鄭銘

摘 要：在我國的隧道施工過程中，要確保工程的施工質(zhì)量，則需要進(jìn)行全面快速的檢測，而由于地址雷達(dá)具有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，因此地址雷達(dá)作為一個無損檢測的方法，在我國的隧道工程的檢測過程中廣泛的使用，文章將具體介紹隧道工程施工案例中地質(zhì)雷達(dá)的使用，以及簡單明來的介紹地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；雷達(dá)；隧道；檢測

在隧道工程的施工中，會出現(xiàn)各種各樣的工程質(zhì)量問題，比如襯砌不夠密實(shí)、脫空等，因此為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。地質(zhì)雷達(dá)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

1 測線布置與檢測參數(shù)

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，應(yīng)做好測線布置工作，本工程的具體情況進(jìn)行分析，決定在隧道拱頂、左右拱腳及左右邊墻共布置了五條測線，這樣可以較為全部的檢測隧道的施工質(zhì)量問題。

本工程中用于檢測的地質(zhì)雷達(dá)為RAMAC/GPR型，選用500MHz屏蔽天線。本隧道工程施工質(zhì)量檢測中需要進(jìn)行控制的參數(shù)有以下幾點(diǎn)：采樣的頻率設(shè)置為7000MHz，采樣點(diǎn)數(shù)為483點(diǎn)，疊加次數(shù)為8次，窗口時間為65ns，觸發(fā)采用時間觸發(fā)的方式。

2 地質(zhì)雷達(dá)的探測原理與方法

影響地質(zhì)雷達(dá)的探測深度、分辨率以及精度的主要因素包括兩方面：一是探測對象所處環(huán)境的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等因素；二是主要與探測時所采用的頻率大小、采樣速度等有關(guān)。在實(shí)際施工中，影響探測是否成功的重要因素則是采用恰當(dāng)?shù)姆椒夹g(shù)。

探地雷達(dá)將高頻率電磁脈沖波通過發(fā)射天線送入被檢測物體（襯砌混凝土）內(nèi)，脈沖電磁波在被檢測物體內(nèi)的傳播過程中遇到電性不同的界面時，一部分脈沖電磁波反射回檢測物體表面，由接收天線接收，并由計(jì)算機(jī)處理成圖像實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示。通過對圖像的分析，便可以了解到被檢測物體內(nèi)部的情況，從而達(dá)到檢測的目的。圖2-1為探地雷達(dá)工作原理圖。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測應(yīng)用

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，會得到原始的地質(zhì)雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)。這些原始的檢測數(shù)據(jù)如果沒有進(jìn)行任何的處理，是無法僅憑原始數(shù)據(jù)得出隧道襯砌的具體情況的，因此需要采用專門的地質(zhì)雷達(dá)資料處理數(shù)據(jù)，對原始的雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的變化和濾波處理。對原始數(shù)據(jù)的處理主要是對波形進(jìn)行處理。波形的處理方式主要有增強(qiáng)有效信號，過濾無效信號，抑制隨機(jī)噪音，提高圖像的信噪比和分辨率等，經(jīng)過波形處理之后的原始檢測數(shù)據(jù)才可進(jìn)行使用。其中還涉及到圖像判釋這一重要環(huán)節(jié)。圖像判釋的依據(jù)是地址雷達(dá)圖像的正演成果和地質(zhì)勘探資料，在這些資料的基礎(chǔ)上可以對所獲得的雷達(dá)圖像上的一些現(xiàn)象進(jìn)行合理的闡釋，并且判斷所測量的對象是否有異常的問題，最終將各測線的圖釋結(jié)果匯總到成果圖上。根據(jù)最后的成果圖，就可以從中對隧道施工的質(zhì)量問題進(jìn)行分析和判斷。

3.1 初期支護(hù)厚度檢測

通常情況下，在天線發(fā)射出來的雷達(dá)波中，速度最快，最先達(dá)到接收天線的應(yīng)為空氣直達(dá)波，而稍晚一點(diǎn)接收到的將為表面直達(dá)波，最后才是混凝土和圍巖膠結(jié)面的反射波。圍巖與混凝土之間的物性差異直接影響到反射波的能量，兩者之間的物性差異與反射波的能力成正相關(guān)關(guān)系。雷達(dá)波經(jīng)由混凝土和圍巖界面反射到地質(zhì)雷達(dá)中的反射信號表現(xiàn)在圖像中則為較強(qiáng)的振幅和較為連續(xù)的同豐昨由，根據(jù)這一特點(diǎn)，即可在讀取出混凝土的厚度。

