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【摘 要】 本文结合探地雷达无损检测这一特点，在分析我国水工建筑物检测领域存在诸多问题的基础上，主要讨论将探地雷达技术引入重力式码头无损检测领域中，针对常规检测设备检测效率不高、有些检测项目难以完成等问题提供一种高效的解决方法。
【关键词】 探地雷达；无损检测；水工建筑物；重力式码头
1 探地雷达检测原理
探地雷达（又称地质雷达，Ground Penetrating Radar，简称GPR）是利用高频脉冲电磁波检测地下介质分部的一种地球物理勘探方法。实践证明，它可以分辨地下不同尺度的地质分布[1、2]
磁波在地下介质中传播时，当遇到存在电性差异的地下介质或目标时，电磁波便发生反射，返回地面后由接收天线所接收。在对接收天线所接收到的信号进行分析和处理的基础上，根据所接收到的电磁波波形、强度、电性及几何形态特征，推断地下地层（或目标体）的相关特性。
2 探地雷达水工结构混凝土检测领域的应用现状
国内GPR技术在混凝土结构中的应用研究主要为检测混凝土厚度、圈定混凝土内部的脱空、裂隙、严重疏松等，且以实际工程探测为主。如杨健等利用探地雷達方法和其它方法对公路隧道衬砌混凝土检测，通过对比认为探地雷达检测隧道工程质量需要进一步研究[3]；叶良应等对地铁隧道的脱空进行了研究，贾华强研究了探地雷达对隧道衬砌混凝土厚度的探测，通过实际工程例证，表明探地雷达检测混凝土厚度的可靠性；周黎明等研究了探地雷达检测混凝土质量，主要分析混凝土的压实度、脱空及厚度等[5]；冯慧民研究了探地雷达在隧道衬砌检测中应用，得出了拱顶部位是隧道衬砌的薄弱环节[6]；谢雄耀等人在原上海汇丰银行大楼的加固工程中，使用900MHz和1200MHz的高频天线探测出混凝土的厚度、楼板厚度及内部的钢筋间距、梁内型钢尺寸及箍筋间距；
近两年，探地雷达应用领域逐渐扩大，谢昭晖等人利用探地雷达方法对水利工程隐蔽病害的探测进行了一些探测研究和工程应用，取得了很好的检测效果[7]。富天生等人通过探地雷达在水利工程质量检测中的应用及典型的工程实例，提出在水利工程检测中应注意的问题及解决办法[8]。
3 工程实例应用
3.1工程概况
某码头工程建设500t级的固体化工码头泊位1个，500t级液体化工泊位1个，占用岸线长度约为137m，可实现59.1万吨/年的吞吐能力。水工结构按远期预留1000t级船舶设计。码头采用扶壁式结构，结构段长度148m。
码头混凝土结构第一层为混凝土面层，第二层为水稳层，以下为石灰石含量不同的填土。结合码头资料，通过探地雷达无损检测技术对各层位进行识别和提取。
3.2检测设备及参数
本次检测采用美国GSSI公司的SIR-3000型雷达，由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。
33现场测线布置及检测情况
雷达检测采用轮式连续测量方式，现场对测量轮进行了标定，以保证其准确性。在平行于码头前沿处布置两条条长130m的横向测线，自上游至下游进行检测，分别记为1-1，1-2，垂直横向测线平行布置四条长20m的纵向测线，自码头前沿至后沿进行检测，分别记为2-1，2-2，2-3，2-4，具体测线布置图如图1所示。
3.4层位识别与速度参数钻孔标定
本次评采国GSSI公司研发的地质雷达数据处理软件RADAN6.6进行资料处理、分析和解释。对本次检测数据进行处理，结合码头资料，对各层位进行识别和提取。通过对雷达采集的信号进行识别和评价，码头混凝土道路结构主第一层为混凝土面层，第二层为水稳层，以下为石灰石含量不同的填土，根据雷达反射波的同相轴连续、完整，界面清晰，在图1中，4.5ns处和9ns处有两个强反射层面，这两个界面分别就是混凝土面层和水稳层的底界面，并且通过地质雷达数据处理软件，可以实现对层位的追踪，追踪结果如图2所示。
