路面厚度测试：短脉冲雷达方法

路面厚度是施工过程中质量控制及施工验收的必测项目，路面厚度的检测，通常是以钻孔法或挖坑法为标准试验方法，但均属于破坏性检验。因此，在沥青路面施工过程中，取消了挖坑检测厚度的方法，尽量采用地质雷达检测等无破损方法进行检验，以减少对路面造成的损坏。但钻孔取样的数据比较直观准确，所以现在还在使用。

（一）挖坑及钻孔测试路面厚度的试验方法

本方法适用于测试路面结构层厚度。挖坑法适用于基层或砂石路面的厚度测试，钻芯法适用于沥青面层、水泥混凝土路面板和能够取出完整芯样的基层的厚度测试。

1.仪具与材料技术要求

（1）挖坑用镐、铲、凿子、锤子、小铲、毛刷。

（2）路面取芯机：手推式或车载式，配有淋水冷却装置。钻头的标准直径为 100 mm，如芯样仅供测量厚度，不做其他试验时，对沥青面层与水泥混凝土板也可用直径 50 mm 的钻头，对基层材料有可能损坏试件时，也可用直径 150 mm 的钻头，但钻孔深度均必须达到层厚。

挖坑和钻芯法测试路面厚度方法

（3）量尺：钢直尺、游标卡尺，分度值不大于 1 mm。

（4）其他：直尺、搪瓷盘、棉纱等。

2.方法与步骤

（1）准备工作。

① 按《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019），现场抽样选点方法确定挖坑测试或钻芯取样的位置，如为既有道路，应避开坑洞等显著缺陷或接缝位置。

② 在选择的试验地点，选一块约 400 mm×400 mm 的平坦表面，用毛刷将其清扫干净。

（2）挖坑法厚度测试步骤。

① 根据材料坚硬程度，选择镐、铲、凿子等适当的工具，开挖这一层材料，直至层位底面，在便于开挖的前提下，开挖面积应尽量缩小，坑洞大体呈圆形，边开挖边将材料铲出，置于搪瓷盘中。

② 用毛刷清扫坑底，确认已开挖至下一层的顶面。

③ 将直尺平放横跨于坑的两边，用钢直尺在坑的中部位置垂直伸至坑底，测量坑底至直尺下缘的距离，即为测试层的厚度 T1，以 mm 计，准确至 1 mm。

（3）钻芯法厚度测试步骤。

① 按《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019），钻芯和切割取样方法的规定用路面取芯机钻孔并取出芯样，钻孔深度应超过测试层的底面。

② 取出完整芯样，找出与下层的分界面。

③ 用钢直尺或游标卡尺沿芯样圆周对称的十字方向量取表面至分界面的高度，共 4 处，计算其平均值，即为该层的厚度 T1，以 mm 计，准确至 1 mm。

（4）清理干净坑中的残留物，用棉纱等吸干钻孔时留下的积水，待干燥后采用同类型材料填补压实。

3.计 算

（1）按式（4.3.7）计算路面实测厚度T1i与设计厚度T0i之差。

式中 T1i——路面第 i 层的实测厚度，mm；

T0i——路面第 i 层的设计厚度，mm；

ΔTi——路面第 i 层实测厚度与设计厚度的差值，mm。

（2）计算一个测试路段检测厚度的平均值、标准差、变异系数，并计算代表厚度。

（二）短脉冲雷达测试路面厚度方法(www.xing528.com)

短脉冲雷达是目前国内外已普遍用于测试路面结构层厚度的一种无损测试设备。其沥青面层的测试误差一般可控制在 3 mm 内，但是其测试效率是传统方法所无法相比的。建议测试路面厚度小于 10 cm 时，宜选用频率大于 2 GHz 的雷达天线；路面厚度为 10～25 cm 时，宜选用频率大于 1.5 GHz 的雷达天线；路面厚度大于 25 cm 时，宜选用频率大于 1 GHz 的雷达天线。

本方法适用于采用短脉冲雷达测试沥青路面面层厚度。不适用于潮湿路面或用富含铁矿渣集料等介电常数较高的材料铺筑的路面。

1.仪具与材料技术要求

短脉冲雷达测试系统由承载车、发射天线、接收天线和控制单元等组成，其主要技术要求如下：

（1）距离标定误差不大于 0.1%。

（2）最小分辨层厚不大于 40 mm。

（3）系统测量精度要求如表 4.3.1。

表4.3.1　系统测量精度技术要求

（4）天线：采用空气耦合方式，带宽能适应所选择的发射脉冲频率。

2.方法与步骤

（1）准备工作。

① 测试前应收集设计图纸、施工配合比等资料，以合理确定标定路段。

② 按要求进行距离标定。

③ 将天线安装牢固，用连接线连接主机，并按要求开机预热。

④ 将金属板放置在天线正下方，启动控制软件，完成测试系统标定。

⑤ 根据不同的测试目的，设置控制软件的采样间隔、时间窗、增益等参数。

（2）测试步骤。

① 开启安全警示灯，将天线正下方对准起点，启动软件测试程序，缓慢加速承载车到正常测试速度。

② 测试过程中，操作人员应标记测试路段内的桥梁、隧道等构造物的起终点。

③ 测试过程中，承载车每隔一定距离应完全停下，在采集软件上做标记，雷达图像应界面清晰、容易辨识且没有突变，同时在地面上找出雷达天线中心所对应的位置，做好标记；按《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019），挖坑和钻芯测试路面厚度方法在标记处钻取芯样并量测芯样高度；将现场钻取的芯样高度与雷达采集软件的结果进行对比，得出芯样的波速；将该标定路段的芯样波速平均值输入测试程序；每个波速标定路段钻芯取样位置应均匀分布，取样间距不宜超过 5 km，芯样数量应足以保证波速标定结果的代表性和准确性。

④ 当承载车到达测试终点后，停止采集程序。

⑤ 操作人员检查数据文件，文件应完整，内容应正常，否则应重新测试。

⑥ 关闭测试系统电源，结束测试。

3.计 算

（1）由雷达波识别软件自动识别各层分界线，得到雷达波在各层中的双程走时Δt。根据该双程走时以及电磁波在路面材料中的传播速度，按照式（4.3.8）计算面层厚度。

式中 T——面层厚度，mm；

v——电磁波在路面材料中的传播速度，mm/ns；

Δt——雷达波在路面面层中的双程走时，ns。

（2）计算一个测试路段的厚度平均值、标准差，并计算厚度代表值。