圖2-1 探地雷達(dá)工作原理圖

3.2 二次襯砌混凝土厚度檢測

圍巖與一次、二次襯砌之后是存在著很多的區(qū)別，主要體現(xiàn)在物質(zhì)成分和物理性質(zhì)上，這些方面的區(qū)別導(dǎo)致了這三者之間的介電常數(shù)存在著很明顯的不同，特別是在襯砌和圍巖之間。當(dāng)電磁波從襯砌進(jìn)行圍巖時，可以發(fā)現(xiàn)反射波的振幅出現(xiàn)了明顯增大的現(xiàn)象，同時視頻率出現(xiàn)了降低。

電磁脈沖在各結(jié)構(gòu)層的界面會出現(xiàn)反射，同時在不同的結(jié)構(gòu)層中電磁脈沖的速度有所不同，根據(jù)反射時間和速度，通過一定的公式計(jì)算可以求出隧道結(jié)構(gòu)層混凝土的厚度。電磁脈沖在混凝土中的速度是可以預(yù)先知道的，因此在進(jìn)行混凝土的厚度檢測中，最為關(guān)鍵的是準(zhǔn)確的確定電磁脈沖在隧道各結(jié)構(gòu)層的反射時間。根據(jù)反射時間和傳播速度，即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)層的厚度。在一次襯砌和二次襯砌之間往往存在縫隙，在地質(zhì)雷達(dá)的圖像上即可讀取出二次襯砌的厚度。但是在實(shí)際的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，往往會出現(xiàn)襯砌混凝土與噴射混凝土之間的分界面在圖像中不能清楚的表現(xiàn)出來，這是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)都是混凝土，因此本身之間的物性差異很小，當(dāng)襯砌混凝土和噴射混凝土之間結(jié)合情況較好時，在電磁脈沖的傳播過程經(jīng)過兩種結(jié)構(gòu)的分界面時基本不會出現(xiàn)反射的現(xiàn)象，這表現(xiàn)在圖像中就是分界面不清晰的問題。

3.3 脫空區(qū)檢測

空氣與混凝土是這兩種截然不同的物質(zhì)，兩者之間存在很大的物性差異，因此兩者物質(zhì)之間的介電常數(shù)差別較大，在隧道工程的施工中，如果襯砌混凝土背后回填時其密實(shí)度沒有達(dá)到要求的話，在混凝土與圍巖之間存在縫隙的情況下，電磁波在經(jīng)過空氣與混凝土的界面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射信號。脫空區(qū)越大的話，在圖像中圍巖的界面就越清晰。在地質(zhì)雷達(dá)的圖像中可以看到形狀為弧形的反射波多次出現(xiàn)，并且具有同相軸的特點(diǎn)，其出現(xiàn)的位置通常是在混凝土層以下，隨著時間的變化，弧形反射波的能力出現(xiàn)明顯增大的趨勢。對于脫空區(qū)大小的計(jì)算主要是根據(jù)雷達(dá)波在洞內(nèi)的行走速度和介電常數(shù)兩個參數(shù)，同時根據(jù)水平距離也可以求出脫空區(qū)的范圍。

3.4 鋼拱規(guī)格與分布

由雷達(dá)發(fā)射出來的電磁波在傳播過程中，存在能量的傳遞。根據(jù)電磁波理論，良性導(dǎo)體比如金屬材料，在電磁波入射到其上時會產(chǎn)生很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，因此從中可以知道當(dāng)電磁波在傳播過程中，如果入射到良性導(dǎo)體的表面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，這是因?yàn)閷?dǎo)體的存在會有較大的電磁性差異。在隧道襯砌的施工中，通常會涉及到鋼支撐和鋼筋網(wǎng)的使用，這兩種結(jié)構(gòu)均是良性導(dǎo)體的金屬材料。在隧道工程的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，當(dāng)電磁波入射到混凝土中時，如果混凝土中存在鋼筋的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的、明顯的反射信號，呈現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀；如果混凝土中存在鋼拱的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的月牙形發(fā)射信號，并且每一個鋼拱在圖像中都能出現(xiàn)一個信號。根據(jù)檢測所得到的雷達(dá)圖像，可以求出鋼拱和鋼筋的數(shù)目，根據(jù)信號的形狀，可以知道鋼拱的分布情況，同時結(jié)合設(shè)計(jì)的話，可以判定鋼拱和鋼筋的用量是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4 結(jié)語

