GGU-Fallbeispiel
Vorerkundung von Gleistrassen mittels Georadar

Aufgabe
Im Rahmen eines kombinierten geophysikalischen-geotechnischen Untersuchungsprogramms von Gleistrassen dient die Vorerkundung mit Georadar der schnellen und lückenlosen Grobdiagnose. 
Mit einer Georadarvorerkundung wird eine Übersicht über die Verhältnisse im Gleiskörper und nahen Untergrund erzielt. Schwachstellen können entdeckt werden.
Die anschließende Feindiagnose durch geotechnische Verfahren (z.B. Bohrung oder Schürfe), kann dadurch in Hinsicht auf die Positionierung und Anzahl optimiert werden.

Meßprogramm
w Multisensor-Hochgeschwindigkeits-Georadar

Erkundungsziele
Typische Erkundungsziele der Grobdiagnose sind: 
- Übergang Schotter zu verschmutztem Schotter 
- Unterkante Schotter bzw. Planum  
- eingebaute Schichten (PSS, FSS, Packlagen) 
- Oberkante Unterbau bzw. Erdplanum  
- Oberkante Untergrund bzw. Untergrundplanum 
- Schichtgrenzen im nahen Untergrund

Untergrund
Das wichtigste Kritierium für die Anwendung von Georadar ist allgemein der Untergrund. Seine Eigenschaft entscheidet über die Detektierbarkeit von Strukturen. Zum einen muß das Gesuchte einen ausreichenden Kontrast zur Umgebung aufweisen und zum anderen darf das Radarsignal vorher nicht absorbiert werden. Für die Eindringtiefe ist i.w. die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes verantwortlich. Das Schotterbett bietet günstige Voraussetzungen für die Wellenausbreitung, da die Signalabsorption meist gering ist. Gleiches gilt für die Schutzschichten sowie für den Untergrund, falls dieser nicht bindig ist. Bindige Böden beschränken die Tiefenreichweite, da sie infolge ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit das Radarsignal verstärkt absorbieren.

Tiefenreichweite
Die ersten 1,5 Meter können in der Regel detailliert erkundet werden. Bis in 2,5 m Tiefe liegen oft Verhältnisse vor, die gute Aussage über Schichtgrenzen bzw. -wechsel erlauben. Größere Tiefenreichweiten sind weniger sicher und hängen sehr von der Bodenart ab. Günstig wirkt sich sandig-kiesiger Untergrund aus, wo Eindringtiefen von 5 m und mehr vorkommen können. 

Einschränkende Verhältnisse
Weichen: starke Beschränkung   
Betonschwellen: geringer Einfluß durch Spannstahl 
Holzschwellen: ungünstiger Einfluß bei Durchnässung
Metallschwellen: starke Beschränkung, Messung nur im Schwellenfach bzw. seitlich der Schwellenköpfe erfolgreich.

Meßsystem
Das Meßsystem besteht aus einer Steuer- und Aufzeichnungseinheit sowie einem Sensor (siehe Abb. 1). Meist werden die Messungen mit mehreren Sensoren zugleich durchgeführt. Die Sensoren befinden sich z.B. an den Schwellenköpfen und in Gleismitte (siehe Abb. 2). Mit schnellen Georadargeräten können prinzipiell hohe Fahrtgeschwindigkeiten erreicht werden, sodaß den teilweise engen bahnbetrieblichen Voraussetzungen bei der Bahn entsprochen werden kann. Für Messungen mit erhöhter Genauigkeit ist die Geschwindigkeit zu reduzieren.Die Georadardaten werden digital aufgezeichnet, damit die Daten mit speziellen Auswerteverfahren aufbereitet werden können.

Meßsensoren
Für die Georadarmessungen stehen mehrere Sensortypen (Antennen) zur Verfügung. Man unterscheidet diese durch ihre sog. Dominanzfrequenz. Bedingt einerseites durch das Metall der Schienen und ggf. der Schwellen sowie andererseits durch die Rauheit des Schotters können nur mittel- bis hochfrequente Sensoren (zwischen etwa 200 MHz und 800 MHz) sinnvoll eingesetzt werden. Die tieffrequenten Sensoren besitzen eine größere Tiefenreichweite und die hochfrequenten eine bessere Schichtauflösung.

Sensorkopplung
Bei den verwendeten Sensoren handelt es sich um rückwärtig abgeschirmte Flächenantennen, sodaß Störsignale von oben stark unterdrückt werden. Die Sensorkopplung und damit der Energieeintrag in den Untergrund ist größer und die Streuverluste sind geringer, falls sich die Antenne nahe am Boden befindet.