探地雷达在高速公路隧道衬砌质量检测中应用

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1、探地雷达在高速公路隧道衬砌质量检测中应用　　摘要:探地雷达在高速公路隧道衬砌质量检测中的应用，主要在于雷达的工作原理。作为一种准确性强的无损设备，在检测的高效易得上，在进行高速公路隧道衬砌检测中，对于其二次衬砌厚度与衬砌前后空洞的存在与否，有很强的适应性与灵敏性。且由于在高速公路隧道的施工现场，对其所分布的钢筋与初支钢架等，都能进行有效的质量监测。本文对于探地雷达在高速公路隧道衬砌质量检测中心的应用做相关阐述与说明，以供读者参考。关键词:工作原理；衬砌质量；雷达检测；二次衬砌厚度中图分类号：F253.3文献标识码：A1.

2、探地雷达工的作原理探地雷达的工作主要在于其发射天线的运作。雷达主频电磁脉冲波106106～109Hz，属于高频电磁波。当发射天线发射出的电磁波，在高速公路隧道衬砌中的混凝土介质中传播时，如果隧道背面有缺陷，会体现在电磁波走势的不同和引起反射图形态的区别。这时，通过分析这些变化，就可以准确得出高速公路隧道衬砌的厚度与混凝土中缺陷的分布情况。8这样的原理是基于所有的电磁波在指定的介质中传播的速度是一样的，通过对探地雷达发射天线的发射波时间，与接收天线收到的入射波时间差，就可以得到以下公式：H=VΔT/2（cm）(1)其中V=

3、C/1(2)H：目标层厚度;V：电磁波在介质中的传播速度;C：电磁波在大气中的传播速度，约3×108m/s;：介质相对介电常数。探地雷达的电磁波反射信号会产生振幅，它的大小范围，会与其电磁波的反射系数成正比的关系。当一种低损耗的介质主要由位移电流作用时，其反射系数r下面公式可得：r=（1-2）/（1+2）(3)1：界面上介质的相对介电常数2：界面下介质的相对介电常数。其中，探地雷达的反射信号强弱就由1（界面上介质的相对介电常数）与2（界面下介质的相对介电常数）两者相差值决定，当差值越大，则其反射信号就强。而雷达波它所能穿

4、透的介质深度，是由其雷达天线的主要频率与该介质的本身导电性决定的。如果导电率攀高，则能穿透的深度降低，发射天线的主要频率越高，则能穿透的深度越小，反之也成立[1]。82.探地雷达在检测高速公路隧道衬砌质量的成果2.1检测案例与成果验证探地雷达型号：SIR3000型便携式地质雷达发射天线：400MHz天线高速公路隧道：同条高速公路的多座隧道后期解读：去噪，滤波进行雷达所形成剖面的信噪比与分辨率的提高验证方式：对雷达所示质量缺陷入进行隧道凿孔2.2关于钢筋质量的验证关于钢筋质量的验证，在公路隧道中，经常出现的问题有衬砌的钢筋

5、保护层厚度超标，钢筋间距相比设计间距数值过大及双层钢筋设计，但实际为单层或者不设钢筋。这几种情形，探地雷达都可以进行准确地验证。以下为本次验证的相关数据：初支钢架：设计方案为双层钢筋，雷达分析结果为2.5米内布置为单层钢筋。且2.5米内未设置钢筋，出现为初支钢架结构。雷达破检：5.0米长，1.5米宽。实际显示结果，与雷达分析结果相符。通过以上数据结合共10处的破检，8处实际结果与雷达分析结果相符，双层钢筋设计处只分布单层钢筋。另外两处结果为双层钢筋的保护层厚度超标，数据为40厘米与90厘米。综合以上结论，此次雷达破检准确

6、率：80%82.3关于格栅钢架设置的验证对于格栅钢架的设置验证主要在于：间距是否超标，与是否按设计布设钢架。铁路隧道中的格栅钢架：设计方案的格栅架间距为0.8米，但在雷达分析结果上显示为格栅钢架间距：1米上下。破检3.6米。同时发现3榀格栅钢架间的平均间距同为1米。2.4关于衬砌厚度与背后脱空验证对于这方面的验证来说，重点是做好对于雷达波速的标定工作，在这里，现场的常用手段是在衬砌厚度上，进行雷达短测线获取衬砌与基岩交界面反射波走时Δt，经过在测线上的钻孔穿透衬砌施工[2]，从而量得衬砌实际厚度H，进而得到比较准确的电磁

7、波传播速度。衬砌厚度：雷达分析结果为椭圆标识内的衬砌厚度的设计厚度为50厘米处，其实际厚度不足，且存在背后的脱空现象。经过破检，发现实际的衬砌厚度仅为32厘米，与设计厚度相差18厘米，在此处，可推测出雷达电磁波速度约为0.1米/秒。且破检后脱空现象属实，为块石粗骨料填充，密度低，结构松散。雷达结果与破检结果相符。3.探地雷达在隧道二次衬砌厚度和缺陷的质量检测案例某高速公路隧道现场地质与检测资料：地形：下陡上缓，坡度：30°～60°,相对高差：100～120米，洞8身最大埋深：120米，围岩：白垩系下统砾岩水分布：无地表水

8、，含基岩裂隙水。无侵蚀性，地震基本烈度：七度,最冷月平均气温：-0.3°C检测目的：砼龄期>28天，二次衬砌已经完成一部分。为及时了解质量情况，为后期施工进行质量指导，并对发现的质量隐患进行排除与补救。探地雷达型号：RIS-K2型探地雷达，数字化、多通道输入、高信嗓比、高测量速度、专用测量轮精确定位、实时显示和记录[