為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測，并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。通過采用地質(zhì)雷達(dá)檢測的方法可以對隧道襯砌混凝土的厚度、初期支護(hù)厚度等進(jìn)行檢測，具有精度高、快速、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)。從效果來看，雷達(dá)檢測其操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂凡.探地雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測中的應(yīng)用研究[J].長安大學(xué)，2011 （S1）.

[2] 張菁.探地雷達(dá)地雷圖像處理與目標(biāo)識別方法[J].哈爾濱理工大學(xué)，2005（08）.

[3] 陳剛.探地雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測中的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報，2014（01）.

[4] 董帥.地質(zhì)雷達(dá)在巖溶隧道超前預(yù)報中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2014 （01）.

[5] 邱浩浩，王華.探討地質(zhì)雷達(dá)無損探測技術(shù)在隧道檢測中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2014（03）.

摘 要：在我國的隧道施工過程中，要確保工程的施工質(zhì)量，則需要進(jìn)行全面快速的檢測，而由于地址雷達(dá)具有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，因此地址雷達(dá)作為一個無損檢測的方法，在我國的隧道工程的檢測過程中廣泛的使用，文章將具體介紹隧道工程施工案例中地質(zhì)雷達(dá)的使用，以及簡單明來的介紹地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；雷達(dá)；隧道；檢測

在隧道工程的施工中，會出現(xiàn)各種各樣的工程質(zhì)量問題，比如襯砌不夠密實(shí)、脫空等，因此為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。地質(zhì)雷達(dá)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

1 測線布置與檢測參數(shù)

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，應(yīng)做好測線布置工作，本工程的具體情況進(jìn)行分析，決定在隧道拱頂、左右拱腳及左右邊墻共布置了五條測線，這樣可以較為全部的檢測隧道的施工質(zhì)量問題。

本工程中用于檢測的地質(zhì)雷達(dá)為RAMAC/GPR型，選用500MHz屏蔽天線。本隧道工程施工質(zhì)量檢測中需要進(jìn)行控制的參數(shù)有以下幾點(diǎn)：采樣的頻率設(shè)置為7000MHz，采樣點(diǎn)數(shù)為483點(diǎn)，疊加次數(shù)為8次，窗口時間為65ns，觸發(fā)采用時間觸發(fā)的方式。

2 地質(zhì)雷達(dá)的探測原理與方法

影響地質(zhì)雷達(dá)的探測深度、分辨率以及精度的主要因素包括兩方面：一是探測對象所處環(huán)境的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等因素；二是主要與探測時所采用的頻率大小、采樣速度等有關(guān)。在實(shí)際施工中，影響探測是否成功的重要因素則是采用恰當(dāng)?shù)姆椒夹g(shù)。

探地雷達(dá)將高頻率電磁脈沖波通過發(fā)射天線送入被檢測物體（襯砌混凝土）內(nèi)，脈沖電磁波在被檢測物體內(nèi)的傳播過程中遇到電性不同的界面時，一部分脈沖電磁波反射回檢測物體表面，由接收天線接收，并由計(jì)算機(jī)處理成圖像實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示。通過對圖像的分析，便可以了解到被檢測物體內(nèi)部的情況，從而達(dá)到檢測的目的。圖2-1為探地雷達(dá)工作原理圖。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測應(yīng)用

