Область применения


Инспекция авто и железных дорог

      Сколько стоит строительство дороги и её ремонт? Дорого. И цена ремонта примерно равна цене нового дорожного покрытия. Как известно, стоимость дорог зависит от очень многих факторов и складывается из многих составных частей.
      Например, строительство и ремонт дороги в горах значительно дороже, чем на равнине. Главная скоростная дорога на порядок дороже второстепенной.
      Куда при этом расходуются средства? Подрядчик отлично знает ответ: во-первых стоимость самой работы, то есть оплата труда инженерного персонала и рабочих, затем расходы на строительные материалы и аренду специальной техники. При проведении подобных расчётов к вниманию берётся всё: высота и объем насыпи, тип рельефа по которому будет проложена дорога, расстояние подвоза строительных материалов и т.п. Не вдаваясь в ценовую политику можно отметить лишь то, что львиную долю в общей стоимости занимает стоимость дорожного покрытия. Потому очень важно использовать современные материалы и технологии, которые позволяют существенно понизить затраты на прокладку и ремонт дорог и к тому же дают возможность получить надёжное дорожное покрытие высокого качества, которое прослужит много лет.
      Одним из путей улучшения качества дорог при их строительстве и снижения стоимости ремонта дорожного покрытия является использование для сканирования грунта георадара.  Почему георадара? Дело в том, что при контроле качества строительства и обследовании состояния существующих дорожных покрытий большое значение имеет определение толщины слоев неразрушающими методами. А качественное сканирование поверхности неразрушающим методом возможно только при использовании георадара.
      Мы знаем, что георадар – прибор, предназначенный для определения внутренних свойств исследуемой среды. Этой средой для георадара может быть песок, грунт, щебень,  бетон и железобетон. Георадар одинаково качественно сканирует любые материалы, которые используются в дорожном строительстве.
      Георадар используется как  компактная мобильная установка для бесконтактного измерения толщины дорожного покрытия при обследовании состояния дорог, основанная на принципе радиолокации. При сканировании грунта георадар регистрирует данные  изменения отраженного сигнала во времени. После установки на исследуемую поверхность, георадар с помощью своего высокочастотного антенного блока излучает кратковременный одиночный или заполненный радиочастотой импульс. Импульс георадара распространяется в средах различной плотности – воздухе, асфальтобетоне или цементобетоне, щебне и грунте, проходя их, он отражается от границы слоя. Отраженный сигнал регистрируется этой же либо отдельной приемной антенной георадара. Характеристики изменения отраженного сигнала во времени, изменение его амплитуды и частоты отображается в виде радарограммы на дисплее аналого-цифрового преобразователя георадара. По характеристикам полученного георадаром георадиолокационного профиля оператор георадара делает выводы о толщине слоев различной плотности, т.е. о состоянии дорожного покрытия.
      Рациональность проведения экспертизы существующего дорожного покрытия георадаром.
      Рассмотрим, как применяется георадар при проведении экспертизы дорожного покрытия.
      Когда дорога имеет явные дефекты, использовать георадар уже не нужно – пора приступать к смене покрытия. Экспертизу с помощью георадара надо проводить в качестве профилактической меры. В этом случае георадар не только сохранит дорогу от полного разрушения, но и сэкономит средства на её восстановление.
      Серьёзные разрушения дорожного покрытия, которые можно обнаружить  невооруженным глазом, появляются на поверхности дороги далеко не сразу. На первой стадии своего появления разрушающие покрытие аварийные процессы протекают внутри дорожного покрытия, под её поверхностью. Как правило, внутри дороги образуются пустоты различного размера и формы, как в плоскости, так и по глубине. Особую опасность для дорожного покрытия представляет влага. Заиливание дренажных систем и дренирующих слоев приводит к задержанию влаги в массиве дорожного полотна. В случае замерзания в железобетонном и асфальтобетонном монолите влага разрушает связи между наполнителем и вяжущим, что приводит к превращению бетона и асфальтобетона в песок и гравий. Поэтому для предотвращения преждевременного разрушения дороги необходимо проводить периодические экспертизы дорожного покрытия.
