Messtechnik

   
Messverfahren, Messsystem, Dokumentation

Messverfahren:

Das Impulsradar, auch GeoRadar oder Ground Penetrating Radar (GPR), ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung des Untergrundes und Objekten, wie Brücken oder andere Bauwerke, hinsichtlich auftretender Strukturen und Inhomogenitäten, bei hoher Messauflösung und gleichzeitig schnellem Messfortschritt.

Das Verfahren basiert auf der Ausbreitung und Reflexion emittierter elektromagnetischer Wellen. Durch einen Impulsgenerator werden elektromagnetische Impulse erzeugt. Diese Impulse werden mit einer Sendeantenne (Transmitter) in einer zuvor festgelegten Messdichte in den Untergrund gesendet. An Grenzflächen mit sich ändernden physikalischen Eigenschaften (z.B. relative = Kenngröße) finden partielle Reflexionen dieser Impulse statt, die an der Oberfläche von der Empfangsantenne registriert werden. Die Art und Intensität dieser Reflexionen werden  dabei im wesentlichen vom Kontrast der Dielektrizitätskonstanten ab.

Im sogenannten Radargramm werden die einzelnen Signale des Messprofils aneinander gereiht und über die Profillänge gegen die Laufzeit abgetragen . So werden die reflektierenden Strukturen sichtbar und können bezüglich der entsprechenden Fragestellung ausgewertet werden.Die Eindringtiefe der Signale wird neben der elektrischen Leitfähigkeit des Messuntergrundes vor allem von der gewählten Messfrequenz beeinflusst. Hochfrequente Antennen ermöglichen hohe Auflösungen bis in den cm-Bereich bei geringerer Eindringtiefe (≤ 1 m), während niederfrequente Antennen eine höhere Eindringtiefen auf Kosten einer niedrigeren Auflösung erlauben.In trockenen Kiesen und Sanden liegt die Eindringtiefe in der Regel im Bereich von 5 - 10 m, in Festgesteinen lassen sich unter Umständen durchaus bis zu 20 m realisieren. Grundsätzlich verringern bindige Bodenanteile sowie Feuchte durch höhere Absorptionswirkung die Eindringtiefe erheblich. Die für die jeweilige Aufgabenstellung realisierbare Eindringtiefe lässt sich häufig erst vor Ort bei einer Testmessung definitiv festlegen.

Für die präzise Tiefenwandlung der gemessenen Laufzeiten sind Kalibrationsbohrungen oder -aufschlüsse sinnvoll, da die tatsächliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen in der Regel nicht genau bekannt ist. So lässt sich der Messfehler auf ± 1-3 % der Tiefenlage bzw. des Schichtdickenwertes minimieren. Für eine grobe Tiefenabschätzung ist der Einsatz von Erfahrungswerten für die Ausbreitungsgeschwindigkeit meist ausreichend. Auf Grund des indirekten Charakters des Impulsradarverfahrens bedürfen die erhobenen Daten der fachkundigen Interpretation erfahrener Spezialisten um fundierte Aussagen bezüglich der zu untersuchenden Fragestellungen treffen zu können. Diese Aussagen sind relativer Natur, absolute Messwerte lassen sich in der Regel nicht ableiten. So lassen sich entlang einer Schichtgrenze zwar Bereiche erhöhter Feuchtigkeit abgrenzen, für die Bestimmung des absoluten Feuchtegehaltes sind jedoch ergänzende Untersuchungen notwendig.So ergibt sich die größte Aussagekraft in der Synergie des Impulsradarverfahrens mit weiterführenden Methoden wie Bohrkernuntersuchungen, FWD, Ebenheitsmessungen etc. Diese häufig punktuell in statistischer Verteilung erhobenen Daten lassen sich zu repräsentativen Bereichen verdichten, bzw. bei einer Radarbefahrung im Vorfeld alle weiteren Untersuchungen zielgerichtet und somit kostenoptimiert festlegen.