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，會得到原始的地質(zhì)雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)。這些原始的檢測數(shù)據(jù)如果沒有進(jìn)行任何的處理，是無法僅憑原始數(shù)據(jù)得出隧道襯砌的具體情況的，因此需要采用專門的地質(zhì)雷達(dá)資料處理數(shù)據(jù)，對原始的雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的變化和濾波處理。對原始數(shù)據(jù)的處理主要是對波形進(jìn)行處理。波形的處理方式主要有增強(qiáng)有效信號，過濾無效信號，抑制隨機(jī)噪音，提高圖像的信噪比和分辨率等，經(jīng)過波形處理之后的原始檢測數(shù)據(jù)才可進(jìn)行使用。其中還涉及到圖像判釋這一重要環(huán)節(jié)。圖像判釋的依據(jù)是地址雷達(dá)圖像的正演成果和地質(zhì)勘探資料，在這些資料的基礎(chǔ)上可以對所獲得的雷達(dá)圖像上的一些現(xiàn)象進(jìn)行合理的闡釋，并且判斷所測量的對象是否有異常的問題，最終將各測線的圖釋結(jié)果匯總到成果圖上。根據(jù)最后的成果圖，就可以從中對隧道施工的質(zhì)量問題進(jìn)行分析和判斷。

3.1 初期支護(hù)厚度檢測

通常情況下，在天線發(fā)射出來的雷達(dá)波中，速度最快，最先達(dá)到接收天線的應(yīng)為空氣直達(dá)波，而稍晚一點(diǎn)接收到的將為表面直達(dá)波，最后才是混凝土和圍巖膠結(jié)面的反射波。圍巖與混凝土之間的物性差異直接影響到反射波的能量，兩者之間的物性差異與反射波的能力成正相關(guān)關(guān)系。雷達(dá)波經(jīng)由混凝土和圍巖界面反射到地質(zhì)雷達(dá)中的反射信號表現(xiàn)在圖像中則為較強(qiáng)的振幅和較為連續(xù)的同豐昨由，根據(jù)這一特點(diǎn)，即可在讀取出混凝土的厚度。

圖2-1 探地雷達(dá)工作原理圖

3.2 二次襯砌混凝土厚度檢測

圍巖與一次、二次襯砌之后是存在著很多的區(qū)別，主要體現(xiàn)在物質(zhì)成分和物理性質(zhì)上，這些方面的區(qū)別導(dǎo)致了這三者之間的介電常數(shù)存在著很明顯的不同，特別是在襯砌和圍巖之間。當(dāng)電磁波從襯砌進(jìn)行圍巖時，可以發(fā)現(xiàn)反射波的振幅出現(xiàn)了明顯增大的現(xiàn)象，同時視頻率出現(xiàn)了降低。

電磁脈沖在各結(jié)構(gòu)層的界面會出現(xiàn)反射，同時在不同的結(jié)構(gòu)層中電磁脈沖的速度有所不同，根據(jù)反射時間和速度，通過一定的公式計(jì)算可以求出隧道結(jié)構(gòu)層混凝土的厚度。電磁脈沖在混凝土中的速度是可以預(yù)先知道的，因此在進(jìn)行混凝土的厚度檢測中，最為關(guān)鍵的是準(zhǔn)確的確定電磁脈沖在隧道各結(jié)構(gòu)層的反射時間。根據(jù)反射時間和傳播速度，即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)層的厚度。在一次襯砌和二次襯砌之間往往存在縫隙，在地質(zhì)雷達(dá)的圖像上即可讀取出二次襯砌的厚度。但是在實(shí)際的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，往往會出現(xiàn)襯砌混凝土與噴射混凝土之間的分界面在圖像中不能清楚的表現(xiàn)出來，這是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)都是混凝土，因此本身之間的物性差異很小，當(dāng)襯砌混凝土和噴射混凝土之間結(jié)合情況較好時，在電磁脈沖的傳播過程經(jīng)過兩種結(jié)構(gòu)的分界面時基本不會出現(xiàn)反射的現(xiàn)象，這表現(xiàn)在圖像中就是分界面不清晰的問題。

