection采用具有快速检测功能的三维探地雷达系统，在不影响公路正常交通通行条件下对路面进行的内部状况检测。

天线带宽bandwidthofantenna天线工作的频谱宽度，通常为最大功率（中心频率）衰减3dB范围内最高和最低频率之时窗timewindow电磁信号在探测对象中双程旅时的时长，体现了拟探测的最大深度。振幅amplitude探地雷达接收天线接收到的电磁波的幅度值。有效探测宽度effectivedetectionwidth表征探地雷达系统单次扫描能够覆盖的路面横断面宽度。有效探测深度effectivedetectiondepth信号能够传播到地下目标并返回后可被接收天线有效接收的最大深度。结构内部状况指数internalstructureconditionindex（ISCI）用于综合评价路面结构内部状况的指标。路面内部破损率internaldistressratioofpavement（IDR）各类路面内部病害的累计面积与路面检测面积之比，用百分率表示。层间状况系数interlayerconditioncoefficient（ICC）用于评价路面面层与基层（或上基层与下基层）之间状况的指标。基本规定所用的三维探地雷达设备及相关检测仪具设备应符合JJG124的规定。 检查路段环境应符合下列要求：a）气温在-30℃~40℃范围内；b）c）路面宜清洁、平整、干燥，无大块凸起物，无严重坑槽、跳车病害；d）周围应无影响设备正常工作的强电磁干扰信号。检测流程应按照图1执行。检测作业的其他要求应符合JTG3450的规定。图1三维探地雷达检测流程图检测设备设备组成三维探地雷达系统应包括雷达主机、阵列天线、采集触发系统、定位系统、数据采集系统、数据处理解释系统及三维探地雷达挂载结构等模块。探地雷达按信号调制方式可采用时域脉冲式或频率步进式。时域脉冲式探地雷达中心频率宜为800MHz~1200MHz之间；频率步进式探地雷达带宽范围宜为500MHz~2000MHz。阵列天线按耦合方式可采用空气耦合式或地面耦合式。当用于路面结构层50cm深度以内的病害探测时，可采用空气耦合式，天线距路面高度宜为30cm左右；当用于路面结构层100cm深度以内的病害探测时，宜采用地面耦合式，天线宜尽量接近路面，增加探测精度和分辨率，天线与路表高差一般不宜超过5cm。采集触发系统宜采用距离触发模式。定位系统宜采用定位设备实时测量模式，也可采用定位设备+惯性导航、定位设备+授时模块等测量模式。数据采集系统应包括采集参数设置模块、采集控制模块、数据监视模块、数据实时处理模块等。数据处理解释系统应包括三维数据处理与成像模块。雷达挂载结构应采用防碰撞和碰撞随动装置，保护探地雷达设备。功能要求三维探地雷达系统宜具有快速检测功能，在满足最小采样间隔的条件下，检测速度达到80km/h以上；三维探地雷达系统应具备实时采集、实时显示和保存雷达数据信息的功能，数据信息应包含：雷达电磁数据、定位数据、行进距离信息和打标桩号信息。数据采集系统应具备地图定位轨迹显示，设置检测路线、起终点桩号、检测方向、采样间距、车道位置、保存位置和显示方式等参数的功能，检测过程中能实时校准与核对里程桩号。数据采集系统应具备实时采集并显示单通道二维数据和多通道三维切片信息的功能，如图2示意图。有条件的情况下宜增加三维立体信息显示模块。图2三维探地雷达数据采集示意图数据处理解释系统宜具备静校正、零偏去除、增益、带通滤波、背景去除、反褶积、偏移归位等数据处理功能，可获得路面结构内部病害平面位置、空间尺寸、埋深等信息。数据处理解释系统宜具备病害圈定及注释、自动统计和病害信息卡自动生成导出等功能。技术指标三维探地雷达系统技术指标应符合表1的要求。表1三维探地雷达系统技术指标序号项目要求1通道数≥142每道最大采样点数≥2563检测速度（km/h）≥80.04行进方向采样间隔（cm）≤5.05有效探测宽度（m）≥1.56有效探测深度（m）≥0.87路面结构内部病害检出率≥90.0%符合GB/T26764规定8距离测量相对误差±0.05%9地理位置信息采集定位误差卫星信号覆盖良好时，平面偏位大于1m的测点比例不大于5.0%10空气中波速测量相对误差±5.0%符合JJG124规定11厚度测量误差厚度≤10cm时，mm±10.0厚度＞10cm时±10.0%12中心频率测量相对误差±15.0%13线性度≤2.0%检测准备工作准备现场检测前应按照5.1.2要求选择雷达天线并编制检测方案。现场准备工作包括路段环境检查、路段信息收集、设备安装与开机、距离标定、测线布设。路段环境检查应符合4.2的要求。路段信息收集应包括：a）路面结构层材料类型及厚度；b）养护信息；路面技术状况；桥梁、隧道等结构物桩号。设备安装与开机应符合下列要求：按照设备厂商提供的安装方法将雷达主机、阵列天线、采集触发设备、定位设备等安装牢固；检查设备各连接线安装无误；设备开机应预热，时间应不低于厂商规定。距离标定应符合下列要求：标定距离应不小于100m，误差应不大于0.05%；当承载车胎压变化明显或日平均气温变化超过15℃时，应重复此项标定。测线布设宜符合下列要求：a）测线应沿车道前进方向布设，按照图3要求执行；b）测线间距应不大于雷达有效探测宽度；c）测线布设应覆盖检测车道左右轮迹带之间的区域，宜完整覆盖检测车道。图3三维探地雷达测线布设示意图检测工作开始前，应进行检测方案技术交底和相关安全培训。检测参数设置检测参数设置包括时窗、采样间隔、相对介电常数等。宜根据探测深度和雷达波在介质中的传播速度确定时窗，按公式（1）计算：式中：T——时窗（ns）；�——加权系数，取�——探测目标深度（m）；

