隧道衬砌混凝土厚度检测方法和地质雷达法应用中注意问题

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1、隧道衬砌混凝土厚度检测方法和地质雷达法应用中注意问题　　【摘要】地质雷达技术在工程地质中取得了良好的效果，并且在公路、铁路隧道工程施工中的应用范围也被进一步扩大。尤其在对隧道衬砌混凝土的厚度、密实性、衬砌结构中的排水设施及衬砌钢支撑检测。本文将围绕隧道衬砌混凝土厚度的检测方法及地质雷达法应用中注意的问题进行讨论。【关键字】隧道衬砌混凝土厚度检测方法地质雷达法应用问题中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：一、前言隧道混凝土衬砌是重要的支护措施，是隧道防水工程的最后一道防线，也是隧道外观美的直接体现者。隧道混凝土

2、衬砌质量的好坏对隧道的长期稳定、使用功能的正常发挥以及外观美均有很大影响。隧道混凝土衬砌常见的质量问题有衬砌厚度不足、混凝土开裂、内部缺陷、混凝土强度不够、钢筋锈蚀和背后存在空洞、衬砌侵入建筑限界等。本文主要探讨一下隧道混凝土衬砌厚度检测的常用方法及地质雷达法在隧道混凝土衬砌厚度检测中应注意的技术问题。二、隧道混凝土衬砌厚度检测常用方法10隧道混凝土衬砌厚度检测常用的方法有：冲击－回波法、激光断面仪法、直接测量法和地质雷达法。1、冲击—回波法冲击－回波法检测原理;是基于瞬态应力波应用于无损检测技术。利用一个短时的

3、机械冲击产生低频应力波，应力波传到结构内部，被缺陷、构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来，并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。将所记录的信号进行幅值谱分析，谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，它可以被识别出来并被用来确定砼结构的厚度和缺陷位置。2、激光断面仪法用激光断面仪法：激光断面仪的测量原理为极坐标法，以某物理方向（如水平方向）为起算方向，按一定间距（角度或距离）依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该

4、矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。基于隧道激光断面仪能快速检测各类隧道界限（内轮廓线），并根据衬砌浇筑前的初期支护内轮廓线或围岩开挖轮廓线的检测结果实现自动数据比较，快速指导施工决策或验收。显然利用该方法检测厚度必须满足以下条件：(1)拥有衬砌浇筑前的初期支护内轮廓线或围岩开挖轮廓的实测结果，可作为衬砌外轮廓线的测试结果。10(2)衬砌背后不存在孔洞或离缝；(3)必须将衬砌外轮廓线的测试结果与内轮廓线的测试结果换算至同一坐标系中。3、直接量测法直接量测法：就是在混凝土衬砌中打孔

5、或凿槽，从而直接量测衬砌厚度。该方法是量测衬砌混凝土厚度最直接、最准确的方法，不足之处在于该方法具有破坏性，会损伤衬砌及复合式衬砌结构中的防排水设施。目前常用的方法有两种：冲击钻孔取芯量测法和冲击钻打孔量测法。(1)冲击钻孔取芯量测法(2)冲击钻打孔量测法4、地质雷达法地质雷达法基本原理地质雷达(GroundPenetrating10Radar，简称GPR)依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。根据电磁波理论，当雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射。发射

6、天线将高频的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，被地下介质(或埋藏物)反射，然后由接收天线接收(如图1)。通过对所接受的雷达信号进行处理和图像解释来探测目标体。由于地层或目标体深度的不同，反射波返回到地表的时间也不同，这样便可以形成以时间(t)代表不同的地层深度的地质剖面，称作雷达时间剖面。计算公式如：其中，x为天线间距，每次探测具有确定的数值，y为电磁波在介质中的传播速度，可以用共中心点法(CMP)现场实测，也可以根据经验数值获取，通过上式确定反射界面或目标的深度z。在实际测试工作中，只要知道电磁波传播速度，将其输

7、入计算机，并设置好初始点时值．计算机可通过雷达测试专用软件将记录的时间剖面自动转变为深度剖面，厚度界面即可通过人机对话方式生成。隧道衬砌厚度计算结果，既可以厚度剖面图形式输出，也可以各处厚度值数据形式输出。三、地质雷达法在隧道混凝土衬砌厚度检测中应注意的技术问题地质雷达检测方法可以对隧道衬砌混凝土厚度、密实性、脱空等进行快速检测，是一种采用高科技手段,以其高分辨率和高准确率,能快速、高效地进行无损检测的方法,在隧道工程质量检测中得到广泛的应用。但在检测过程中仍有一些要特别注意的问题，它将直接影响到其检测数据的准确

8、性,以下就从几个方面进行了探讨。1、天线的选择10用于隧道检测常用的天线，其频率为400～1000MHz。选用天线时，应根据隧道衬砌设计的厚度及检测要求而定。如果建设方对厚度检测的精度要求较高，宜采用频率为900，1000MHz的天线，如果建设方不作具体要求，一般采用400，450，500MHz的天线。2、测线布置隧道检测一般对拱顶、拱腰及边墙三大部位进行检测。准确地说，