3.3 脫空區(qū)檢測

空氣與混凝土是這兩種截然不同的物質(zhì)，兩者之間存在很大的物性差異，因此兩者物質(zhì)之間的介電常數(shù)差別較大，在隧道工程的施工中，如果襯砌混凝土背后回填時其密實(shí)度沒有達(dá)到要求的話，在混凝土與圍巖之間存在縫隙的情況下，電磁波在經(jīng)過空氣與混凝土的界面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射信號。脫空區(qū)越大的話，在圖像中圍巖的界面就越清晰。在地質(zhì)雷達(dá)的圖像中可以看到形狀為弧形的反射波多次出現(xiàn)，并且具有同相軸的特點(diǎn)，其出現(xiàn)的位置通常是在混凝土層以下，隨著時間的變化，弧形反射波的能力出現(xiàn)明顯增大的趨勢。對于脫空區(qū)大小的計(jì)算主要是根據(jù)雷達(dá)波在洞內(nèi)的行走速度和介電常數(shù)兩個參數(shù)，同時根據(jù)水平距離也可以求出脫空區(qū)的范圍。

3.4 鋼拱規(guī)格與分布

由雷達(dá)發(fā)射出來的電磁波在傳播過程中，存在能量的傳遞。根據(jù)電磁波理論，良性導(dǎo)體比如金屬材料，在電磁波入射到其上時會產(chǎn)生很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，因此從中可以知道當(dāng)電磁波在傳播過程中，如果入射到良性導(dǎo)體的表面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，這是因?yàn)閷?dǎo)體的存在會有較大的電磁性差異。在隧道襯砌的施工中，通常會涉及到鋼支撐和鋼筋網(wǎng)的使用，這兩種結(jié)構(gòu)均是良性導(dǎo)體的金屬材料。在隧道工程的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，當(dāng)電磁波入射到混凝土中時，如果混凝土中存在鋼筋的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的、明顯的反射信號，呈現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀；如果混凝土中存在鋼拱的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的月牙形發(fā)射信號，并且每一個鋼拱在圖像中都能出現(xiàn)一個信號。根據(jù)檢測所得到的雷達(dá)圖像，可以求出鋼拱和鋼筋的數(shù)目，根據(jù)信號的形狀，可以知道鋼拱的分布情況，同時結(jié)合設(shè)計(jì)的話，可以判定鋼拱和鋼筋的用量是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4 結(jié)語

為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測，并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。通過采用地質(zhì)雷達(dá)檢測的方法可以對隧道襯砌混凝土的厚度、初期支護(hù)厚度等進(jìn)行檢測，具有精度高、快速、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)。從效果來看，雷達(dá)檢測其操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂凡.探地雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測中的應(yīng)用研究[J].長安大學(xué)，2011 （S1）.

[2] 張菁.探地雷達(dá)地雷圖像處理與目標(biāo)識別方法[J].哈爾濱理工大學(xué)，2005（08）.

[3] 陳剛.探地雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測中的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報，2014（01）.

[4] 董帥.地質(zhì)雷達(dá)在巖溶隧道超前預(yù)報中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2014 （01）.

[5] 邱浩浩，王華.探討地質(zhì)雷達(dá)無損探測技術(shù)在隧道檢測中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2014（03）.

摘 要：在我國的隧道施工過程中，要確保工程的施工質(zhì)量，則需要進(jìn)行全面快速的檢測，而由于地址雷達(dá)具有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，因此地址雷達(dá)作為一個無損檢測的方法，在我國的隧道工程的檢測過程中廣泛的使用，文章將具體介紹隧道工程施工案例中地質(zhì)雷達(dá)的使用，以及簡單明來的介紹地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；雷達(dá)；隧道；檢測

在隧道工程的施工中，會出現(xiàn)各種各樣的工程質(zhì)量問題，比如襯砌不夠密實(shí)、脫空等，因此為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。地質(zhì)雷達(dá)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

1 測線布置與檢測參數(shù)

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，應(yīng)做好測線布置工作，本工程的具體情況進(jìn)行分析，決定在隧道拱頂、左右拱腳及左右邊墻共布置了五條測線，這樣可以較為全部的檢測隧道的施工質(zhì)量問題。

本工程中用于檢測的地質(zhì)雷達(dá)為RAMAC/GPR型，選用500MHz屏蔽天線。本隧道工程施工質(zhì)量檢測中需要進(jìn)行控制的參數(shù)有以下幾點(diǎn)：采樣的頻率設(shè)置為7000MHz，采樣點(diǎn)數(shù)為483點(diǎn)，疊加次數(shù)為8次，窗口時間為65ns，觸發(fā)采用時間觸發(fā)的方式。