�=��

（1）�——电磁波在地下介质的传播速度（m/ns）。在满足行驶速度要求的前提下，宜尽量缩小采样间隔，不应大于5.0cm。相对介电常数宜设置为6～9，条件允许的情况下可按照以下步骤进行标定：a）100道的单道波数据采集；⋅⋅�2�式中：��——相对介电常数；

��

2（2）mm/s，取◊1；��——电磁波在结构层中的传播时间（ns）；�——结构层的厚度（mm）。设定最终的检测参数前应在已知路面结构型式和厚度的路段先进行测试试验，试验路段长度应不小于1km，根据信号质量确认探测效果是否满足要求，不满足时，应根据试验结果调整检测参数。现场检测现场检测应符合下列要求：检测过程中测线应与车道保持平行，应标记检测路段里程桩号、可疑干扰体等位置信息；检测过程中如遇到交通事故、道路障碍物、车辆故障等影响正常检测的突发情况时，应逐条记录；单条测线保存数据不宜大于3Gbits，并做好分类记录。数据采集结束后应按照下列要求进行数据检查：a）数据应完整，无丟道、信号中断、位置信息缺失等情况；b）数据应全面覆盖检测路段。应对大面积检测信号异常的路段进行复测，消除外界电磁干扰、定位信号异常对检测结果的影响。现场检测作业应采取安全保障措施，宜在检测车辆后方配备安全防护车进行防护。数据处理数据处理方法a）位置标记准确、无误；b）c）数据处理宜按照以下步骤进行：a）静校正：切除天线到路表之间的无效电磁信号，使各通道深度位置相同；b）零偏去除：去除雷达设备产生的固有直流低频分量，还原天线接收信号；增益：采用合适的增益曲线补偿探测介质衰减，凸显探测目标信号，增强图像特征；背景去除：去除雷达数据中耦合脉冲、表面反射、系统震铃效应等无效信号，消除图像固定位置的横向震荡条纹；带通滤波：宜选择带通滤波方式，滤除雷达数据中非主要频段信号及噪声，凸显主要频段信号，通常截取天线主频的1/4～2作为有效频率；滑动平均：通过多道数据叠加平均处理，减小雷达数据中随机噪声干扰。如需还原探测目标尺寸，可按照以下步骤进一步处理数据：反褶积：去除或减小信号传播时与路面结构相互作用导致的信号模糊和扩散，提高图像分辨率、还原探测目标信息；偏移归位：确定反射界面真实位置，还原探测目标尺寸。数据处理结束后，应均匀、随机抽取检测路段内不少于20%的雷达图像进行复核，复核应符合下列要求：a）对雷达电磁波单道波形的初至拾取、零点漂移现象进行复核；b）对雷达图像的干扰压制、增益等处理情况进行复核；对路面结构内部病害的显示情况进行复核；如存在未完成8.1.2所述数据处理流程及处理效果的情况，应重新进行数据处理。图像解释图像解释应符合以下要求：应结合检测路段的设计和养护资料；数据应提高信号的信噪比，突出有效反射波；分析可能存在的干扰体位置与雷达检测数据中异常信号的关系，区分有效异常和干扰异常；追索雷达图像上反射波同相轴的展布，对发生间断、错动、分叉、明显弯曲及反射波振幅明显变化的图像进行分析。路面结构的内部病害分为结构层间粘结不良、结构层内松散破碎及结构性裂缝三种类型，根据病害所在的结构层位细分为八项。切取不同方向的三维雷达数据形成雷达图像，包括水平剖面和纵横向垂直剖面。按照表2中病害图谱特征对病害类型进行解释，典型的内部病害雷达图像实例见附录A。