通过钻孔标定法先获取已知地层或目标体的深度，根据电磁波的传播时间进行计算。然后用获得的速度来推算其他位置的混凝土面层与水稳层厚度。
结合现场共取了3个芯样，分别为25.2cm、25.5cm、22.7cm通过公式：可以算出电磁波在面层中的平均传播速度取11.33cm/ns，然后使用SIR-3000型雷达专用的探地雷达数据处理软件执行时深转换命令，便可知道路各结构层厚度。
3.5检测结果评价
本次检测对整个码头混凝土面层和水稳层厚度进行了检测，绘制横向测线测得的混凝土面层厚度分布折线图见图3，纵向测线测得的混凝土面层厚度分布折线图见图4。
由图3、4可知，除横向1-1#测线5m范围及纵向2-1#测线15m范围处混凝土面层厚度偏小以外，其余测线测得的混凝土面层厚度总体在设计值以上。
4 结论
（1）采用400MHz天线可以进行重力式码头各层位底部的检测，从而在一定程度上突破了传统重力式码头层位检测方法局限性，并一定程度上提高了检测效率。
（2）就探地雷达在重力式码头混凝土结构检测中的应用进行的探索，扩大了探地雷达的应用范围，丰富了水工结构物无损检测方法，为水运工程结构物的无损检测技术的丰富以及类似工程难题的解决以及规范化的形成提供了工程依据。
参考文献：
[1]李大心.地球物理方法综合应用与解释[M].武汉，中国地质大学出版社
[2]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京，地质出版社
[3]杨健，张毅，陈建勋.地质雷达在隧道工程质量检测中的应用[J].公路
[4]叶良应，谢慧才，徐茂辉.地铁隧道衬砌脱空的雷达探测法[J].施工技术
[5]周黎明，王法刚.地质雷达检测隧道衬砌混凝土质量[J].岩土工程界
【关键词】 探地雷达；无损检测；水工建筑物；重力式码头
1 探地雷达检测原理
探地雷达（又称地质雷达，Ground Penetrating Radar，简称GPR）是利用高频脉冲电磁波检测地下介质分部的一种地球物理勘探方法。实践证明，它可以分辨地下不同尺度的地质分布[1、2]
磁波在地下介质中传播时，当遇到存在电性差异的地下介质或目标时，电磁波便发生反射，返回地面后由接收天线所接收。在对接收天线所接收到的信号进行分析和处理的基础上，根据所接收到的电磁波波形、强度、电性及几何形态特征，推断地下地层（或目标体）的相关特性。
2 探地雷达水工结构混凝土检测领域的应用现状
国内GPR技术在混凝土结构中的应用研究主要为检测混凝土厚度、圈定混凝土内部的脱空、裂隙、严重疏松等，且以实际工程探测为主。如杨健等利用探地雷達方法和其它方法对公路隧道衬砌混凝土检测，通过对比认为探地雷达检测隧道工程质量需要进一步研究[3]；叶良应等对地铁隧道的脱空进行了研究，贾华强研究了探地雷达对隧道衬砌混凝土厚度的探测，通过实际工程例证，表明探地雷达检测混凝土厚度的可靠性；周黎明等研究了探地雷达检测混凝土质量，主要分析混凝土的压实度、脱空及厚度等[5]；冯慧民研究了探地雷达在隧道衬砌检测中应用，得出了拱顶部位是隧道衬砌的薄弱环节[6]；谢雄耀等人在原上海汇丰银行大楼的加固工程中，使用900MHz和1200MHz的高频天线探测出混凝土的厚度、楼板厚度及内部的钢筋间距、梁内型钢尺寸及箍筋间距；
