地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)高速鐵路隧道的分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的提高，隧道檢測(cè)方法也在不斷進(jìn)步。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)法自20世紀(jì)90年代引入我國(guó)后，由于其準(zhǔn)確性、方便性、快速性和操作簡(jiǎn)單性等因素使其得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)多年的實(shí)踐中表明：地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)高速鐵路隧道，能對(duì)襯砌厚度進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)，對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)的布置情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，對(duì)襯砌出現(xiàn)的后背空洞問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，提高工作效率和消除了質(zhì)量隱患。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)法 反射信號(hào) 隧道檢測(cè) 襯砌 頻率

中圖分類(lèi)號(hào)：U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0115-01

近年來(lái)隨著高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路的隧道工程也越來(lái)越多，隧道工程的質(zhì)量當(dāng)然也是不容忽視的。由于鐵路隧道的特性是施工周期較長(zhǎng)、使用時(shí)間較長(zhǎng)、運(yùn)行量較大，所以在建設(shè)過(guò)程中鐵路隧道的質(zhì)量一定要有較高的標(biāo)準(zhǔn)。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)法在隧道過(guò)程中相對(duì)傳統(tǒng)的檢測(cè)法具有一定的優(yōu)勢(shì)，大大提高工作效率和質(zhì)量保證。我們來(lái)通過(guò)其原理、技術(shù)要求等來(lái)分析在實(shí)際運(yùn)用中的情況。

1 高速鐵路隧道檢測(cè)的情況

鐵路隧道在建設(shè)的過(guò)程經(jīng)常遇到復(fù)雜多變的地質(zhì)問(wèn)題，很多強(qiáng)風(fēng)化的破碎巖石使隧道施工難度加大。為了保證隧道施工的質(zhì)量，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，按照規(guī)定要就及時(shí)的反饋整改保證工程質(zhì)量。

地質(zhì)雷達(dá)法運(yùn)用在隧道檢測(cè)中相對(duì)于傳統(tǒng)的鉆探取芯和開(kāi)挖取樣等，操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單、掃描的速度相對(duì)較快、圖像更加清晰直觀，所以其廣泛運(yùn)用在隧道的工程檢測(cè)中。

2 隧道檢測(cè)的內(nèi)容

高速鐵路的隧道工程中的二次襯砌要達(dá)到一級(jí)的防水級(jí)別，也就是說(shuō)在結(jié)構(gòu)內(nèi)二次襯砌是不能有水滲透的。在實(shí)際工作中，影響著高速鐵路隧道工程的質(zhì)量因素有，襯砌的厚度不足以及隧道背后有空洞情況等。而地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)法則能準(zhǔn)確的檢測(cè)出這些缺陷的同時(shí)，也能檢測(cè)出鋼筋的數(shù)量、間距和鋼架結(jié)構(gòu)以及保護(hù)層的厚度等問(wèn)題。在現(xiàn)在隧道質(zhì)量無(wú)損的檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。

地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)，能夠及時(shí)的檢測(cè)出早期工程中出現(xiàn)的支護(hù)問(wèn)題，如支撐的厚度、支護(hù)空洞和鋼拱架的數(shù)量等。同時(shí)對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)的超挖回填處理方面也能通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行檢測(cè)。在二次襯砌檢測(cè)中，新的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求其保護(hù)厚度不能低于3厘米，但在實(shí)際的工作中，由于種種因素影響，使早期的支護(hù)與二次襯砌間容易出現(xiàn)脫空情況。特別是在拱頂?shù)忍厥獠课槐仨氝M(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)。

3 地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)原理

地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)是一種利用地球物理原理的檢測(cè)方法，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是使用超高頻率的電磁波對(duì)介質(zhì)電性分布的檢測(cè)。其工作過(guò)程是，首先利用雷達(dá)將高頻率的電磁脈沖發(fā)射到地下介質(zhì)處，通過(guò)發(fā)射天線把電磁波信號(hào)從介質(zhì)的表面?zhèn)魉偷狡鋬?nèi)部。介質(zhì)內(nèi)部不同的電性介質(zhì)分界面會(huì)通過(guò)散射、反射經(jīng)過(guò)目標(biāo)體或者媒質(zhì)界面返回到地面，介質(zhì)電性質(zhì)和幾何形態(tài)的變化決定其波形和路徑。地質(zhì)雷達(dá)在其返回地面后將這些信號(hào)接收然后記錄起來(lái)，通過(guò)深度計(jì)算公式來(lái)計(jì)算出反射界面深度，也就是我們所說(shuō)的襯砌厚度。

