DB13∕T 1750-2013 公路路基路面探地雷达检测规程

ICS93.080.01

P66

DB13

河北省地方标准

DB13/T1750—2013

公路路基路面探地雷达检测规程

2013-08-12发布2013-08-31实施

河北省质量技术监督局发布

DB13/T1750—2013

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由石家庄市质量技术监督局提出。

本标准起草单位：河北道桥工程检测有限公司。

本标准主要起草人:范威、张建强、董伯春、王鹏飞、倪立宾、程小玲、甄育红、邢然。

I

DB13/T1750—2013

公路路基路面探地雷达检测规程

1范围

本规程规定了公路路基、路面探地雷达检测术语、符号、基本规定、仪器设备、现场检测、参数的

计算、数据处理、检测报告等内容。

本规程适用于以探地雷达对道路路基、路面结构层检测及病害缺陷探查等方面检测,公路工程其它

部位雷达检测可参照本规程。

2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。

JTGF80公路工程质量检验评定标准

JTGE60公路路基路面现场测试规程

3术语和定义

下列术语定义适用于本文件。

3.1

探地雷达GroundPenetratingRadar，(简称“GPR”)

又称透地雷达、地质雷达，是一种能够发射和接收高频电磁波信号，并利用介质对电磁波的反射特

性，对介质内部的构造和缺陷进行无损探测的仪器。

3.2

时窗timewindow

探地雷达信号采集的时间范围。

3.3

有效异常effectiveanomaly

检测目标体(路基、路面)产生的异常。

3.4

干扰异常interferenceanomaly

检测目标体(路基、路面)体以外的其他因素引起的异常。

4基本规定

1

DB13/T1750—2013

4.1公路路基、路面探地雷达检测适用于：

a)路面面层厚度检测；沥青层分层变形、断裂、松散、层间离析检测；水泥混凝土板底脱空检测；

b)路面基层沉陷、断裂、松散破碎、高含水等病害探查；

c)路基脱空、沉陷、疏松、高含水等病害探查。

4.2对于旧路基层、面层病害的分析，根据实际检测中发现的空洞、不密实等问题，可以布置测网进

行检测。

5探地雷达测试系统

5.1探地雷达主机应具备以下性能

a)系统的信噪比大于120dB；

b)不低于8位的采样分辨率；

c)不低于16位的模/数（A/D）转换器；

d)具有信号迭加次数的选择功能；

e)最小采样间隔，不大于0.5ns（1ns=10-9s）；

f)点测量和连续测量功能；

g)手动和自动位置标记功能；

h)可连接不同频率的屏蔽天线或组合；

i)车载探地雷达扫描速率应不低于800扫/秒。

5.2所配置的探地雷达天线

根据所探测目标选择合适的雷达天线，可参考附录A。

5.3探地雷达应具有以下3种不同的测量方式

a)时间触发采集

b)距离触发连续采集

c)单点控制采集

5.4信息采集软件和数据处理软件应具有的功能：

测试系统软件包括实时采集软件和事后处理软件。其中，实时采集软件应具有参数调试、数据采集、

回放和快速输出功能；事后处理软件应具有道（剖面）编辑、背景消除、滤波去噪、自动增益、滑动平

均、层位追踪、异常标定和回放输出功能。

6芯样标定

6.1在开展检测工作前，应对相应中心频率的雷达天线、不同检测目的，进行取芯标定，确定出不同

界面对应的雷达反射波的图像特征。标定出各层或相近结构层集料的电磁波速或介电常数。在待测路段

内选择直观、典型的部位进行取芯。

6.2芯样标定方法：将雷达天线在需要标定芯样点的上方采样，钻芯取样，测量芯样的实际厚度，并

将厚度数据输入到计算机中，反算出路面材料的介电常数或者雷达波在材料中的传播速度。

2

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7现场检测

7.1安装雷达天线：将雷达天线安装牢固，并与主机正确连接。

7.2检查连接安装无误后，开机进行充分预热，预热时间不得少于规定的时间。

7.3设置样点数、采样频率，时窗，道间距，增益等参数。

7.4检测现场必须做好记录，包括记录测区、标段、测线号、测量方向、测线的起始桩号、天线类型，

并随时记录可能对检测产生电磁影响的其它构造物（如桥梁、涵洞、隧道等）及其位置。

7.5测线应根据检测目的和实际需求进行布设，根据需要可布设多条测线。

7.6采用距离触发连续采集方式时，应进行距离标定。

8参数的计算和确定

8.1垂直分辨率

垂直分辨率是垂直方向上可以划分的最薄层次，一般把波长的1/4作为其下限。

8.2水平分辨率

水平分辨率是可以分辨的地下最小目标的横向尺寸，与天线波束的覆盖区面积有关，覆盖面积又跟

目标的埋藏深度有关。天线波束的覆盖面积可由下式计算：

D

A…………（1）

K14

式中：

A—天线波束覆盖区半径；（m）

—探地雷达天线的中心波长(m)；

D—地表到反射面的深度(m)；

K—反射面以上介质的平均介电常数。

8.3测量时窗的确定

根据检测厚度及介质的相对介电常数，由下式来确定测量时窗：

2d

Tra…………（2）

0.3

式中：

错误！未找到引用源。—时窗长度(ns)；

d—目标体的厚度（或埋深）(m)；

