地质雷达在隧道工程检测中的应用

地质雷达在隧道工程检测中的应用

杨超 1 黄敏 2

1 江西建院工程检测有限公司 江西南昌 330200

2江西索立德环保服务有限公司 江西南昌 330200

摘要：在地质超前预报中，地质雷达扮演着十分重要的角色。不仅能准确地探测预报隧道施工过程中对工程施工安全产生不良影响的有关地质灾害，还能探测出隧道结构中存在的施工问题，并对有问题的隧道给出可靠的、具体的证明。如此既能减少一些资金支出，又能大大提升工作效率。

关键词：地质雷达、隧道工程、检测、应用

引言：复杂条件下地道的超前地质预告是地道开挖前必不可少的一项作业。以电磁波传达理论为原理的地质雷达法是一种耗时少的无损检测办法，可有用勘探空泛，但查验长度有限；以电性差异为原理的高密度电法测含水体最优，但依赖于半空间和测区横向长度；地震波法可查验空泛和含水体，并可直观读取岩性改动，猜测距离长当衬砌为钢筋混凝土结构时，只有当两层钢筋摆放合理、环向钢筋未出现地道走向方向错位、钢筋距离足够大才调精确地检测出衬砌的缺点情况。因此，处理杂乱条件下地道超前地质预告应该以多办法结合最好，可很大程度行进地道不良地质体猜测精确度。

1地质雷达作业原理

地质雷达技术（GroundPenetratingＲadar，简称GPＲ）运用主频为106Hz～109Hz的电磁波，以宽频带短脉冲的办法，由地上经过天线发射器发送至地下，经地下政策体或地层界面反射后回来地上，被雷达接收器所接收，经过对所接收的雷达信号进行处理和图画解译，抵达勘探地下政策体的意图。在地道衬砌质量检测中，地质雷达向衬砌内部接连发射脉冲式高频电磁波，当电磁波遇到有电性差异的界面或政策体时会发生反射和透射（透射电磁波不才一界面上时会再发生反射与透射，直到能量耗尽）。地质雷达接收天线接收从相关界面或政策体上反射回来的反射波，并经电缆传递给主机并存储。依据反射波的抵达时刻和电磁波在该介质中的传达速率，可以判定界面或政策体的方位；依据反射波的形状、强弱改动等，可以判定政策体的性质及结构。选用地质雷达检测地道衬砌质量时，衬砌混凝土、空气、钢筋等介电常数差异较大，电磁波遇到不同波阻抗界面时会发生反射和折射，在雷达图画上显现为相应的特征。依据雷达图画特征可以判别脱空、钢筋等的方位信息。

2地质雷达法衬砌检测研讨

本次研讨首要会合在宝兰客专定西至兰州段，线路正线长93.23km，有地道24座，地道正线累计长69.07km，占线路总长的74%。该段线路多处于黄土高原沟壑、梁峁区，地道洞身经过的地层首要为第四系全新统冲积砂质黄土、细圆砾土；上更新统风积砂质黄土，冲积砂质黄土、细圆砾土；中、下更新统黏质黄土；上第三系上更新统泥岩。衬砌类型为Ⅳ－Ⅴ型，即管段全部地道均为钢筋混凝土衬砌。选用美国劳雷公司的sir20、sir3000地质雷达，400MHz、900MHz天线。依据长达一年的现场检测及许多的“破检”验证，结合地道施工工艺，对钢筋混凝土结构衬砌质量检测进行研讨，对典型误判的地质雷达图画进行分析，并依据敲击等方法查找漏判，进而对地质雷达检测钢筋混凝土结构衬砌质量的短少进行总结，并提出一些改进主张。

2.1衬砌钢筋保护层薄构成的误判

在地道衬砌施工时，钢筋保护层垫块位移过大或许振捣棒碰击钢筋等施工不当状况，都会导致钢筋发作位移，然后构成钢筋保护层厚度短少。钢筋保护层过薄时，由于钢筋近乎暴露，电磁波在天线和钢筋之间会发作多次反射，在地质雷达图像上会发作疑似脱空的图像。在深度45cm处开始有疑似脱空的多次反射。通过打孔注浆验证，未发现有衬砌脱空现象（但衬砌保护层厚度严峻短少），疑似脱空的强反射信号为钢筋保护层过薄导致的天线与钢筋的强反射多次波。其特征为：强反射多次波信号的同相轴和反射特征与钢筋反射信号相似。

2.2增益调度不妥构成的疑似脱空信号

电磁波在衬砌中传达时，会跟着深度添加而衰减。因此，在数据搜集时，需对其进行增益处理。若增益调度不妥，可能构成疑似脱空的信号，影响其判识的准确性。由此可见，当增益调度不妥时，雷达图像的强反射信号会显示为疑似脱空。依据履历，介电常数应依据现场情况随时调度（不仅是衬砌厚度改动的时分需求调度，衬砌结构类型、衬砌混凝土龄期长短、衬砌混凝土强度、衬砌外表湿润或许单调等都会影响介电常数的选择）。另一方面，应选用先自动增益，后手动调度增益的办法（增益点数为5个，将增益包络线调为类抛物线方法），并视现场情况扩展不同深度的信号。

2.3脱空典型雷达剖析

钢筋保护层厚度满意规划要求，在衬砌深度50cm处呈现强反射低频屡次波，且反射波同相轴不同于钢筋反射信号，依据强反射方位和反射波幅值，断定其在二衬和初支之间有较大脱空现象。对其进行打孔注浆，提示该处衬砌不好有较大的脱空（注浆量为12t）。这种脱空一般是因为地道开挖时光面爆炸作用欠好，构成部分超挖，初支喷射混凝土平整度达不到规范要求，防水板过松或许过紧构成的。

2.4衬砌不和浅部脱空检测漏判

由此可见，地质雷达在检测钢筋混凝土衬砌不和脱空时有必定的局限性，不应该将地质雷达作为检测衬砌质量缺点的仅有办法，应引进多种检测办法，以防止对缺点的漏判。①引进初期支护质量检测，即在二次衬砌未浇筑前对初期支护进行检测，可视现场状况进行敲击查看或许雷达检测，这样能够处理拱架数量和防水板后脱空的检测问题。②弹性波受多层钢筋屏蔽影响较小，应深入研究弹性波法在地道衬砌质量检测中的运用。③在地道施工阶段引进敲击查看，通过许多的现场验证，敲击查看关于地道衬砌浅部脱空检测作用超卓，是对地质雷达检测的有利补偿。

结束语：随着国家陆路交通的不断发展,铁路公路隧道的数量也在逐年增加,同时在运营过程中暴露出来的隧道病害也在连连告急。这就需要一种高效的能够对隧道衬砌质量进行全面快速的检测方法来适应这种发展,使隧道病害能够提前得到治理。地质雷达检测方法可以对隧道衬砌混凝土厚度、密实性、脱空等进行快速检测。它不仅克服了传统上以点盖面的只靠目测和打孔抽查来对隧道质量进行不全面检测的缺点,而且是一种采用高科技手段,以其高分辨率和高准确率,能快速、高效地进行无损检测的方法,在隧道工程质量检测中得到广泛的应用。

参考文献：

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[2]陈德君，王树栋，王光权.综合物探方法在隧道超前地质预报中的应用［J］.铁道勘察，2017，43（5）：18－22.

[3]巴特尔．地质雷达在隧道衬砌质量检测中的问题探讨［J］．公路交通科技，2016（3）：277-279.