地質(zhì)雷達在隧道工程檢測的應(yīng)用

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摘要：地質(zhì)雷達是目前我國各個隧道工程中用于檢測的主要設(shè)備，因此，對地質(zhì)雷達具體工作原理與工作方式進行分析，對地質(zhì)雷達的具體應(yīng)用形式展開討論，并針對具體案例的分析進一步了解地質(zhì)雷達的作用及應(yīng)用，并得出結(jié)論：地質(zhì)雷達能夠?qū)λ淼拦こ痰幕炷梁穸取⒛z結(jié)度以及鋼筋使用情況等進行準確檢測，并在保證隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)整體性的同時做出科學(xué)檢測。

關(guān)鍵詞：隧道工程；地質(zhì)雷達；工程檢測

1地質(zhì)雷達工作原理

地質(zhì)雷達是指利用電磁波發(fā)射及折回對地下電性界面進行探測、觀察的重要設(shè)備。在對地下進行探測時，地質(zhì)雷達通過發(fā)射高頻電磁波對周圍環(huán)境進行勘查，而由于地下各處石質(zhì)、土質(zhì)橫截面不同，且能夠折射電波的能力也存在差異，因此在不同形態(tài)地質(zhì)情況中折回的電波頻率也不盡相同，而通過對折回電磁波、地質(zhì)雷達發(fā)出電磁波以及折回時間等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與計算，通過最終處理得到地下勘測數(shù)據(jù)。而后，利用地質(zhì)雷達探測結(jié)果結(jié)合施工現(xiàn)場施工地質(zhì)情況以及相關(guān)地質(zhì)勘查資料等，最終對地下地質(zhì)情況、空間位置、內(nèi)部環(huán)境以及構(gòu)造等做出判斷。

2隧道工程檢測中地質(zhì)雷達的工作步驟

2.1預(yù)先準備

首先，在對隧道工程進行探測前，相關(guān)技術(shù)人員需要對地質(zhì)雷達進行探測前檢驗與評估，確保該地質(zhì)雷達設(shè)備能夠正常使用，避免在探測時出現(xiàn)設(shè)備損壞等情況；其次，應(yīng)當對地質(zhì)雷達傳輸數(shù)據(jù)的標準參數(shù)進行確定與對比，并且在探測前做好地質(zhì)雷達檢測工作，且將不同數(shù)據(jù)進行標注，通過重復(fù)檢測、多向檢測對地質(zhì)雷達進行檢驗，提升地質(zhì)雷達探測數(shù)據(jù)的準確性。

2.2地質(zhì)雷測線布置

首先，在對地質(zhì)雷達投入使用前，需要根據(jù)隧道走向、面積、地質(zhì)情況等，利用科學(xué)計算等形式初步設(shè)定地質(zhì)雷達分布的線路，確保將地質(zhì)雷達的作用充分發(fā)揮。而在具體確定線路時，由于布置工作較為方便且快速，存在較高靈活度，因此在進行線路布置時只需要根據(jù)具體探測內(nèi)容和探測目的進行雷達測線布置；其次，通常來講，地質(zhì)雷達測線布置方式包括檢測點布置、網(wǎng)格路線布置以及檢測線路布置等，而在具體探測工作中，施工單位應(yīng)當根據(jù)自身工程情況選擇最為適合的布置方式。

2.3探測數(shù)據(jù)整理與采集

首先，在利用地質(zhì)雷達進行探測時，相關(guān)人員需要將雷達的天線兆數(shù)調(diào)低，并需要利用連續(xù)探測的方式，保證在15～30min內(nèi)持續(xù)對隧道內(nèi)部以及混凝土結(jié)構(gòu)進行準確探測；其次，由于不同隧道工程對混凝土質(zhì)量及隧道整體水平的要求不同，因此需要根據(jù)實際情況利用地質(zhì)雷達針對不同部位進行探測。而在探測時，相關(guān)人員應(yīng)密切關(guān)注地質(zhì)雷達傳回來的影像圖與相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行采集，確保將所有數(shù)據(jù)全都統(tǒng)計，并結(jié)合地質(zhì)雷達探測原理對其初始數(shù)據(jù)進行采集與校正，提高檢測準確度。