a—调整系数，一般取1.5～2.0；

r—相对介电常数。

8.4采样率的确定

电磁波的一个周期内不少于2个点，可由下式确定：

3

DB13/T1750—2013

2kfTs103…………（3）

式中：

s—采样率(Hz)；

T—时窗长度(ns)；

k—调整系数，一般取5～10；

f—天线中心频率(MHz)。

8.5介质的介电常数确定

参照附录B或依据6.2芯样标定方法

8.6探地雷达波速的计算

探地雷达波波速有如下几种方法，可根据现场实际情况选择某种方法来进行计算：

a)已知介质的介电常数时计算探地雷达波波速：

c

v…………（4）

r

式中：

v—电磁波在介质中的传播速度（m/ns）；

c—电磁波在空气中的传播速度，取300m/ns；

r—介质的相对介电常数。

b)已知目标体埋深时，计算探地雷达波速：

2h

v…………（5）

t

式中：

—探地雷达波速（即电磁波的波速）（m/ns）；

h—已知目标体的埋深(m)；

t—探地雷达接收到的已知目标体所反射的电磁波的时间(ns)。

c)用共中心点法（CMP），利用下式求波速：

X

v

22

tt…………（6）

xd

式中：

v—探地雷达波速（即电磁波的波速）（m/ns）；

X—距中距离(m)；

t

x—不同X点上的雷达波的反射时间(ns)；

4

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t

d—中点反射时间(ns)。

9探测信息数据处理与解释

9.1当数据记录不完整、信号不清晰，里程标记不准确时，原始探测数据信息需要进行处理,才能进行

解释。

9.2探测数据处理与解释的一般流程如图1所示，几种不同算法信号（数据）的处理步骤参考附录C。

文件编辑

文件预处理

数据处理

零线设定各种滤波偏移各种变换

分层处理计算介电常数

速度计算

不符合

处理效果参数计算

符合

图形分析编辑

图形修饰注释

输出结果

图1探地雷达数据处理解释参照流程图

9.3路基、路面结构层图像主要判别特征：

a)路基、路面完好：雷达图像呈现水平型展布，信号强度基本一致，图像无明显变化；

b)存在裂缝类病害：雷达波反射产生较大变化，同相轴断裂，幅值变小；

c)存在脱空、松散病害：雷达波反射强烈，同相轴错断，波幅增强，多呈现弧形曲线；

d)存在沉陷病害：雷达波反射强烈，波幅增强，多呈现弧形曲线。

9.4信息数据处理应符合下列规定：

5

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a)位置标记准确、无误；

b)信号不失真；

c)厚度测试分层应准确；

d)图像清晰易辨识。

9.5信息数据解释工作应符合下列原则：

a)解释应去伪存真，提高信号的信噪比，突出有用反射波；

b)分析可能存在的干扰体位置与探地雷达记录中异常的关系，区分有效异常和干扰异常；

c)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、明显弯曲及反射波幅明显变

化的图像分析和判别。

10检测报告

10.1路面结构层厚度测试报告应包括检测路段的平均值、标准差、厚度代表值。质量评定按照国家、

行业有关现行规程、规范执行。

10.2路面、路基病害测试报告应包括所识别的病害类型，病害详细纵向位置、横向位置及深度，在雷

达图上应明确标注。

6

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AA

附录A

（资料性附录）

雷达天线的选取

A.1雷达的探测深度与天线的发射功率、使用的频率、介质的电导特性及仪器的动态范围有关。探测

目标体又与横向分辨率和纵向分辨率有关。应根据实际探测的深度及所探测的目标视情况选定适合频率

的天线或天线组合。常见路用雷达屏蔽天线频率（100MHZ～2200MHZ）探测深度见表A.1。

表A.1

屏蔽天线最大探测深度（单位：m）路基、路面探测目标

100MHz4.0～10.0土基深层缺陷

200MHz2.0～8.0路基结构及基础深层缺陷

500MHz2.0～4.0路基、深层路面结构及病害缺陷

900MHz1.0～2.0路基、路面结构及病害缺陷

1200MHz0.7路面结构及病害缺陷

1600MHz0.5路面结构及面层病害缺陷

2000MHz0.4面层结构及面层病害缺陷

2200MHz0.3面层结构及面层病害缺陷

7

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BB

附录B

（资料性附录）

常见介质的相对介电常数ε与电磁波传播速度v

B.1常见介质的相对介电常数ε与电磁波传播速度v见表B.1。

表B.1

介质相对介电常数速度v（m/ns）

花岗岩4（9）0.15（0.1）

安山岩20.21

玄武岩40.15

凝灰岩60.12

石灰岩7（6）0.11（0.12）

大理石60.11

砂岩（4）（0.15）

煤4～50.13～0.15

土壤（含水20%）10（4～40）0.095（0.05～0.15）

土壤（干）4（3～5）0.15（0.13～0.18）

沼泽森林肥土120.087

肥土150.077

混凝土6.40.12

沥青3～50.13～0.18

水810.033

雪（干）2～