地質雷達法檢測高速鐵路隧道的分析

摘 要：隨著科學技術的提高，隧道檢測方法也在不斷進步。地質雷達檢測法自20世紀90年代引入我國后，由于其準確性、方便性、快速性和操作簡單性等因素使其得到了廣泛的應用。根據多年的實踐中表明：地質雷達法檢測高速鐵路隧道，能對襯砌厚度進行準確的探測，對鋼筋結構的布置情況進行準確的分析，對襯砌出現的后背空洞問題進行準確判斷，提高工作效率和消除了質量隱患。

關鍵詞：地質雷達法 反射信號 隧道檢測 襯砌 頻率

中圖分類號：U45文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0115-01

近年來隨著高速鐵路的快速發展，鐵路的隧道工程也越來越多，隧道工程的質量當然也是不容忽視的。由于鐵路隧道的特性是施工周期較長、使用時間較長、運行量較大，所以在建設過程中鐵路隧道的質量一定要有較高的標準。地質雷達檢測法在隧道過程中相對傳統的檢測法具有一定的優勢，大大提高工作效率和質量保證。我們來通過其原理、技術要求等來分析在實際運用中的情況。

1 高速鐵路隧道檢測的情況

鐵路隧道在建設的過程經常遇到復雜多變的地質問題，很多強風化的破碎巖石使隧道施工難度加大。為了保證隧道施工的質量，需對現場進行質量檢測，對在檢測過程中出現的問題，按照規定要就及時的反饋整改保證工程質量。

地質雷達法運用在隧道檢測中相對于傳統的鉆探取芯和開挖取樣等，操作過程相對簡單、掃描的速度相對較快、圖像更加清晰直觀，所以其廣泛運用在隧道的工程檢測中。

2 隧道檢測的內容

高速鐵路的隧道工程中的二次襯砌要達到一級的防水級別，也就是說在結構內二次襯砌是不能有水滲透的。在實際工作中，影響著高速鐵路隧道工程的質量因素有，襯砌的厚度不足以及隧道背后有空洞情況等。而地質雷達檢測法則能準確的檢測出這些缺陷的同時，也能檢測出鋼筋的數量、間距和鋼架結構以及保護層的厚度等問題。在現在隧道質量無損的檢測中發揮著重要作用。

地質雷達法檢測，能夠及時的檢測出早期工程中出現的支護問題，如支撐的厚度、支護空洞和鋼拱架的數量等。同時對于經常出現的超挖回填處理方面也能通過地質雷達法進行檢測。在二次襯砌檢測中，新的檢驗標準要求其保護厚度不能低于3厘米，但在實際的工作中，由于種種因素影響，使早期的支護與二次襯砌間容易出現脫空情況。特別是在拱頂等特殊部位必須進行重點檢測。

3 地質雷達的檢測原理

地質雷達檢測是一種利用地球物理原理的檢測方法，簡單點說就是使用超高頻率的電磁波對介質電性分布的檢測。其工作過程是，首先利用雷達將高頻率的電磁脈沖發射到地下介質處，通過發射天線把電磁波信號從介質的表面傳送到其內部。介質內部不同的電性介質分界面會通過散射、反射經過目標體或者媒質界面返回到地面，介質電性質和幾何形態的變化決定其波形和路徑。地質雷達在其返回地面后將這些信號接收然后記錄起來，通過深度計算公式來計算出反射界面深度，也就是我們所說的襯砌厚度。

分界面兩邊的介電參數決定了反射信號的強和弱，也為我們的地質雷達法檢測提供了條件。如果雷達接收到的信號顯示幅度和剖面相位出現變化，則說明被檢測處出現一定的空隙或者是交界的地方沒有貼合好，從而來判斷出襯砌的厚度和現場施工中所出現的缺陷問題。如果雷達接收到的信號非常的強，強異常顯示在剖面上，則說明反射介質為鋼筋，從而來判斷出鋼筋在隧道中的分布情況。如果要知道被測目標內部的分布和結構形態，也可以通過處理所接收到的反射信號的振幅、頻率和相位等來分析。

4 檢測的主要技術要求

地質雷達發檢測的主要技術控制有選擇天線頻率、控制里程標識和標定雷達波速。在檢測中使用的是屏蔽天線，根據所需檢測的厚度和相關技術要求來選擇所需要的天線頻率。一般情況下，頻率越高的天線所發出的雷達波探測的深度淺、能量損耗的快，但主頻和分辨率都較高，頻率低的天線則相反。控制里程標識則是用來保證圖像中各個檢測點位置跟實際的位置相對應。雷達波速因現在的用料不同而有一定范圍的變化，雷達波速在檢測過程中起到重要參數的作用。

在雷達檢測過程中，為了盡可能多的接受其反射波的特性，使用高頻寬頻帶來接收記錄數據，所以同時接收記錄不同的干擾波是不可避免的。加上復雜的地下介質使接收信號跟原始的反射波出現一定的差異。所以為了得到清晰的圖像，對接收到的信息進行適當的處理是非常有必要的。通常處理信號的步驟有預處理數據、增益控制盒處理濾波。

5 誤差分析

在地質雷達法檢測高速鐵路隧道中是存在一定誤差的，所以分析誤差的來源避免誤差、減少誤差是非常有必要的。地質雷達法檢測能否達到相關規定的精準度是關鍵的問題。根據現場施工的情況來看，誤差的來源除了機器設備本身的誤差、設置參數的誤差、被檢測介質的復雜情況以及襯砌的表面與天線之間的接觸效果等因素外，還有之前我們所提到的里程定位和空洞定位所產生的誤差、鋼筋的數次反射影響以及計算的誤差等方面。

通過了解誤差的來源，對產生誤差因素進行分析，盡量減少、避免誤差也是這些年來技術人員一直需要克服的問題。只有準確的掌握隧道的內部情況減少誤差，施工的安全、質量、效率才會得到提升。

6 結語

要想讓地質雷達發檢測在高速鐵路隧道施工中有更好的發展和運用，使地質雷達更好的為隧道施工服務，滿足高速鐵路隧道檢測需求，處理好其在檢測過程中的技術問題是非常有必要的。將其和傳統的磚芯法、開挖取樣法想結合，可在隧道檢測中發揮更大的作用。同時人才的培養對地質雷達法檢測本身的創新發展是有必要的。

參考文獻

[1]王興照.地質雷達在鐵路隧道工程檢測中的應用分析[J].土工基礎，2008（3）.