2.4地質(zhì)數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)解釋

在實際地質(zhì)勘察中，地質(zhì)雷達勘測需要將勘察數(shù)據(jù)資料詳細記錄，將其中的數(shù)據(jù)進行全面解釋，利用數(shù)據(jù)分析的方式分析出其中的地質(zhì)特點以及屬性，地質(zhì)雷達勘察中主要包含隧道中的掌子面檢測、地質(zhì)屬性等方面的勘察等，利用綜合手段對其進行全面分析，結(jié)合數(shù)據(jù)檢測做出正確的判斷。

2.5探測驗收工作

第一，應(yīng)在地質(zhì)雷達探測工作完畢后，進入隧道施工范圍對地質(zhì)雷達探測到的結(jié)果及時發(fā)送到施工現(xiàn)場的計算機接收終端，而相關(guān)人員則需要對數(shù)據(jù)、圖像等進行計算與分析，并針對探測結(jié)果對隧道工程做出相應(yīng)調(diào)整，并最終能夠?qū)κ┕みM行驗收與評估；第二，在檢測后需要將檢測數(shù)據(jù)進行收集并作為資料保存下來，并對設(shè)備進行妥善保管，確保下一次能夠順利進入檢測工作中。

3隧道質(zhì)量檢測中地質(zhì)雷達的具體應(yīng)用

3.1對襯砌混凝土厚度的檢測

在傳統(tǒng)檢測方法中，我國大部分施工單位普遍采用鉆心法來對襯砌混凝土的厚度進行檢測，但由于此方法對襯砌混凝土的整體性破壞較大，且對工程質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，同時該檢測結(jié)果也不具代表性，因此，近年來我國多數(shù)施工單位已經(jīng)改為采用地質(zhì)雷達檢測法對襯砌混凝土的厚度進行評估，不僅能夠保證混凝土整體性不被破壞，同時也因雷達檢測的持續(xù)性較強而將檢測結(jié)果的準確性大幅度增加，因此，自90年代起，地質(zhì)雷達已逐漸成為我國重要檢測方法之一。

3.2對襯砌混凝土內(nèi)部膠結(jié)度的探測

部分施工單位在進行混凝土材料配比時，由于攪拌過程存在問題或者配比材料自身質(zhì)量較低，而該混凝土材料在澆筑時則出現(xiàn)澆筑不均勻、氣泡過大過多以及缺少規(guī)則性等，但采用傳統(tǒng)檢測方法無法對這些情況及時進行檢測，因而出現(xiàn)之后膠結(jié)度較低的情況。而使用地質(zhì)雷達對襯砌混凝土進行檢測，則能偶在檢測時通過發(fā)射高頻電磁波的方式對混凝土整體內(nèi)部結(jié)果進行探測，并結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等，一旦發(fā)現(xiàn)膠結(jié)度較低的部位，則能夠通過信號傳播、發(fā)送等將即使圖像輸送到計算機接收終端，將檢測結(jié)果直觀地呈現(xiàn)出來。例如，當?shù)刭|(zhì)雷達在探測時接收到波動較大的反射波，且呈現(xiàn)畸形、振幅明顯增強等形式，則說明在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)了大范圍局部變化，如果波形出現(xiàn)凌亂形式，則證明該處襯砌混凝土的膠結(jié)度較低，密實度較差。

4地質(zhì)雷達在某隧道工程檢測中的應(yīng)用實例

4.1隧道工程概況

某隧道屬于雙線分離式隧道，且左右分布共四條車道，整個隧道包含入口、出口，且在施工時采用兩側(cè)相向同時施工方法，隧道長度共計5527m。該隧道在入口處包括較多廢棄煤礦等，由于這些煤礦經(jīng)過長期過度開采已成為多個煤礦采空區(qū)，因而在具體施工時，無法對這些煤礦采空區(qū)內(nèi)部空間大小及延展形式進行準確測量。而在具體施工過程中，為了提高隧道施工質(zhì)量、提升隧道施工安全系數(shù)，本次施工采用地質(zhì)雷達檢測法對隧道襯砌質(zhì)量進行探測。此次地質(zhì)雷達預(yù)報設(shè)備為RAMAC/CUIII型探地雷達，選用大小為100MHz的屏蔽天線。采用點測法進行數(shù)據(jù)采集，采樣頻率1196MHz，采樣點數(shù)512；疊加次數(shù)128次，測點間距0.1m，采樣時窗620ns。襯砌質(zhì)量檢測采用800MHz屏蔽天線，沿側(cè)線使用連續(xù)剖面掃描法，采樣點數(shù)512，采樣時窗50ns。

