地质雷达检测技术在梧村隧道衬砌质量检测中的应用

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1、第35卷，第1期公路工程Vo1．35，No．12010年2月HighwayEngineeringFeb．，2010地质雷达检测技术在梧村隧道衬砌质量检测中的应用陈培德(厦门市交通建设工程检测有限公司，福建厦门561006)[摘要】地质雷达作为一种高准确率和高分辨率、并且快速高效的探测技术得到推广和应用。本文简要介绍了地质雷达检测隧道衬砌质量的基本原理、方法，结合近年在厦门成功大道梧村隧道验收检测的工程实例，对一些典型的隧道衬砌地质雷达图像作出解释说明。[关键词]地质雷达；隧道工程；衬砌；波形分析；厚度检测[中

2、图分类号]U451．5[文献标识码】B[文章编号]1674—0610(2010)01—0134—04ApplicationofgeologicalradardetectiontechnologyintheinspectionofWucunTunnelliningqualityCHENPeide(XiamenTrafficConstructionEngineeringDetectionCo．，LtdXiamen，Fujian561006，China)[Keywords]geologicalradar；tunne

3、lengineering；tunnellining；analysisofwaveform；detectingofthickness随着海峡西岸经济的快速发展，公路隧道在厦高频波。电磁波从天线发出，在衬砌和围岩内传播，～门逐年增多。近年来分别开工建设了翔安海底隧遇到衬砌边界、内部裂缝、空洞和围岩内界面等会发道、成功大道隧道群和环岛干道隧道群等重点项目，生反射，这些反射的电磁波又回传回天线，天线接收如何准确评价隧道衬砌施工质量成为工程检测人员到信号后传到主机，主机对这些反射信号进行全时关心的焦点。以往大多采用打孔

4、抽查和目测对隧道程数字化记录和存储。原理示意见图1。的衬砌施工质量进行评价，用钻孔探测衬砌厚度和脉冲波行程需时(见图2)：空洞比较直观，但易破坏隧道的防排水系统，影响隧道的使用寿命，而且检测速度慢，钻孔抽样代表性较一差，检测结果也不完整，不能形成连续的剖面，难以反映隧道整体质量。地质雷达作为一种先进的检测方法，以其特有的高分辨率和高准确率，而且检测快速和高效得到公路界人士的认可。雷达无损检测技术迅速取代了传统的方法。一般委托方对隧道衬砌检测主要提出的要求：了解衬砌体本身的结构特性，内容包括衬砌厚度、表面开裂程

5、度、空洞分布情况、衬砌与围岩结合状况及围岩状态。使用地质雷达，周密制定好检测计划，选择合适频率的天线，都能够满足委托方的上述要求。时间t／ns1地质雷达检测原理图1地质雷达原理图地质雷达设备由2个主要部分组成，即控制主巫(1)￡：机和天线。主机提供控制信号，由天线发射、接收超[收稿日期]2009—11—02‘[作者简介]陈培德(1965一)，男，福建厦门人，主要从事地质隧道工程施工检测，临理工作。第1期陈培德：地质雷达检测技术在梧村隧道衬砌质量检测中的应用l35R式中：z为反射体的深度，m；为发射天线和接收天

6、II厚度根据围岩情况设计值在40～65cm之间。隧道线之问距离；为波速。检测里程桩号为：左洞Zk9+300～Zkl0+182、右洞当反射天线与接收天线之间距离很小时，由Yk9+300一Ykl0+185。一一+图2所示可计算出目标体厚度公式为：2．2现场检测情况vt我公司使用美国劳雷工业公司生产的Sir一20‘’’(2)2地质雷达选配400MHz天线，采用50ns时窗，样点数512个／扫描线，100根扫描线／s。天线贴在衬砌△△混凝土表面移动(速度控制在5km／h左右)，采用测距轮模式对隧道的拱顶、拱腰三条线进

7、行连续扫描，探测深度约2m，记录衬砌厚度、空洞及围岩状态。地质雷达设备与工作人员均在高空作业车上或汽车内，共同随汽车的匀速行驶向前移动，天线同时接收来自衬砌介质界面的反射波。图2反射探测原理图2．3速度标定雷达波速是计算衬砌厚度的重要参数。因隧道通常岩石和混凝土工程介质为非磁介质，理论衬砌的施工及用料情况不同，混凝土衬砌中雷达传研究与试件模拟试验表明，雷达电磁波在介质中传播波速有一定的变化范围，因此现场雷达波在衬砌播速度随介质的相对介电常数的增加而减低。地质中传播速度是重要的数据。本次检测采用的厚度反雷达波速

8、度可按公式(3)计算：求速度法，借助激光断面仪检测初期支护及二次衬C=一(3)砌浇注后净空断面来实现的。即在初期支护后，用0s激光断面仪对初衬进行测量，待二衬浇注后对同一式中：c为真空中电磁波传播速度，c=0．3m／ns；一断面作净空断面测量，两次检测结果之差可以得出般干燥围岩为0．11m／ns左右，水是电磁波波速最该断面二衬厚度的准确值，结合地质雷达图像分析低的物质，只有0．033左右；s为介质的