1.引言

桥梁预应力管道注浆不饱满会引起预应力钢绞线的锈蚀，大大降低钢绞线的有效应力，这直接影响桥梁的运营性能、耐久性和安全性。地质雷达具有效率高、结果直观等优点，在无损质量检测领域得到了广泛的应用。当采用地质雷达进行探测时，混凝土中密集的钢筋对电磁波信号产生强烈的反射和干扰，一方面使得天线发射的电磁波信号大部分都不能透过钢筋网传播到混凝土结构深部，另一方面，由于钢筋网的强反射，天线接收到的反射自预应力波纹管中质量缺陷的电磁波信号极其微弱，从而导致注浆缺陷的信息几乎无法识别。在对地质雷达法进行数据处理方面，现有的处理方法比较成熟，对于钢筋干扰现象，目前采用最普遍的思想是压制钢筋的干扰。对于普通的混凝土结构，压制钢筋的干扰能在一定程度上提高信号质量，但是桥梁预应力混凝土结构中，钢筋的布置更加复杂，压制的方法效果不佳。在桥梁预应力混凝土结构中，钢筋基本上等深度、等间距排列，基于此，本文在传统处理方法的基础上，根据混凝土结构中钢筋分布的特征，提出了一种钢筋干扰剔除的方法。通过对模拟数据、室内沙池实验数据、现浇梁实验数据和野外数据的处理，基本剔除了钢筋干扰对数据造成的影响，管道内缺陷的特征得到了明显的加强，效果十分明显。通过对实测异常现场打钻，准确验证了波纹管内的注浆缺陷，对实际的应用具有指导意义。

2.基本实验和数据处理方法

2.1 偏移处理

在资料处理中需要把雷达记录中的反射点偏移到其本来真实的位置，这种处理方法称为偏移归位处理。经过偏移处理的雷达剖面可以反映地下异常体的真实位置、结构信息，从而得到与地下结构原来真实位置极为相似的图像。

2.2 数据预处理

对地质雷达数据进行重采样是钢筋干扰剔除效果好坏的关键，因为窗口滤波的前提是等间距的钢筋距离间采集道数必须相同。混凝土结构中钢筋的排列在设计上是同深度、等间距的，当地质雷达天线匀速采集数据时，理论上相邻钢筋间距的采样道数相同，但是实际上由于天线采样时难以保证单一、匀速，所以难以保证等间距的钢筋间记录道数是相同的。为了满足窗口滤波的需要，可采用重采样中抽道或者插道的方式来保证等间距的钢筋间的采集道数是相等的。

2.3窗口滤波算法原理

根据偏移后的数据，以相邻钢筋间距为周期，得到滤波子窗口数据，该滤波窗口数可为奇数或者偶数；然后对个窗口滤波数据求加权平均值，得到一个窗口矩阵，即；最后以首颗钢筋位置为对应起点，用偏移后的数据与得到的窗口滤波数据相减即得到钢筋干扰剔除后的剖面信息。

2.4 希尔伯特振幅变换

希尔伯特（Hilbert）变换是信号处理中的一种重要方法，该方法定义出任意时刻的瞬时频率、瞬时相位及瞬时幅度，使得复杂信号的瞬时参数的提取成为可能，从而能更有效地、真实地获取信号中所含的信息，有利于分析地下介质的分布情况，为后续的地质雷达资料解释提供了很好的依据。

2.5 数据处理流程

图1  地质雷达数据处理流程图

3. 工程实例数据处理与分析

该实例为湖南某高速某桥梁场内采集的数据，采用美国SIR-3000型地质雷达，采样天线大小为2600MHz，采样点数为512，测线垂直于波纹管走向，长度约为50cm。

根据设计资料可知，测量位置处厚度为24cm，塑料波纹管直径为8cm；表层为一排间距为10cm的等间距的钢筋，钢筋直径为1cm、距表面约4.5cm。

图2 原始数据剖

图3 偏移数据剖面

图4 钢筋干扰剔除窗口剖面

图5 钢筋干扰剔除后剖面

图6 希尔伯特瞬时振幅剖面

图7 开窗验证

剖面图2为原始数据剖面，结合根据设计资料，在波纹管位置处有极其微弱的双曲线反射信号，初步判断此处可能有脱空或者空洞存在。图3为F-K偏移后的剖面数据，表层钢筋反射的双曲线信号收敛、深层疑似质量缺陷处信号得到了一点程度的增强。

图4为钢筋干扰剔除窗口，图5为钢筋干扰剔除后的剖面，表层钢筋的干扰被降低到了最小程度，深部异常的反射信号十分明显，钢筋干扰剔除处理对增强深部弱信号的效果十分显著。图6为希尔伯特振幅变换剖面，异常信号处的瞬时振幅明显大于周围其他位置，异常信息十分突出。后经现场打钻开窗验证，表明剖面图中的异常区域为很薄的脱空区域，这也证明文中提出的数据处理方法在预应力桥梁检测中是合理有效的。

4.结论

采用地质雷达法进行桥梁预应力管道注浆质量检测，目前国内外均采用压制钢筋干扰的方法来增强深层病害体弱反射的信号，但这种方法的应用效果有限，难以完全将钢筋干扰的影响消除。本文在学习、应用和整合传统数据处理方法的基础上，针对预应力梁板钢筋混凝土结构中钢筋排列的规律性，提出了新的处理方法和处理流程。该处理流程能很好的解决钢筋网背后质量缺陷识别的难题，对桥梁预应力管道压浆缺陷的质量检测具有指导意义。