4.2對混凝土噴層厚度的檢測

首先，由于隧道內(nèi)部圍巖存在一定壓迫性，因此在進行襯砌混凝土施工時需要針對圍巖自身存在壓迫度等進行全面檢查與分析，同時根據(jù)科學(xué)計算方法對襯砌混凝土的厚度進行計算，確保能夠利用襯砌混凝土的厚度對圍巖進行支撐。利用襯砌混凝土的承載力將圍巖的擠壓值降低到最小化。而根據(jù)我國《隧道施工技術(shù)規(guī)范》中的指示，在對混凝土噴層的平均厚度進行確定及檢測時，當其厚度的90%大于設(shè)計厚度時才算作標準，且其厚度也應(yīng)當是設(shè)計厚度的1.5倍。而為了能夠在不損害襯砌混凝土的前提下，利用地質(zhì)雷達對其噴層厚度進行檢測，通過對檢測圖的分析，最終得出結(jié)論：該墻壁的檢測點厚度與最小厚度均已達到標準水平。

4.3對混凝土缺陷情況的檢測

在我國隧道工程中，由于混凝土質(zhì)量低下等存在問題，襯砌混凝土主要存在密實度底、脫空面積大以及出現(xiàn)空洞三種缺陷形式。則有可能在隧道爆破施工過程中，例如，隧道工程單位在進行二次襯砌時，如果一旦出現(xiàn)防水板鋪掛不當、封頂混凝土不均以及混凝土自身收縮等情況，則容易導(dǎo)致混凝土發(fā)生缺陷。如果利用爆破技術(shù)對該混凝土進行檢測，由于爆破人員自身技術(shù)不夠熟練、混凝土質(zhì)量不達標等情況存在，因此在爆破后會出現(xiàn)爆破程度過大、爆破程度不夠以及爆破表面凹凸不平等情況。因此，本次檢測采用地質(zhì)雷達對混凝土缺陷情況進行檢測。該隧道的空洞中常含有空氣，混凝土空洞中電磁波從襯砌經(jīng)過空氣時，介電常數(shù)相差較大，產(chǎn)生一條反射波，在空氣中電磁波衰減較小，因此在空洞中易產(chǎn)生較強的多次反射，形成帶狀或三角狀波形，同相軸呈弧形且與相鄰軸不連續(xù)。隧道混凝土不密實、脫空、空洞所對應(yīng)的地質(zhì)雷達圖像的波形特征。

4.4鋼支撐位置及數(shù)量

在對施工混凝土內(nèi)部鋼筋分布支撐位置、鋼筋數(shù)量等情況進行檢測時，可采用地質(zhì)雷達檢測方式。其原理為：鋼筋自身存在較高密度，而地質(zhì)雷達在勘測時所發(fā)出的電磁波遇到鋼筋時會形成折回波，而該過程則能夠通過數(shù)據(jù)計算軟件等立即形成反射圖像，例如，當混凝土中存在鋼筋時，電磁波遇到鋼筋會呈現(xiàn)出較為強烈的月牙形繞射信號，而每一個繞射信號都代表其中一鋼筋及其位置。通過利用地質(zhì)雷達對鋼筋位置和數(shù)量進行檢測，判斷該位置的施工是否符合施工要求，提高施工質(zhì)量檢測率。

5結(jié)語

結(jié)合實例分析后我們可以知道，地質(zhì)雷達不僅能夠提高工程檢測整體性與科學(xué)性，同時也具有較高的科學(xué)性、全面性，是目前我國普遍投入施工檢測工程中的主要檢測方法之一。而在具體應(yīng)用過程中，為了進一步提升地質(zhì)雷達勘測準確率，不僅需要對設(shè)備自身數(shù)據(jù)進行調(diào)試，同時也要提升技術(shù)人員與接收設(shè)備的整體水平，通過對檢測結(jié)果的準確分析與詳細計算等，確保隧道工程中混凝土整體質(zhì)量，提升隧道工程的使用壽命和安全系數(shù)，為將來的隧道施工工程提供參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]王佳.地質(zhì)雷達在隧道工程檢測中的應(yīng)用[J].工業(yè)c，2016（48）：245.

[2]肖秀明，成海，車海清，等.地質(zhì)雷達在隧道工程檢測中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（14）：78-80.

作者:張俊曦 單位:金華市天平交通工程試驗檢測咨詢有限公司