公路隧道衬砌质量检测论文

1地质雷达的基本工作原理

探地雷达的基本原理如图1所示。探地雷达天线包括发射部分和接收部分。发射部分向地下定向发射高频脉冲电磁波，电磁波在地下传播过程中，遇到存在电性差异的地层或目标体时，便在其边界面发生透射和反射现象。反射波经由接收部分采集并且转换为电信号，经过适当的处理后，最后在电脑主机中显示最终的波形图。当我们已知旅行时间、波形和振幅之后，就可以计算出地下目标体的位置、大小、分布等信息［5，6］。

2工程应用

2．1工程概况及参数设置

石马隧道位于江西省吉安市永丰县石马镇，为南昌—宁都高速C6与C7标段之间的连接隧道。石马隧道为分离隧道，隧道全长为1665m，净空宽为10．75m，高度5m。本次检测仪器采用美国GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地质雷达。开始检测之前，必须根据具体地质情况，调节相应的参数(主要包括雷达天线中心频率、时窗和采样次数等)，以达到仪器的理想状态。考虑到探测对象主要为隧道初期支护，检测对象为初期支护的厚度，钢拱架数量及初期支护背后是否有空洞，所以本次检测采用900MHz中心频率的天线，测量方式采用连续测量。探测的时窗主要取决于探测的深度，考虑到本次探测主要为初期支护探测，检测深度在1m之内即可，则时窗可取为50ns。

2．2测线布置

为了使隧道衬砌质量检测的效果全面、真实与可靠，我们采取布置沿着隧道走向的五条测线，即边墙两条(测线1，2)、拱肩两条(测线3，4)以及拱顶一条(测线5)，如图2所示。

2．3地质雷达探测结果

1)初支厚度检测结果。由于隧道围岩情况复杂，地下介质对电磁波的反射、吸收衰减作用，以及各种背景噪声的干扰影响，导致接收到的电信号是已经叠加后的，信号振幅微弱，目标体对应的有用信息被淹没在杂乱的波形中，信噪比较低，所以要进行必要的数据处理，才可以识别出有用的波形信息。图3是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图，该检测段桩号范围是ZK177+097～ZK177+112，沿测线3的位置数据采集。由于围岩与混凝土介电常数差别较大，电磁波在围岩与混凝土界面传播时将产生较强反射信号，图3中绘制出的曲线即为该反射信号，表1列出了该检测段测线3位置的初支厚度的检测结果。接收机电脑主机发射机发射天线发射波接收天线地质异常体反射波测线5测线4测线2测线3测线1图1地质雷达探测原理图2测线布置图STANCE[METER]100图3地质雷达解译结果表1石马隧道左线初支混凝土厚度检测结果表检测里程桩号支护类型混凝土设计厚度/cm测线位置混凝土实测厚度/cm结果评定ZK177+097～ZK177+102S420测线317～27满足规范及设计要求ZK177+102～ZK177+107S420测线319～23满足规范及设计要求ZK177+107～ZK177+112S420测线318～24满足规范及设计要求2)拱架数量检测结果。检测段里程桩号范围及测线位置同上，由于钢拱架与混凝土介电常数差别同样很大，电磁波在混凝土与钢拱架界面传播时将产生强烈反射信号，图3中用垂直箭头标记出了钢拱架具体位置，表2列出了该检测段钢拱架数量的检测结果。

3结语

通过在昌宁高速石马隧道进行的多次地质雷达无损检测，得到了如下认识:1)地质雷达作为一种无损检测技术，具有成本低，操作方便快捷，探测精度高，数据采集与处理集于一身，目标体等异常图像清晰且易于识别等特点，能有效检测出钢拱架异常以及衬砌厚度。2)石马隧道现场检测结果表明，左洞出口ZK183+180～ZK183+040段拱顶测线、左、右拱腰测线及左、右边墙测线初支混凝土喷射层厚度基本满足设计要求，测线部位衬砌层与原岩耦合良好。钢拱架布设总数满足设计及有关规范的要求。3)在进行衬砌质量检测时，应该尽量避免或减弱干扰，最好绕开电导率较高或铁磁性的物体如施工台车等，因此在检测过程中，需要施工单位积极配合，台车与地质雷达要保持一定距离，其他施工作业尽量停止。

作者:杜波单位:中交一公局桥隧工程有限公司