表2路面内部病害类型及其雷达图谱特征病害类型结构层位雷达图谱特征Ι结构层间粘结不良面层与基层雷达纵剖面图谱在面层与基层或者基层各层之间同相轴不连续、出现高亮区域，且高亮区域主相位与雷达发射波同相，并可能伴随多次反射的现象，属于层间粘结不良病害。上基层与下基层下基层与底基层ΙI结构性裂缝（基层产生裂缝，包括横向和纵向）未贯穿面层雷达水平剖面图谱在面层或基层内部存在明显的一条区别于周围图谱的细长高亮条纹，属于结构性裂缝病害。贯穿面层ΙΙI结构层内松散破碎面层雷达纵剖面图谱在面层或基层结构层内部波形明显杂乱，面层与基层或者上下基层之间同相轴不连续、弯折，出现主相位与雷达发射波同相的高亮区域，属于结构层内部的松散、破碎。上基层下基层确定病害的位置、尺寸、层位等信息，并在雷达切片图像上进行标注。对于局部路段路面结构内部含水的情况，可根据实际检测需求，按照附表A.5开展图像解释和特征分析工作。图像解释后，应按照下列要求进行病害复测与取芯验证：根据定位系统或标记信息进行病害位置确定，采用同频率探地雷达进行复测，保证数据的一致性；沿道路方向的测线长度不宜小于病害沿道路方向长度前后各5m；确定病害范围后，选择并定位病害特征明显的点位，进行取芯验证；d）状况评价评价方法基本评价单元的划分应符合JTG5210的规定要求。评价指标包括结构内部状况指数和层间状况系数。路面结构内部病害按照8.2.3规定的类型进行分类统计。结构内部状况指数采用结构内部状况指数ISCI对路面结构内部状况进行评价，ISCI应按公式（3）至公式（5）计算：����=100−�0����1 （3）Σ0���=100×1

�0��1

（4）式中：�0——模型参数，采用�1——模型参数，采用0.37；

���=,×�� 5）��——第ijm2；�——路面检测面积（m2）；��ij；�,——第,�03类；�0——路面内部病害每类的总项数。表3路面结构内部病害权重序号路面内部病害权重,结构层位权重,�权重��1结构层间粘结不良（i=1）0.5面层与基层(j=1)0.5ω11=0.252上基层与下基层(j=2)0.3ω12=0.153下基层与底基层(j=3)0.2ω13=0.14结构性裂缝（i=2）0.7未贯穿面层0.7ω21=0.495贯穿面层1.0ω22=0.76结构内部松散破碎（i=3）1.0面层(j=1)0.35ω31=0.357上基层(j=2)0.4ω32=0.48下基层(j=3)0.25ω33=0.25在计算裂缝病害的面积时，取裂缝长度（m）乘以影响宽度（0.2m）换算成面积。同一位置存在多类病害重合时，应计权重最大的病害类型。对于结构层间粘结不良、结构内部松散破碎，各层位分别计算；对于结构性裂缝，根据贯穿程度，取相应权重。路面结构内部状况分为优、良、中、次、差五个等级，相应的等级划分标准应符合表4的规定。表4路面结构内部状况等级划分标准评价指标优良中次差ISCI≥90≥80，＜90≥70，＜80≥60，＜70＜60层间状况系数采用层间状况系数ICC对结构层间状况进行评价，ICC应按公式（6）和公式（7）计算：�0Σ�011��=1−�1�1��1�

（6）�0Σ�022��=1−�1�1��2�

（7）式中：���1——面层与基层之间的层间状况系数；���2——上下基层之间的层间状况系数；1��1——面层与基层之间的第j个结构层间粘结不良病害面积（m21�1��2——上下基层之间的第j个结构层间粘结不良病害面积（m21�2��1——贯穿面层的第j个结构性裂缝病害面积（m22�2��2——贯穿和未贯穿面层的第j个结构性裂缝病害面积（m22�算；3��1——下面层或上基层的第j个结构内部松散破碎病害面积（m23�3��2——上基层或下基层的第j个结构内部松散破碎病害面积（m23�A——路面检测面积（m2）；03类；�0——路面内部病害每类的总项数。ICC可作为路面结构力学计算中层间粘结系数取值时参考使用。报告编制检测报告应包括项目概述、检测内容与方法、数据分析与验证、状况评价、检测结论与建议、附件等内容。格式示例见附录B。数据分析应对内部病害类型、数量进行统计分析。状况评价应依据评价指标逐单元进行评价。附件应包括路面结构内部病害明细表，格式见附录C。图像应层位清晰、易于解读，图式、图例齐全。附录A（资料性）典型内部病害雷达图像实例路面无内部病害的雷达图像实例见表A.1。表A.1无内部病害的雷达图像实例探地雷达纵剖面图单道波形图芯样信息描述图谱解释：雷达纵剖面图谱层位无明显变化，未出现同相轴不连续，断层以及同相轴紊乱等病害特征，单道波形未出现振幅增强现象。芯样情况：芯样完整，粘结良好、无破损。路面结构层间粘结不良的雷达图像实例见表A.2。表A.2结构层间粘结不良的雷达图像实例探地雷达纵剖面图单道波形图芯样信息描述图像解释：雷达纵剖面图谱在上下基层层间位置出现主相位与雷达发射波同相的高亮区域，振幅明显增强。芯样情况：芯样上下基层层间分离。图像解释：雷达纵剖面图谱在面层与基层层间位置出现主相位与雷达发射波同相的高亮区域，振幅明显增强，同相轴出现不连续现象。芯样情况：芯样面层与基层层间分离。图像解释：雷达纵剖面图谱在面层与基层层间位置出现同相轴紊乱、不连续现象。芯样情况：芯样面层与基层层间分离。路面结构性裂缝的雷达图像实例见表A.3。表A.3结构性裂缝的雷达图像实例探地雷达水平剖面图单道波形图芯样信息描述图像解释：雷达水平剖面图谱中存在明显的一条区别于周围图谱的细长高亮条纹。芯样情况：芯样上基层存在贯穿裂缝，面层存在未贯穿裂缝，仅上面层可见。图像解释：雷达水平剖面图谱中存在明显的一条区别于周围图谱的细长高亮条纹。芯样情况：芯样上基层存在贯穿裂缝，面层（整个面层）存在贯穿裂缝，但面层与基层裂缝方向不对应。图像解释：雷达水平剖面图谱中存在明显的一条区别于周围图谱的细长高亮条纹。芯样情况：芯样沿着反射裂缝发展方向自下而上整体开裂，且面层与基层裂缝方向对应。路面结构层内松散破碎的雷达图像实例见表A.4。表A.4结构层内松散破碎的雷达图像实例探地雷达纵剖面图单道波形图芯样信息描述图像解释：雷达纵剖面图谱在上下基层层间位置同相轴不连续，上基层层内反射波杂乱，出现双曲线形状。芯样情况：芯样面层层内上下分离，上基层层底位置出现集料松散。图像解释：雷达纵剖面图谱在上下基层层间位置出现主相位与雷达发射波同相的高亮区域，振幅增强，同相轴出现弯折。芯样情况：芯样上基层层底位置出现集料松散。图像解释：雷达纵剖面图谱在上下基层层间位置同相轴不连续，出现主相位与雷达发射波同相的高亮区域，上基层层内反射波杂乱，出现双曲线形状。芯样情况：芯样上基层层底位置出现集料松散。路面含水率异常的雷达图像实例见表A.5。表A.5含水率异常的雷达图像实例探地雷达纵剖面图单道波形图芯洞信息描述图像解释：雷达纵剖面图谱在面层与基层层间位置存在高亮区域，且高亮区域主相位与雷达发射波反相。芯洞情况：面层与基层层间存在积水。图像解释：雷达纵剖面图谱在上下基层层间位置存在长段高亮区域，且高