雷達(dá)檢測技術(shù)在混凝土隧道地質(zhì)檢測中的應(yīng)用

劉佳

摘 要：在混凝土隧道工程建設(shè)中，不可避免地會(huì)遇到各種不良地質(zhì)，不利于隧道開挖作業(yè)的順利開展，若處理不當(dāng)，則可能誘發(fā)安全事故。為有效解決這一問題，可以采用雷達(dá)探測技術(shù)，對隧道地質(zhì)進(jìn)行檢測，通過提前發(fā)現(xiàn)各種狀況，為開挖作業(yè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：隧道工程;探底雷達(dá);地質(zhì)檢測

0 引言

隧道施工環(huán)境復(fù)雜，隱蔽工程數(shù)量多，易對施工質(zhì)量造成不良影響。應(yīng)用無損檢測技術(shù)能夠及時(shí)掌握隧道的實(shí)際情況，以便采取針對性的處理措施，保證施工安全。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于可幫助施工人員明確工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的真實(shí)情況，動(dòng)態(tài)化調(diào)整施工方案，建設(shè)高品質(zhì)的隧道工程。

1 探地雷達(dá)的原理

探地雷達(dá)又被稱為地質(zhì)雷達(dá)，簡稱GPR，是一種利用電磁波進(jìn)行地質(zhì)勘探的方法，其基本工作原理如下：探地雷達(dá)發(fā)出的電磁波具有比較寬的頻譜，在對地下介質(zhì)進(jìn)行探測的過程中，需要將天線與地面貼近，由發(fā)射機(jī)發(fā)出電磁波并傳入大地中。當(dāng)電磁波在地下遇到不同的介質(zhì)后，會(huì)產(chǎn)生反射或是透射，接收機(jī)會(huì)對反射回來的電磁波進(jìn)行接收，并以圖形資料的形式進(jìn)行顯示，從而判別目標(biāo)的特性。

2 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)成為工程質(zhì)量檢測領(lǐng)域的主流方法，在隧道工程中取得廣泛應(yīng)用，其在獲得高精度檢測數(shù)據(jù)的同時(shí)，還可有效保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)檢測技術(shù)安全隱患多、結(jié)構(gòu)受損的問題，是隧道工程質(zhì)量分析工作中的重要技術(shù)支撐。隨著隧道工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用水平逐步提高，能夠采集到準(zhǔn)確的隧道結(jié)構(gòu)信息，工程建設(shè)人員可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)判斷隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況，進(jìn)而采取針對性的處理措施，從源頭上消除質(zhì)量問題，以免因處理不到位而對后續(xù)施工及隧道的安全運(yùn)營造成不良影響。地質(zhì)雷達(dá)法和超聲回彈綜合法是較為常用的隧道無損檢測方法，本文重點(diǎn)對上述兩種方法展開分析。

3 雷達(dá)檢測技術(shù)在混凝土隧道地質(zhì)檢測中的應(yīng)用

3.1 探地雷達(dá)隧道檢測數(shù)據(jù)采集情況研究

該探針有一個(gè)頻率更高的天線，該天線又具有更高的頻率、更高的深度和更低的分辨率。為此，隧道檢測過程應(yīng)結(jié)合檢測使用適當(dāng)?shù)念l率相關(guān)天線，例如b.一個(gè)sir-30e探針顯微鏡和一個(gè)路人，通常在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集過程中為參數(shù)采集模式、窗口、增量和大小、濾波器等進(jìn)行配置。在實(shí)際數(shù)據(jù)采集之前，距離測量是根據(jù)波長進(jìn)行的，距離自動(dòng)檢測是通過900 MHz天線進(jìn)行的，第二個(gè)400 MHz天線使用，并設(shè)置為距離測量模式。如果結(jié)合使用窗口并選擇初始厚度進(jìn)行檢測，則采樣點(diǎn)的數(shù)量約為1.2倍，同時(shí)相應(yīng)地延長采樣時(shí)間。為每秒掃描數(shù)選擇一個(gè)較大的值。此過程易受儀表、采樣點(diǎn)數(shù)以及選擇自動(dòng)增量后手動(dòng)設(shè)置檢測目標(biāo)的影響。要加強(qiáng)的點(diǎn)數(shù)由視窗大小決定。如果窗口足夠短，可以選擇3點(diǎn)增量，建議使用5點(diǎn)增量。此外，調(diào)整增益大小會(huì)增加反射率，增加太容易受到信號(hào)衰減的影響，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)惡化，特別是通過垂直和水平深度，其中天線的選擇頻率約為8%，而較低的頻率則建議天線頻率比2.5倍更好。