Messsystem:

Mit unseren Mehrkanalsystemen verfügen wir über sehr leistungsfähige Geräte, die hohe Messgeschwindigkeiten und den parallelen Einsatz von bis zu vier Antennen ermöglichen.Unsere bodengebundenen Antennen umfassen den Frequenzbereich zwischen 300 und 1500 MHz, was die gängigen Anwendungsbereiche gut abdeckt. Für spezielle Aufgaben lässt sich zusätzliches Equipment jederzeit kurzfristig organisieren.

Für schnellfahrende Straßenuntersuchungen auf Netzebene verfügen wir über luftgebundene Hornantennen mit Mess-frequenzen von 1000 und 2500 MHz, die die Erfassung und Differenzierung des gesamten Straßenaufbaus bis zum Planum ermöglichen.

Unser Messfahrzeug	mit Halogenleuchtpfeil zur Eigenabsicherung

Die geschwindigkeitsunabhängige Triggerung des Messystems durch das hochgenaue Peiseler^®-Weg-streckenmessgerät (± 0,1% der gemessenen Wegstrecke) sowie GPS ermöglichen die präzise Bestimmung der Profillängen und die Zuordnung zu vorhandenen Bezugssystemen (Netzknoten, Betriebskilometrierung etc.). Für fahrzeugunabhängige Messungen stehen unterschiedliche antennengebundene Messräder zur Verfügung.

Die Eigenabsicherung unseres Messfahrzeuges ist durch Rundumleuchten, Blinklichtleiste am Heck sowie dem automatischen Halogen-Leuchtpfeil optimal gewährleistet, so dass unterstützende Fremdabsicherung lediglich auf Autobahnen notwendig ist.

Videobefahrung:

Unser digitales Videosystem ermöglicht, in Kombination mit der Radardatenaufnahme, die georeferenzierte Erfassung der Oberflächenmerkmale des zu untersuchenden Verkehrsweges, um die Interpretation der im Untergrund detek-tierten Phänomene hinsichtlich Zuordnung und Aussagekraft zu optimieren.

Videokamera	Videoauswertung

Natürlich bieten wir Radar- und Videobefahrung im Bedarfsfall auch unabhängig voneinander an.

Dokumentation:

In Anlehnung an die Arbeitsanleitung für den Einsatz des Georadars (BASt-Bericht S 31) erfolgt die Dokumentation der Ergebnisse in der Regel in einem Prüfbericht der neben Hergang, Verfahrensbeschreibung, Aufstellung der Mess-parameter sowie Interpretation und Bewertung der Messergebnisse in den Anlagen die Messergebnisse erhält.

Im Falle von Schichtdickendaten sowie Bereichen homogenen Aufbaus erfolgt die Darstellung sowohl tabellarisch als auch grafisch, in Form sogenannter “Layershows“ Dabei werden de n Originalradargrammen in der unteren Bildhälfte die umgewandelten Schichtdicken gegenübergestellt, sowie Aufbauwechsel, die homogene Bereiche trennen, hervor-gehoben.

Für die Darstellung von Inhomogenitäten bzw. potentieller Fehlstellen bietet sich neben der tabellarischen auch eine grafische Darstellung im Streckenband an.

 Die Dokumentation der Lage von Verbindungsankern bzw. -dübeln erfolgt im Detail in der Regel tabellarisch. Auf Grund der hohen Dichte an Einzelinformationen bietet sich eine grafische Umsetzung meist nur in der Übersicht an, es werden dabei Problembereiche (Platten oder Plattengrenzen) mit fehlenden oder in der Lage abweichenden Dübel farblich hervorgehoben.

Grundsätzlich erfolgt die Übergabe der Daten bei geringerem Umfang zusammen mit dem Prüfbericht auch in Papierform, große Datenmengen werden in Dateiform auf einem Datenträger übergeben.

Bei der großmaßstäblichen Erfassung von Straßenaufbaudaten auf Netzebene werden die Radardaten zusammen mit den Bohrkerndaten nach Vorgabe des Auftraggebers verschlüsselt (ASB, spezifischer Landesschlüssel etc.) und der entsprechenden SIB im geeigneten Datenformat zugeführt.