地质雷达在公路隧道二衬质量检测的作用.docx

地质雷达在公路隧道二衬质量检测的作用摘要：介绍了地质雷达的工作原理地质雷达是一种广泛用于地质探测的高频电磁脉冲波技术结合昌宁高速礼坊隧道实际工程阐述了地质雷达在隧道二衬质量无损检测中的应用简述了测线布置、数据采集、图像处理步骤并对典型的雷达图像进行分析证明地质雷达技术在隧道工程无损检测中能取得了较好效果。关键词：地质雷达；隧道；二衬检测1概述隧道工程由于种种原因在施工期或运营一段时间后可能会出现表面裂纹、渗漏水等病害通常这些病害多是由隧道潜在的隐患导致的如衬砌厚度不足、衬砌背后存在大面积空洞或回填不密实等。传统的施工质量检测往往采取钻孔取芯、开挖取样的破坏性手段这样对于防水要求极为严格的隧道施工极为不利。由于隧道工程是隐蔽性工程因此需要一种有效、快速、无损的方法和手段进行检测。本文结合昌宁高速礼坊隧道实际工程对礼坊隧道二衬质量进行了无损检测。结果表明质雷达在公路隧道质量检测方面效果比较理想达到了指导施工的目的。2地质雷达的工作基本原理地质雷达作为一种无损检测技术自20世纪70年代开始应用至今已有30多年的历史在工程各个领域都有重要的应用主要解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、地质超前预报和地质构造等问题。探地雷达的基本原理如图1所示。地质雷达是利用高频电磁脉冲波的反射探测目的体及地质现象的。其探测过程如下：地质雷达通过发射天线向地下发射高频电磁脉冲此脉冲在向地下传播过程中遇到地下介质分界面时会产生反射。反射波传播回地表后被接收天线所接收并将其传入主机进行记录和显示每一测点接收到一道雷达波形一条测线上全部测点的雷达波形排列在一起形成完整的雷达剖面经过资料的后处理进行反演解释便可得到地下地层或目的体的位置、分布范围、埋深等。3工程应用3.1工程概况及参数设置礼坊隧道为一分离式隧道隧道长度为1625m净空宽×高为10.75m×5m。隧道区位于构造剥蚀低山丘陵区山体连绵起伏山体植被发育沿洞轴线洞身最高点高程约700m地形起伏大山势较陡峻隧道进出洞口地形较缓植被发育风化层厚。隧道区山体总体走向比较紊乱大致呈南北走向隧道区内水量丰富隧道区内微地貌发育主要为山间冲沟为山间洪水及地下水的排泄通道。本次检测仪器采用美国GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地质雷达。检测之前必须根据具体地质情况调节相应的参数（主要包括雷达天线中心频率、时窗和采样次数等）以达到仪器的理想状态。考虑到探测对象主要为隧道二衬质量检测对象为二衬的厚度钢筋数量及二衬支护背后是否有空洞所以本次检测采用400MHz中心频率的天线测量方式采用连续测量。探测的时窗主要取决于探测的深度考虑到本次探测主要为初期支护探测检测深度在1m之内即可则时窗可取为50ns。3.2测线布置根据规范要求及项目实施大纲沿着隧道走向的3条测线即拱肩2条（测线1、2）以及拱顶1条（测线3）如图2所示。3.3地质雷达探测结果（1）二衬厚度检测结果。图3是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图该检测段桩号范围是ZK189+200~ZK189+230沿测线1的位置数据采集。由于围岩与二衬混凝土介电常数差别较大电磁波在围岩与混凝土界面传播时将产生较强反射信号图3中绘制出的曲线即为该反射信号表1列出了该检测段测线3位置的二衬厚度的检测结果。（2）二衬钢筋数量检测结果。图4是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图该检测段桩号范围是ZK189+110~ZK189+117.5沿测线1的位置数据采集。由于钢筋与混凝土介电常数差别很大电磁波在混凝土与钢筋界面传播时将产生强烈反射信号图4中用垂直箭头标记出了钢筋具体位置表2列出了该检测段钢筋数量的检测结果。综合表1、表2所得到的二衬厚度与钢筋数量检测数据结果表明二衬施工质量满足设计及有关规范的要求。4结论通过在昌宁高速礼坊隧道进行的多次地质雷达无损检测得到了如下认识：（1）地质雷达作为一种无损检测技术具有成本低操作方便快捷探测精度高数据采集与处理集于一身目标体等异常图像清晰且易于识别等特点能有效检测出钢筋异常以及二衬厚度。（2）礼坊隧道现场检测结果表明检测部位拱顶测线及左、右拱腰测线二衬厚度满足设计要求测线部位衬砌层与原岩耦合良好。二衬钢筋总数满足设计及有关规范的要求。作者:袁海波单位:中铁五局集团第一工程有限责任公司参考文献：[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社1994.[2]王惠濂.探地雷达概论——暨专辑序与跋[J].地球科学•中国地质大学学报1993（3）:249-255.[3]李国平.瞬