近两年，探地雷达应用领域逐渐扩大，谢昭晖等人利用探地雷达方法对水利工程隐蔽病害的探测进行了一些探测研究和工程应用，取得了很好的检测效果[7]。富天生等人通过探地雷达在水利工程质量检测中的应用及典型的工程实例，提出在水利工程检测中应注意的问题及解决办法[8]。
3 工程实例应用
3.1工程概况
某码头工程建设500t级的固体化工码头泊位1个，500t级液体化工泊位1个，占用岸线长度约为137m，可实现59.1万吨/年的吞吐能力。水工结构按远期预留1000t级船舶设计。码头采用扶壁式结构，结构段长度148m。
码头混凝土结构第一层为混凝土面层，第二层为水稳层，以下为石灰石含量不同的填土。结合码头资料，通过探地雷达无损检测技术对各层位进行识别和提取。
3.2检测设备及参数
本次检测采用美国GSSI公司的SIR-3000型雷达，由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。
33现场测线布置及检测情况
雷达检测采用轮式连续测量方式，现场对测量轮进行了标定，以保证其准确性。在平行于码头前沿处布置两条条长130m的横向测线，自上游至下游进行检测，分别记为1-1，1-2，垂直横向测线平行布置四条长20m的纵向测线，自码头前沿至后沿进行检测，分别记为2-1，2-2，2-3，2-4，具体测线布置图如图1所示。
3.4层位识别与速度参数钻孔标定
本次评采国GSSI公司研发的地质雷达数据处理软件RADAN6.6进行资料处理、分析和解释。对本次检测数据进行处理，结合码头资料，对各层位进行识别和提取。通过对雷达采集的信号进行识别和评价，码头混凝土道路结构主第一层为混凝土面层，第二层为水稳层，以下为石灰石含量不同的填土，根据雷达反射波的同相轴连续、完整，界面清晰，在图1中，4.5ns处和9ns处有两个强反射层面，这两个界面分别就是混凝土面层和水稳层的底界面，并且通过地质雷达数据处理软件，可以实现对层位的追踪，追踪结果如图2所示。
通过钻孔标定法先获取已知地层或目标体的深度，根据电磁波的传播时间进行计算。然后用获得的速度来推算其他位置的混凝土面层与水稳层厚度。
结合现场共取了3个芯样，分别为25.2cm、25.5cm、22.7cm通过公式：可以算出电磁波在面层中的平均传播速度取11.33cm/ns，然后使用SIR-3000型雷达专用的探地雷达数据处理软件执行时深转换命令，便可知道路各结构层厚度。
3.5检测结果评价
本次检测对整个码头混凝土面层和水稳层厚度进行了检测，绘制横向测线测得的混凝土面层厚度分布折线图见图3，纵向测线测得的混凝土面层厚度分布折线图见图4。
由图3、4可知，除横向1-1#测线5m范围及纵向2-1#测线15m范围处混凝土面层厚度偏小以外，其余测线测得的混凝土面层厚度总体在设计值以上。
4 结论
（1）采用400MHz天线可以进行重力式码头各层位底部的检测，从而在一定程度上突破了传统重力式码头层位检测方法局限性，并一定程度上提高了检测效率。
（2）就探地雷达在重力式码头混凝土结构检测中的应用进行的探索，扩大了探地雷达的应用范围，丰富了水工结构物无损检测方法，为水运工程结构物的无损检测技术的丰富以及类似工程难题的解决以及规范化的形成提供了工程依据。
参考文献：
[1]李大心.地球物理方法综合应用与解释[M].武汉，中国地质大学出版社
[2]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京，地质出版社
[3]杨健，张毅，陈建勋.地质雷达在隧道工程质量检测中的应用[J].公路
[4]叶良应，谢慧才，徐茂辉.地铁隧道衬砌脱空的雷达探测法[J].施工技术
[5]周黎明，王法刚.地质雷达检测隧道衬砌混凝土质量[J].岩土工程界