雷達檢測技術在混凝土隧道地質(zhì)檢測中的應用

劉佳

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

關鍵詞：隧道工程;探底雷達;地質(zhì)檢測

0 引言

隧道施工環(huán)境復雜，隱蔽工程數(shù)量多，易對施工質(zhì)量造成不良影響。應用無損檢測技術能夠及時掌握隧道的實際情況，以便采取針對性的處理措施，保證施工安全。無損檢測技術的應用優(yōu)勢在于可幫助施工人員明確工程地質(zhì)、結構等方面的真實情況，動態(tài)化調(diào)整施工方案，建設高品質(zhì)的隧道工程。

1 探地雷達的原理

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

2 無損檢測技術的應用意義

隨著科學技術的發(fā)展，無損檢測技術成為工程質(zhì)量檢測領域的主流方法，在隧道工程中取得廣泛應用，其在獲得高精度檢測數(shù)據(jù)的同時，還可有效保護隧道結構，解決了傳統(tǒng)檢測技術安全隱患多、結構受損的問題，是隧道工程質(zhì)量分析工作中的重要技術支撐。隨著隧道工程建設規(guī)模的擴大，無損檢測技術的應用水平逐步提高，能夠采集到準確的隧道結構信息，工程建設人員可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)判斷隧道結構的質(zhì)量情況，進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營造成不良影響。地質(zhì)雷達法和超聲回彈綜合法是較為常用的隧道無損檢測方法，本文重點對上述兩種方法展開分析。

3 雷達檢測技術在混凝土隧道地質(zhì)檢測中的應用

3.1 探地雷達隧道檢測數(shù)據(jù)采集情況研究

該探針有一個頻率更高的天線，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，隧道檢測過程應結合檢測使用適當?shù)念l率相關天線，例如b.一個sir-30e探針顯微鏡和一個路人，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、濾波器等進行配置。在實際數(shù)據(jù)采集之前，距離測量是根據(jù)波長進行的，距離自動檢測是通過900 MHz天線進行的，第二個400 MHz天線使用，并設置為距離測量模式。如果結合使用窗口并選擇初始厚度進行檢測，則采樣點的數(shù)量約為1.2倍，同時相應地延長采樣時間。為每秒掃描數(shù)選擇一個較大的值。此過程易受儀表、采樣點數(shù)以及選擇自動增量后手動設置檢測目標的影響。要加強的點數(shù)由視窗大小決定。如果窗口足夠短，可以選擇3點增量，建議使用5點增量。此外，調(diào)整增益大小會增加反射率，增加太容易受到信號衰減的影響，進而導致信號惡化，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用

G318池州只殷匯段改建工程蓮花山隧道場地屬構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。進口端存在山體沖溝，覆蓋厚度較薄、全風化花崗巖比較厚，巖土較破碎，強度和穩(wěn)定性較差，造成進洞段的地形呈現(xiàn)偏壓現(xiàn)象。該隧道洞身的巖性為Ⅴ級，同時洞口存在山體常年沖擊累計淤泥層，地質(zhì)環(huán)境較復雜。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，可能會發(fā)生膨脹變形。通過探地雷達對該隧道出口端進行探測后得到相應的剖面圖，由此可知，局部界面存在反射波，強度相對較高，并且在同相軸上有多處錯斷，頻率變化大。依據(jù)該隧道前期的地質(zhì)勘查資料并結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)對該段進行開挖時發(fā)現(xiàn)巖體破碎帶，驗證了之前的推斷。由此可見，探地雷達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壁結構組成，初始設備和支承柱不相加。鋪裝層接口、分層表面以便于查看，無反射信號，混凝土和巖石可以無縫地相互匹配。在實際的車輪網(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、相位跟蹤等對交錯表面進行評價。襯套材料中釋放錯誤的發(fā)生會導致空氣、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，可采用結構鋼、格柵桿作為弧形支架、后二層鋼筋墊、弧形波浪信號車輪截面作為反射率曲線進行初步支撐，這主要導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平板上。不透明的缺陷、孔內(nèi)缺陷、雷達信號的同一波形表明了同一軸周圍的徑向狀態(tài)，強散射信號不能連續(xù)，反射波波長較多，持續(xù)時間很長，造成了隧道工程人員必須認真對待的嚴重的排空問題。

3.4 初步支持質(zhì)量檢查

根據(jù)初期支護服務的特點，質(zhì)量檢測應集中在三個方面：（1）初期支護與巖石之間的陷印;（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空腔，造成施工過于嚴密，沒有對超過巖石投射區(qū)采取科學補救措施，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。

3.5 在軟弱夾層檢測中的應用

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，抗風化的能力相對較差，在水的作用下，巖體會出軟化、崩解的情況。隧道進口端頂部為砂巖，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，加之受到構造的影響，導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。

4 結束語

本文通過分析典型案例研究，介紹了地質(zhì)雷達設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。目前還在進一步研究國內(nèi)催化劑修復技術，在準確性、科學性和可行性方面仍需改進。

參考文獻：

[1]姜勇，吳佳曄，馮源.鐵路隧道襯砌缺陷檢測中地質(zhì)雷達法和沖擊回波法的聯(lián)合應用研究[J].鐵道建筑，2018，58（12）：6-11.

[2]蘇國鋒，昝月穩(wěn)，孫文龍，等.車載GPR檢測運營地鐵隧道的試驗研究[J].現(xiàn)代隧道技術，2018，55（6）：170-175.

[3]昝月穩(wěn)，蘇國鋒，魏文濤，等.高鐵隧道車載探地雷達檢測技術及其應用[J].現(xiàn)代隧道技術，2018，55（S2）：1288-1294.

[4]卿軒，趙鵬濤，趙云威.基于探地雷達正演模擬的襯砌檢測技術研究[J].湖南交通科技，2018，44（2）：177-181.

[5]何祖輝.公路隧道健康狀態(tài)綜合檢測技術探討[J].福建交通科技，2018（1）：94-98.