分界面兩邊的介電參數(shù)決定了反射信號(hào)的強(qiáng)和弱，也為我們的地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)提供了條件。如果雷達(dá)接收到的信號(hào)顯示幅度和剖面相位出現(xiàn)變化，則說(shuō)明被檢測(cè)處出現(xiàn)一定的空隙或者是交界的地方?jīng)]有貼合好，從而來(lái)判斷出襯砌的厚度和現(xiàn)場(chǎng)施工中所出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題。如果雷達(dá)接收到的信號(hào)非常的強(qiáng)，強(qiáng)異常顯示在剖面上，則說(shuō)明反射介質(zhì)為鋼筋，從而來(lái)判斷出鋼筋在隧道中的分布情況。如果要知道被測(cè)目標(biāo)內(nèi)部的分布和結(jié)構(gòu)形態(tài)，也可以通過(guò)處理所接收到的反射信號(hào)的振幅、頻率和相位等來(lái)分析。

4 檢測(cè)的主要技術(shù)要求

地質(zhì)雷達(dá)發(fā)檢測(cè)的主要技術(shù)控制有選擇天線頻率、控制里程標(biāo)識(shí)和標(biāo)定雷達(dá)波速。在檢測(cè)中使用的是屏蔽天線，根據(jù)所需檢測(cè)的厚度和相關(guān)技術(shù)要求來(lái)選擇所需要的天線頻率。一般情況下，頻率越高的天線所發(fā)出的雷達(dá)波探測(cè)的深度淺、能量損耗的快，但主頻和分辨率都較高，頻率低的天線則相反?？刂评锍虡?biāo)識(shí)則是用來(lái)保證圖像中各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位置跟實(shí)際的位置相對(duì)應(yīng)。雷達(dá)波速因現(xiàn)在的用料不同而有一定范圍的變化，雷達(dá)波速在檢測(cè)過(guò)程中起到重要參數(shù)的作用。

在雷達(dá)檢測(cè)過(guò)程中，為了盡可能多的接受其反射波的特性，使用高頻寬頻帶來(lái)接收記錄數(shù)據(jù)，所以同時(shí)接收記錄不同的干擾波是不可避免的。加上復(fù)雜的地下介質(zhì)使接收信號(hào)跟原始的反射波出現(xiàn)一定的差異。所以為了得到清晰的圖像，對(duì)接收到的信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硎欠浅Ｓ斜匾?。通常處理信?hào)的步驟有預(yù)處理數(shù)據(jù)、增益控制盒處理濾波。

5 誤差分析

在地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)高速鐵路隧道中是存在一定誤差的，所以分析誤差的來(lái)源避免誤差、減少誤差是非常有必要的。地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)能否達(dá)到相關(guān)規(guī)定的精準(zhǔn)度是關(guān)鍵的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況來(lái)看，誤差的來(lái)源除了機(jī)器設(shè)備本身的誤差、設(shè)置參數(shù)的誤差、被檢測(cè)介質(zhì)的復(fù)雜情況以及襯砌的表面與天線之間的接觸效果等因素外，還有之前我們所提到的里程定位和空洞定位所產(chǎn)生的誤差、鋼筋的數(shù)次反射影響以及計(jì)算的誤差等方面。

通過(guò)了解誤差的來(lái)源，對(duì)產(chǎn)生誤差因素進(jìn)行分析，盡量減少、避免誤差也是這些年來(lái)技術(shù)人員一直需要克服的問(wèn)題。只有準(zhǔn)確的掌握隧道的內(nèi)部情況減少誤差，施工的安全、質(zhì)量、效率才會(huì)得到提升。

6 結(jié)語(yǔ)

要想讓地質(zhì)雷達(dá)發(fā)檢測(cè)在高速鐵路隧道施工中有更好的發(fā)展和運(yùn)用，使地質(zhì)雷達(dá)更好的為隧道施工服務(wù)，滿足高速鐵路隧道檢測(cè)需求，處理好其在檢測(cè)過(guò)程中的技術(shù)問(wèn)題是非常有必要的。將其和傳統(tǒng)的磚芯法、開(kāi)挖取樣法想結(jié)合，可在隧道檢測(cè)中發(fā)揮更大的作用。同時(shí)人才的培養(yǎng)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)本身的創(chuàng)新發(fā)展是有必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]王興照.地質(zhì)雷達(dá)在鐵路隧道工程檢測(cè)中的應(yīng)用分析[J].土工基礎(chǔ)，2008（3）.