3.2 在破碎帶檢測中的應(yīng)用

G318池州只殷匯段改建工程蓮花山隧道場地屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌，地表植被較發(fā)育，種類以毛竹為主，伴以灌木。進(jìn)口端存在山體沖溝，覆蓋厚度較薄、全風(fēng)化花崗巖比較厚，巖土較破碎，強(qiáng)度和穩(wěn)定性較差，造成進(jìn)洞段的地形呈現(xiàn)偏壓現(xiàn)象。該隧道洞身的巖性為Ⅴ級(jí)，同時(shí)洞口存在山體常年沖擊累計(jì)淤泥層，地質(zhì)環(huán)境較復(fù)雜。該隧道洞身巖層以紅砂巖為主，埋深相對較大，由于砂巖的質(zhì)地比較軟，在隧道開挖時(shí)，可能會(huì)發(fā)生膨脹變形。通過探地雷達(dá)對該隧道出口端進(jìn)行探測后得到相應(yīng)的剖面圖，由此可知，局部界面存在反射波，強(qiáng)度相對較高，并且在同相軸上有多處錯(cuò)斷，頻率變化大。依據(jù)該隧道前期的地質(zhì)勘查資料并結(jié)合隧道掌子面的圍巖情況，作出如下推斷：在該隧道掌子面前方18 m范圍內(nèi)的巖體整體性較好，但局部巖體受節(jié)理裂隙發(fā)育的影響出現(xiàn)破壞，從而形成破碎帶，穩(wěn)定性大幅度降低，施工中容易坍塌。后續(xù)對該段進(jìn)行開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)巖體破碎帶，驗(yàn)證了之前的推斷。由此可見，探地雷達(dá)能夠有效檢測出隧道地質(zhì)中的破碎帶。

3.3 二次襯砌檢測情況

隧道的第二層襯砌材料易受圍巖影響，周邊層I-III表明整體性能較好。穩(wěn)定支承柱主要由塑料混凝土護(hù)壁結(jié)構(gòu)組成，初始設(shè)備和支承柱不相加。鋪裝層接口、分層表面以便于查看，無反射信號(hào)，混凝土和巖石可以無縫地相互匹配。在實(shí)際的車輪網(wǎng)搜索中，混凝土電子存在顯著差異，如果電氣差異基本相同，則可通過濾波器+局部加固、相位跟蹤等對交錯(cuò)表面進(jìn)行評價(jià)。襯套材料中釋放錯(cuò)誤的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致空氣、混凝土、地形等處的軸阻抗差異過大，其中反射率很高，并且較低的信號(hào)影響很大，很容易察覺。對于性能差且穩(wěn)定性差的Ⅴ～Ⅳ軟開口銷塊，可采用結(jié)構(gòu)鋼、格柵桿作為弧形支架、后二層鋼筋墊、弧形波浪信號(hào)車輪截面作為反射率曲線進(jìn)行初步支撐，這主要導(dǎo)致較小的雙線反射率較好。反射率較好，反射率相同，反射率通常安裝在兩個(gè)平板上。不透明的缺陷、孔內(nèi)缺陷、雷達(dá)信號(hào)的同一波形表明了同一軸周圍的徑向狀態(tài)，強(qiáng)散射信號(hào)不能連續(xù)，反射波波長較多，持續(xù)時(shí)間很長，造成了隧道工程人員必須認(rèn)真對待的嚴(yán)重的排空問題。

3.4 初步支持質(zhì)量檢查

根據(jù)初期支護(hù)服務(wù)的特點(diǎn)，質(zhì)量檢測應(yīng)集中在三個(gè)方面：（1）初期支護(hù)與巖石之間的陷印;（2）鋼軌布置，z.例如，數(shù)量、位置等。（3）探測該地區(qū)周圍的巖石。現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)，第一基地后面有一個(gè)空腔，造成施工過于嚴(yán)密，沒有對超過巖石投射區(qū)采取科學(xué)補(bǔ)救措施，只有鋼柱后才涂上合適的棉料，并注入混凝土噴淋。這使得有效消除第一個(gè)連接體與周圍巖石之間的間隙變得困難，這在弧和弧的兩側(cè)最為明顯。通過檢測采集車輪圖像，研究石棉參考底圖的特點(diǎn)。

3.5 在軟弱夾層檢測中的應(yīng)用

G328池州至殷匯段改建工程洪村隧道從剝蝕丘陵地貌穿越，其下伏的基巖以紅砂砂巖為主，從基巖的整體情況看，抗風(fēng)化的能力相對較差，在水的作用下，巖體會(huì)出軟化、崩解的情況。隧道進(jìn)口端頂部為砂巖，存在明顯的出露現(xiàn)象，節(jié)理較為發(fā)育，砂巖的抗風(fēng)化能力弱，軟巖與硬巖相接觸的部位可能存在富水。經(jīng)推測該隧道中某一段發(fā)育向斜，為軟巖與硬巖的接觸帶，在該接觸帶的局部有上層滯水。由于隧道洞身的埋深相對較大，加之受到構(gòu)造的影響，導(dǎo)致局部位置處的基巖可能出現(xiàn)破碎的情況。在對該隧道進(jìn)行開挖的過程中，因出口端的邊仰坡非常不穩(wěn)定，所以要做好支護(hù)。

4 結(jié)束語

本文通過分析典型案例研究，介紹了地質(zhì)雷達(dá)設(shè)施在施工中用于隧道襯砌質(zhì)量探測、圍城以及有效解決施工過程中可能出現(xiàn)的問題的作用。目前還在進(jìn)一步研究國內(nèi)催化劑修復(fù)技術(shù)，在準(zhǔn)確性、科學(xué)性和可行性方面仍需改進(jìn)。

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