В данном проекте рассматривается общая схема работы с георадаром ОКО-3  для контроля слоев дорожных одежд

Долговечность и качество дорог традиционно болезненный вопрос для республик СНГ. Новые технологии и строительные материалы не решают этой проблемы, т.к. контроль соблюдения технологии укладки дорожных одежд, в особенности, в случае привлечения ряда субподрядчиков, зачастую осуществляется по старинке, без использования современных технологий.  Представленный ниже метод является неразрушающим, хотя и опирается на априорную информацию, которая, как правило, может быть получена только путем бурения контрольных кернов (или иных методов разрушающего контроля). Плюсом метода является непрерывность данных на всем протяжении обследования, недостижимая при использовании разрушающих методов.

Георадарное обследование не менее актуально и в процесс эксплуатации автодорог, т.к. позволяет обнаруживать назревающие проблемы, обусловленные сложной геологией или ошибками, допущенными при проектировании.

Основными отличительными особенностями метода являются: скорость сбора данных и обработки результатов, низкая (по сравнению с другими методами) стоимость, наглядность и информативность. Несмотря на новизну метода, в 2016 году впервые в СНГ были сформулированы и приняты «РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ». Документ был разработан Федеральным автономным учреждением «Российский дорожный научно-исследовательский институт» (ФАУ «РОСДОРНИИ») Министерства транспорта Российской Федерации. Документ содержит набор рекомендаций по выполнению обследования с помощью георадара и носит рекомендательный характер. Согласно документу, все выводы основанные на георадарном обследовании дополнительно заверяются методами разрушающего контроля, после чего могут быть безоговорочно использованы в дальнейшей работе.

Задачи, решаемые с помощью георадара

  • оценка толщины вновь уложенных слоев, как земляного полотна, так и материалов дорожной одежды;
  • определение объема обратной засыпки на участках скрытых дорожно-строительных работ, например, замена слабого грунта;
  • оценка степени и однородности уплотнения грунтов и материалов дорожной одежды, как в дорожной конструкции, так и на участках обратной засыпки;
  • определение причин осадки вновь устроенных дорожных конструкций, например, на участках с недостаточно достоверной инженерно -геологической информацией по грунтовым основаниям или при возведении земляного полотна в зимний период;
  • контроль влажности грунтов земляного полотна;
  • определение глубины заложения и наличие в дорожных конструкциях различных прослоек, например, геотекстильных материалов;
  • выполнение мониторинга состояния дорожных конструкций и грунтовых оснований при стадийном строительстве, например, в течение нескольких лет;

Используемое оборудование

Для диагностики автодорог возможно использование двух конфигураций оборудования:

Пешеходный режим – комплекс «Геокарт 2D» с антенными блоками АБ-250 и АБ-700, ПО Geoscan Рекомендуется при небольших объемах работ на участках с отсутствием автомобильного движения, например при проведении локальных ремонтных работ.
Обследование на автомобиле -  одно/двух/трех канальный блок управления ОКО-3, автомобильный датчик перемещения, совместимый ноутбук,  ПО «Анализ». В зависимости от поставленных задач один или несколько рупорных  антенных блоков с разными частотами ( АБ-400Р3, АБ-1000Р3, АБ-1700Р3, АБ-2500Р3), рупорные блоки рассчитаны на работу с отрывом от от обследуемой поверхности.

Краткое описание метода

Метод георадиолокации основан на явлении отражения электромагнитной волны от границ сред с разными электрическими свойствами – электропроводностью и диэлектрической проницаемостью. Поскольку скорость распространения электромагнитной волны в разных средах различна, измерив времена прихода волн, можно определить геометрию объекта и уточнить его свойства. В зависимости от длины волны меняется глубина обследования и минимально возможный размер различаемых объектов с различными электрическими свойствами.

Со схемой работы в пешеходном режиме можно ознакомиться в ранее описанном проекте по Георадарному обследованию взлетно-посадочной полосы, поэтому далее мы мы будем описывать процесс работы на автомобиле. Некоторые дорожные лаборатории предусматривают штатное оснащение георадаром и снабжены всеми необходимыми для работы принадлежностями.