      До появления георадара это была сложная и дорогостоящая задача. Приходилось проводить контрольное бурение, отбирать пробы грунта, испытывать отдельные участки дороги приборами статического или динамического нагружения. Всё это отнимало время, средства и, самое главное, не давало полной целостной картины состояния дорожного покрытия и подстилающих его грунтов. Не надо забывать, что сами по себе контрольное бурение, локальные статические и динамические  нагрузки тоже ослабляют дорожное покрытие. Как тут говорить о рациональности?
      Для того чтобы качественно производить ремонтные работы, нужны большие объемы исследовательских работ. От этого никуда не деться, поэтому в условиях, когда средства, выделяемые на оценку состояния дорожного покрытия, ограничены в размерах, на первое место выходит экономичность методик диагностирования. И в этой связи особую актуальность и важность приобретает использование георадара.
      Какие георадары используются при инспекции авто и железных дорог?
      При определении глубины и количества конструктивных слоев дорожной одежды, а также проведении комплексного исследования конструкции дорожного полотна, используются георадары, имеющие различные типы антенн и работающие в различных частотных диапазонах. В зависимости от предъявляемых требований к проводимым исследованиям и от конструкции диагностируемой поверхности используются  георадары с различными типами антенн: георадары с грунтовыми антеннами и георадары с рупорными антеннами
      Георадар с грунтовыми антеннами – используется для определения толщины слоев основания полотна дороги, а также грунта земляного основания на глубину от двадцати сантиметров до десяти метров. Антенны этого георадара  работают на частоте от 50 МГц до 1500 МГц и непосредственно касаются поверхности покрытия. Перемещение такого георадара возможно вплоть до скорости в 20 км/ч. Перемещение георадара на большей скорости нежелательно, поскольку возможно разрушение антенн, так как выбоины и трещины могут стать серьезной проблемой для высокочувствительного оборудования георадара. Такие георадары предпочтительнее использовать для определения толщины нижних слоев дорожного полотна, для исследования конструкций дорог в поперечном направлении. В данном случае георадары буксируются при помощи автомобиля или вручную.
      Георадар с рупорными антеннами – используется для исследования полотна дорожного покрытия на глубину от двадцати сантиметров до трех метров. Антенны этого георадара отличаются тем, что расположены на высоте до полуметра над поверхностью исследуемой дорожной одежды. Рабочая частота данного георадара составляет уже 250 МГц, а скорость перемещения такого георадара может быть до 50 км/ч (если георадар устанавливается на специальном автомобиле). Скорость перемещения георадара ограничена не столько антеннами, сколько блоком, осуществляющим обмен данными. Георадары этого типа обычно используются для определения толщины отдельных слоев дорожной одежды и верхней части земляного полотна.
      Что показывает георадар.
      В результате сканирования георадаром  автомобильных и железных дорог получаются радарограммы.  
      По данным радарограмм  георадара оператором устанавливаются границы (подошвы) грунтов и положение уровня грунтовых вод. Так, по результатам обследований георадаром, проектные толщины конструктивных слоев дорожной одежды очень часто не выдерживаются. При этом там, где не соблюдена проектная толщина слоя основания, обязательно увеличена за счет последующих ремонтных работ толщина покрытия.
      Работа георадара большой амплитудой сигнала на подошве каждого слоя, позволяет на протяжении продольного профиля проследить толщину слоев из стабильных материалов, оценить их состояние, а в ближайшем будущем и степень заиления кондиционных песков рабочего слоя дорожной конструкции. По времени прохождения излучаемого георадаром сигнала и известной мощности слоя можно судить о влажности грунтов земляного полотна. Максимальная амплитуда сигнала георадара, как правило, проявляется на границе грунтовых вод, которая достаточно чётко определяется по радарограмме георадара.
      Но границы грунтов и положения уровня грунтовых вод далеко не всё, что определяет георадар. С помощью георадара можно также определить следующие дефекты дорожного покрытия: зоны просадочных и разуплотненных грунтов, карстовых деформаций; зоны инфильтрации поверхностных и грунтовых вод; зоны неоднородных, пылеватых, пучинистых грунтов; положение кривой скольжения на оползневых участках; пространственное расположение подошвы водоупоров; вымоины и размытые зоны с переувлажненными грунтами в их основании и др.
      Подытоживая сказанное нами о георадаре, отметим, что на данный момент самые точные данные о состоянии дорожного покрытия с использованием экономичного, безопасного и надежного неразрушающего метода оценки можно получить только с помощью георадара.