2 地質(zhì)雷達(dá)的探測原理與方法

影響地質(zhì)雷達(dá)的探測深度、分辨率以及精度的主要因素包括兩方面：一是探測對象所處環(huán)境的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等因素；二是主要與探測時所采用的頻率大小、采樣速度等有關(guān)。在實(shí)際施工中，影響探測是否成功的重要因素則是采用恰當(dāng)?shù)姆椒夹g(shù)。

探地雷達(dá)將高頻率電磁脈沖波通過發(fā)射天線送入被檢測物體（襯砌混凝土）內(nèi)，脈沖電磁波在被檢測物體內(nèi)的傳播過程中遇到電性不同的界面時，一部分脈沖電磁波反射回檢測物體表面，由接收天線接收，并由計(jì)算機(jī)處理成圖像實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示。通過對圖像的分析，便可以了解到被檢測物體內(nèi)部的情況，從而達(dá)到檢測的目的。圖2-1為探地雷達(dá)工作原理圖。

3 地質(zhì)雷達(dá)檢測應(yīng)用

在隧道工程施工質(zhì)量檢測中，會得到原始的地質(zhì)雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)。這些原始的檢測數(shù)據(jù)如果沒有進(jìn)行任何的處理，是無法僅憑原始數(shù)據(jù)得出隧道襯砌的具體情況的，因此需要采用專門的地質(zhì)雷達(dá)資料處理數(shù)據(jù)，對原始的雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的變化和濾波處理。對原始數(shù)據(jù)的處理主要是對波形進(jìn)行處理。波形的處理方式主要有增強(qiáng)有效信號，過濾無效信號，抑制隨機(jī)噪音，提高圖像的信噪比和分辨率等，經(jīng)過波形處理之后的原始檢測數(shù)據(jù)才可進(jìn)行使用。其中還涉及到圖像判釋這一重要環(huán)節(jié)。圖像判釋的依據(jù)是地址雷達(dá)圖像的正演成果和地質(zhì)勘探資料，在這些資料的基礎(chǔ)上可以對所獲得的雷達(dá)圖像上的一些現(xiàn)象進(jìn)行合理的闡釋，并且判斷所測量的對象是否有異常的問題，最終將各測線的圖釋結(jié)果匯總到成果圖上。根據(jù)最后的成果圖，就可以從中對隧道施工的質(zhì)量問題進(jìn)行分析和判斷。

3.1 初期支護(hù)厚度檢測

通常情況下，在天線發(fā)射出來的雷達(dá)波中，速度最快，最先達(dá)到接收天線的應(yīng)為空氣直達(dá)波，而稍晚一點(diǎn)接收到的將為表面直達(dá)波，最后才是混凝土和圍巖膠結(jié)面的反射波。圍巖與混凝土之間的物性差異直接影響到反射波的能量，兩者之間的物性差異與反射波的能力成正相關(guān)關(guān)系。雷達(dá)波經(jīng)由混凝土和圍巖界面反射到地質(zhì)雷達(dá)中的反射信號表現(xiàn)在圖像中則為較強(qiáng)的振幅和較為連續(xù)的同豐昨由，根據(jù)這一特點(diǎn)，即可在讀取出混凝土的厚度。

圖2-1 探地雷達(dá)工作原理圖

3.2 二次襯砌混凝土厚度檢測

圍巖與一次、二次襯砌之后是存在著很多的區(qū)別，主要體現(xiàn)在物質(zhì)成分和物理性質(zhì)上，這些方面的區(qū)別導(dǎo)致了這三者之間的介電常數(shù)存在著很明顯的不同，特別是在襯砌和圍巖之間。當(dāng)電磁波從襯砌進(jìn)行圍巖時，可以發(fā)現(xiàn)反射波的振幅出現(xiàn)了明顯增大的現(xiàn)象，同時視頻率出現(xiàn)了降低。

