地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道超前地質(zhì)預(yù)報的應(yīng)用

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400000)

地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道超前地質(zhì)預(yù)報的應(yīng)用

彭世琥

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院重慶400000)

地質(zhì)雷達(dá)法是隧道超前地質(zhì)預(yù)報的常用方法，能有效的探明隧道前方的地質(zhì)情況，正確指導(dǎo)隧道施工，本文結(jié)合具體的工程案列，對探地雷達(dá)在公路隧道施工應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

地質(zhì)雷達(dá)；隧道；施工

引言

隨著高速公路的快速發(fā)展，公路隧道工程作為高速公路的一部分，在上世紀(jì)50年代取得長足的發(fā)展，當(dāng)前，江西省有許多新建或在建隧道，盡管在隧道興建初期，對隧道選址進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘查，但這種地質(zhì)勘查往往只能提供大區(qū)域的地質(zhì)情況，不能滿足隧道的正常施工，在隧道施工的過程中，地質(zhì)勘查資料不能詳細(xì)的提供隧道掌子面前方的地質(zhì)情況，這樣就關(guān)系到隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全，同時給隧道坍塌埋下了隱患。因此，在這樣情況下下，超前地質(zhì)預(yù)報工作在隧道施工中被大量應(yīng)用，其中地質(zhì)雷達(dá)能夠準(zhǔn)確的探測隧道掌子面前方的地質(zhì)情況，給隧道施工提供了有力的地質(zhì)情況，在一定程度上保障了隧道施工的安全。

一、地質(zhì)雷達(dá)原理

地質(zhì)雷達(dá)系列儀器由三部分組成，即地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)、控制和顯示單元、天線；其功能分別是，地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)：為系統(tǒng)提供電源、連接外部硬磁盤與外圍設(shè)備、對系統(tǒng)恢復(fù)初始設(shè)置條件以及連接兩個標(biāo)準(zhǔn)或四個任選傳感器。控制和顯示單元：是一個多功能筆記本電腦，它可以顯示和實時監(jiān)控測量結(jié)果，并且還有各種輸入、輸入的端口。天線：分單天線形式及多天線形式。單天線形式是利用一個天線發(fā)射寬頻帶短脈沖電磁波并接收來自地下介質(zhì)的發(fā)射回波，多天線可同時接四個天線。

二、地質(zhì)雷達(dá)在實際工程的運(yùn)用

(一)工程概況

某公路隧道是一座上下行分離的四車道高速公路特長隧道。該隧道的起訖里程樁號為：左洞ZK0+000～ZK1+992，長1992米，右洞YKO+000～YK1+982，隧道全長1982米，左右洞相距32米左右，隧道洞軸線為東西走向，隧道設(shè)計路面標(biāo)高(黃海高程系統(tǒng))左洞為479.835(路線起點(diǎn))～447.951米(隧道出口)，右洞為480.075(路線起點(diǎn))～448.380(隧道出口)米。左右線隧道整體位于直線段內(nèi)。

本次對隧道右線進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)探測。

(二)現(xiàn)場測試：

1.測線測點(diǎn)布置

使用地質(zhì)雷達(dá)作超前預(yù)報時，以掌子面前方為探測目標(biāo)，采用“二”字線性。

現(xiàn)場儀器采用SIR-20探地雷達(dá)系統(tǒng)對隧道進(jìn)行了地質(zhì)超前預(yù)報工作，并配備了100MHz天線和后處理軟件RADAN7.0等。目前隧道的掘進(jìn)方法是臺階法和局部爆破的方式，本次探測采用點(diǎn)測探測方法，天線貼掌子面移動，每次移動距離10cm，采集一次數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行1號探測路線，由技術(shù)人員站在臺車上，同時雙手拖著天線貼在掌子面上緩慢移動，重點(diǎn)探查拱頂前方的地質(zhì)情況；其次進(jìn)行2號探測線，同樣由技術(shù)人員抬著天線在隧道路面貼掌子面緩慢移動，同時避開掌子面碎渣的影響。天線向掌子面前方巖土體發(fā)射高頻脈沖電磁波，并接受掌子面前方不良地質(zhì)體反射回來的信號波，然后通過電腦主機(jī)存儲記錄，得到一組信號。經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，然后處理后的數(shù)據(jù)圖像結(jié)合相應(yīng)工程地質(zhì)情況，就可以推測掌子面前方的地質(zhì)情況為隧道施工提供有力的保障。

此次地質(zhì)雷達(dá)探測主要設(shè)計參數(shù)如下表格：

表1 地質(zhì)雷達(dá)采樣參數(shù)設(shè)置情況

2.探地雷達(dá)預(yù)測結(jié)果與分析

此次地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報范圍里程段是右線YK0+030～YK0+060，掌子面里程為YK0+030，根據(jù)現(xiàn)場掌子面情況來看，掌子面揭露圍巖為黃褐色強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，敲擊可碎，掌子面發(fā)育一組節(jié)理：342°∠45°，節(jié)理間距40cm～120cm，局部節(jié)理裂隙較發(fā)育。整體而言，圍巖較破碎，巖體自穩(wěn)能力差，掌子面局部地下水發(fā)育。

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的地質(zhì)雷達(dá)波列圖如圖1。

1號測線波形圖 2號測線波形圖

3.預(yù)報結(jié)果

在地質(zhì)雷達(dá)探測右線里程YK0+030～YK0+060，結(jié)合現(xiàn)場掌子面地質(zhì)反映情況和勘察地質(zhì)資料及地質(zhì)雷達(dá)探測的波形圖，前方圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，掌子面前方30米范圍內(nèi)反射波振幅較弱。

結(jié)語

地質(zhì)雷達(dá)法是目前分辨率較高的探測前方地質(zhì)情況的方法，廣泛地應(yīng)用于工程質(zhì)量檢測，準(zhǔn)確的探測了掌子面前方的地質(zhì)情況，為不良地質(zhì)段隧道施工提供了較為準(zhǔn)確的地質(zhì)情況；但在探測之前，最好進(jìn)行現(xiàn)場的場地調(diào)查，做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，因為地質(zhì)雷達(dá)在采集數(shù)據(jù)時極易受到施工現(xiàn)場壞境的影響，尤其是金屬(錨桿、臺車等)。在進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報的時候，必須結(jié)合地質(zhì)勘查資料和現(xiàn)場對掌子面的勘查情況，才能做出合理，準(zhǔn)確的預(yù)報。

[1]李二兵,譚躍虎,段建立.地質(zhì)雷達(dá)在隧道工程檢測中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報,2006,2(2):267-270.

[2]由廣明,劉學(xué)增,汪成兵.地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道超前地質(zhì)預(yù)報中的應(yīng)用[J].公路交通科技,2007,24(8):92-95.

彭世琥(1992.03-)，男，漢族，江西人，研究生在讀，畢業(yè)院校重慶交通大學(xué)，就職于河海學(xué)院，研究方向隧道工程。