Подготовка к работе

Правильная постановка задачи и планирование выполняемого объема работы это ключевые параметры виляющие полноту и правильность обследования. Как правило, георадиолокационный контроль осуществляется в следующих случаях:

  • при операционном контроле в ходе дорожно-строительных работ (выполняется строительной организацией);
  • при контроле в ходе строительных работ и при приемочном контроле (осуществляется организацией по строительному контролю);
  • по запросу контролирующих органов в ходе проведения проверок эффективности расходования денежных средств (выполняется независимыми специализированными организациями).

За отсутствием казахстанского документа с методиками и рекомендациями по георадарному обследованию автодорог, рекомендуется использовать "РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ" (ФАУ «РОСДОРНИИ»). Документ регламентирует количество продольных и поперечных профилей, расстояние между ними в зависимости от количества полос, срока эксплуатации и причин обследования. Также в документе закреплены рекомендации по геологической заверке разрушающими методами полученных георадиолокационных данных. Выбор антенных блоков так же рекомендуется в вышеназванным документом.

В ходе подготовительного этапа работы изучается вся имеющаяся  проектная, рабочая и исполнительная документация в части требований к толщине конструктивных слоев дорожной одежды, плотности и влажности грунтов земляного полотна и материалов основания дорожной одежды. При наличии топографического плана, на него наносятся запланированные георадиолокационные профили.

Перед началом съемки профилей осуществляется калибровка автомобильного датчика перемещения, проверяется работоспособность георадара и всех вспомогательных устройств: системы спутниковой привязки, фото и видео фиксации. Для работы определяется усредненное значение диэлектрической проницаемости обследуемых слоев дорожной одежды (по справочнику или путем съемки  небольшого тестового участка)

Процесс сбора информации

В процессе съемки запись данных производится в автоматическом режиме, во избежание потери данных скорость движения автомобиля не должна превышать допустимую скорость для выбранных параметров съемки (отображается в программе Geoscan32). По мере движения оператор может ставить метки, которые в дальнейшем будут полезны при интерпретации полученной радарограммы.

Обработка и интерпретация полученных георадарных данных

Перед интерпретацией, записанные радарограммы требуют предварительной обработки. Суть обработки сводится к устранению на них помех от внешних источников, проверке соответствия протяженности профилей фактически пройденному расстоянию, смещению точек отсчета вертикальной и горизонтальной шкалы радарограммы, а также настройке таких параметров, как усиление сигнала, контрастность, яркость, масштабирование. Обработанная радарограмма имеет более удобочитаемый вид, что исключительно важно, т.к. интерпретатор в ходе работы делает, в первую очередь, именно визуальную оценку волновой картины. Для ускорения процесса предварительной обработки большого количества однотипных радарограмм в программе Geoscan32 предусмотрены скрипты, позволяющие автоматически повторять однотипные действия.

На следующем этапе, осуществляется непосредственно интерпретация радарограмм.  В ходе этого этапа  выполняются следующие действия:

  • пикирование границ (выделение на радарограмме отражающих горизонтов, участков радарограмм с различным типом записи). Пикирование границ осуществляется либо в ручном режиме (программа Geoscan32),  либо в автоматическом с использованием программы Analyze II
  • локализация объектов и аномальных зон,
  • построение скоростной модели разреза,

переход из временного разреза в глубинный. Для перехода из временного разреза в глубинный используются фактические данные о толщинах конструктивных слоев полученных после бурения кернов или иной 100% достоверной априорной информацией. Для каждого выделенного в ходе пикировки слоя, подбирается значение диэлеткрической проницаемости так, чтобы его толщина совпала с фактическими априорными данными.

  • сопоставление выделенных, в процессе интерпретации, георадарных элементов с данными бурения либо априорной информацией о строении искусственного покрытия,
  • создание литологической модели геологического строения разреза.

Выделенные в ходе интерпретации аномалии,а так же определенные толщины слоев в обязательном порядке требуют геологической заверки. В зависимости от типа контроля (операционный, строительный, приемочный, по запросу контролирующих организаций) рекомендуется различная частота отбора кернов, буровых работ или рытья шурфов.

Все обнаруженные дефекты, аномалии, локализованные искусственные объекты  и пр. описываются в финальном отчете и привязываются к пикетам. Помимо результатов интерпретации финальный отчет содержит графические приложения, позволяющие оценить состояние, конструктив и толщины слоев дорожных одежд.  Также отчет содержит результаты геологической заверки.