電磁脈沖在各結(jié)構(gòu)層的界面會出現(xiàn)反射，同時在不同的結(jié)構(gòu)層中電磁脈沖的速度有所不同，根據(jù)反射時間和速度，通過一定的公式計(jì)算可以求出隧道結(jié)構(gòu)層混凝土的厚度。電磁脈沖在混凝土中的速度是可以預(yù)先知道的，因此在進(jìn)行混凝土的厚度檢測中，最為關(guān)鍵的是準(zhǔn)確的確定電磁脈沖在隧道各結(jié)構(gòu)層的反射時間。根據(jù)反射時間和傳播速度，即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)層的厚度。在一次襯砌和二次襯砌之間往往存在縫隙，在地質(zhì)雷達(dá)的圖像上即可讀取出二次襯砌的厚度。但是在實(shí)際的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，往往會出現(xiàn)襯砌混凝土與噴射混凝土之間的分界面在圖像中不能清楚的表現(xiàn)出來，這是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)都是混凝土，因此本身之間的物性差異很小，當(dāng)襯砌混凝土和噴射混凝土之間結(jié)合情況較好時，在電磁脈沖的傳播過程經(jīng)過兩種結(jié)構(gòu)的分界面時基本不會出現(xiàn)反射的現(xiàn)象，這表現(xiàn)在圖像中就是分界面不清晰的問題。

3.3 脫空區(qū)檢測

空氣與混凝土是這兩種截然不同的物質(zhì)，兩者之間存在很大的物性差異，因此兩者物質(zhì)之間的介電常數(shù)差別較大，在隧道工程的施工中，如果襯砌混凝土背后回填時其密實(shí)度沒有達(dá)到要求的話，在混凝土與圍巖之間存在縫隙的情況下，電磁波在經(jīng)過空氣與混凝土的界面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射信號。脫空區(qū)越大的話，在圖像中圍巖的界面就越清晰。在地質(zhì)雷達(dá)的圖像中可以看到形狀為弧形的反射波多次出現(xiàn)，并且具有同相軸的特點(diǎn)，其出現(xiàn)的位置通常是在混凝土層以下，隨著時間的變化，弧形反射波的能力出現(xiàn)明顯增大的趨勢。對于脫空區(qū)大小的計(jì)算主要是根據(jù)雷達(dá)波在洞內(nèi)的行走速度和介電常數(shù)兩個參數(shù)，同時根據(jù)水平距離也可以求出脫空區(qū)的范圍。

3.4 鋼拱規(guī)格與分布

由雷達(dá)發(fā)射出來的電磁波在傳播過程中，存在能量的傳遞。根據(jù)電磁波理論，良性導(dǎo)體比如金屬材料，在電磁波入射到其上時會產(chǎn)生很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，因此從中可以知道當(dāng)電磁波在傳播過程中，如果入射到良性導(dǎo)體的表面時，會出現(xiàn)很強(qiáng)的反射現(xiàn)象，這是因?yàn)閷?dǎo)體的存在會有較大的電磁性差異。在隧道襯砌的施工中，通常會涉及到鋼支撐和鋼筋網(wǎng)的使用，這兩種結(jié)構(gòu)均是良性導(dǎo)體的金屬材料。在隧道工程的地質(zhì)雷達(dá)檢測中，當(dāng)電磁波入射到混凝土中時，如果混凝土中存在鋼筋的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的、明顯的反射信號，呈現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀；如果混凝土中存在鋼拱的話，在雷達(dá)圖像中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的月牙形發(fā)射信號，并且每一個鋼拱在圖像中都能出現(xiàn)一個信號。根據(jù)檢測所得到的雷達(dá)圖像，可以求出鋼拱和鋼筋的數(shù)目，根據(jù)信號的形狀，可以知道鋼拱的分布情況，同時結(jié)合設(shè)計(jì)的話，可以判定鋼拱和鋼筋的用量是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4 結(jié)語

為了及時發(fā)現(xiàn)隧道工程中的質(zhì)量問題，應(yīng)采取一種快速全面的檢測方式進(jìn)行檢測，并及時對質(zhì)量問題進(jìn)行處理。隨著隧道工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)如鉆孔取芯、壓水測試等方法已經(jīng)無法達(dá)到工程檢測的要求。通過采用地質(zhì)雷達(dá)檢測的方法可以對隧道襯砌混凝土的厚度、初期支護(hù)厚度等進(jìn)行檢測，具有精度高、快速、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)。從效果來看，雷達(dá)檢測其操作簡單易懂，設(shè)備輕便，同時具有高分辨率的特點(diǎn)，因此在隧道工程的質(zhì)量檢測中廣泛應(yīng)用。

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