探地雷达在隧道检测中的应用.pdf

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1、第l2期广东土木与建筑No．122008年l2月GUANGD0NCARCHITECTURECIVILENGINEERINGDEC2Oo8探地雷达在隧道检测中的应用冯强1王琦玮2余海忠3(1、深圳市宝安区建筑工务局深圳518100；2、深圳市宝安区工程质量检测中心深圳518100；3、中国铁道科学研究院深圳研究设计院深圳518034)摘要：介绍探地雷达的基本原理和工作方法．以及在深圳南坪快速路一期工程塘朗山隧道检测中的应用情况供检测人员参考关键词：探地雷达；隧道检测；二次衬砌2．2检测技术要求1引言该隧道竣

2、工投入使用已有2年多．隧道养护管理部门在日常检查过程中发现隧道衬砌存在渗水现象．探地雷达在20世纪90年代初引入我国时．主为查明隧道衬砌渗水的范围、原因及对正常使用的要是以中低频为主，广泛用于地质分层、矿山探测、影响．为渗水部位的维修提拱依据．采用探地雷达进岩溶探测、地质灾害探测等'l1．近几年高频探地雷达行检测．具体检测内容如下：发展迅速．由于高频探地雷达探测精度更高．可分辨(1)渗水部位衬砌厚度检测，采用雷达探测渗水厘米级的层位和物体，故可用于路面[、机场跑道、部位衬砌厚度是否满足设计要求：隧道衬砌[

3、、混凝土构件等的精细检测本文将结合(2)渗水部位衬砌密实程度检测．根据以往检测工程实例介绍探地雷达在隧道检测中的应用情况经验．渗水应有渗水通道(如通过衬砌空洞或裂隙渗水等)．故采用雷达探测渗水部位衬砌密实程度：2应用背景(3)渗水部位衬砌与围岩之间的密贴程度，采用雷达探测渗水部位衬砌是否与围岩脱开2．1工程概况塘朗山隧道位于深圳南坪快速路一期工程支线3探地雷达基本原理和工作方法路段，穿越塘朗山．为双洞六车道公路隧道，按上下行分离式布置该隧道走向为北西向，左、右两洞轴线间3．1基本原理距38m．左、右线隧道

4、全长分别为1719．5m和171lm。探地雷达由主机、天线和配套软件等部分组成．隧道内轮廓为曲墙三心圆弧拱断面．建筑净宽为3×根据电磁波在有耗介质中的传播特性．发射天线向地3．75m+2x0．5m+2x0．75m+2x0．25m=14．25m。净高5．0m下发射高频脉冲电磁波，当其遇到地下不均匀体或界该隧道按照“新奥法”原理施]二，Ⅱ、Ⅲ类围岩采面时会反射一部分电磁波回来．其反射系数主要取决用上下台阶法开挖，Ⅳ、V类围岩采用全断面开挖。于地下介质的介电常数．雷达主机通过对此部分的反隧道结构为复合式衬砌．初

5、期支护以喷射混凝土、锚射波进行适时接收和处理，达到探测识别地下目标物杆和钢筋网为主，局部辅以型钢支撑、格栅拱加强。和划分地质界面的目的．其原理如图1所示二次衬砌为C30整体式现浇素混凝土．个别地段如电磁波在特定介质中的传播速度是不变的．因风机吊挂加强段、洞口软弱围岩浅埋加强段、汽车横此根据探地雷达记录上的地面反射波与地下反射波通道交叉段为钢筋混凝土。隧道的防排水遵循“防、的时间差△．即可根据下式算出地质界面的深度日：排、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，在喷射混H：V．A2(1)凝土和二次衬砌之间采用防

6、水板和无纺布作为隧道式中：即为目标层厚度；是电磁波在地下介质中衬砌防水层，沉降缝、施工缝采用镀锌钢板止水带防的传播速度，其大小由下式表示：水．二次衬砌采用防水混凝土，结构防水等级为S8。：C／、／(2)622008年l2月第l2期冯强等：探地雷达在隧道检测中的应用DEC2008No．12天线扫描方向益、SEC增益、点平均滤波、——道平均滤波、低通、高通、带通滤波、二维FK滤波、偏移l●处理、反褶积处理、小波变“，●，J-双曲线·一换处理、地形改正及修饰性处理等对于高频雷达．由图1探地雷达原理示慝图于其天线

7、一般可做成屏蔽式中：c为电磁波在大气中的传播速度，约3xl08m／s；式，抗干扰能力较强，信噪比高，可根据实际情况选占为介质的相对介电常数．取决于地下各层构成物质择合适的处理方法。的绝对介电常数雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比．在4现场检测以位移电流为主的低损耗介质中。反射系数为：尺=(、／1一、／占2)／(x／c1+x／2)j4．1检测仪器反射信号的强度主要取决于上、下层介质的相对本次采用了意大利产RISK2型探地雷达．配备介电常数的差异，电性差异越大，反射信号越强。当T600MHz测距轮自动控制屏

8、蔽天线(如图2)，该仪衬砌混凝土背后回填不密实．混凝土与围岩之间存器具有探测速度快、精度高的特点，是目前世界上最在空隙时，由于空气与混凝土介电常数差别较大．电先进的探地雷达之一。磁波在混凝土与空气之间将产生强反射信号。3．2探地雷达_丁作方法探地雷达现场工作时．通常采用剖面法(CMP)或宽角法(WARR)两种方式剖面法是发射天线和接收天线以固定间距沿探测线同步移动．记录点位于TR的中点．天线距可由式TR=20／、／百估算(对于