混凝土隧道地質雷達檢測技術分析

陳蘭昌

(貴州路橋集團工程試驗檢測有限公司)

1 混凝土隧道地質雷達檢測的技術要求

1.1 隧道地質雷達檢測的天線頻率選擇

高頻率的電磁波具有高精度、高分辨率的優(yōu)點，然而其能量衰減快，因此其探測深度比較淺;頻率低的電磁波雖然精度低、分辨率低，但是其能量衰減慢，因此其探測深度較深。因此，利用地質雷達檢測時要合理的選擇天線的發(fā)射頻率，要根據(jù)隧道混泥土的厚度，檢測深度以及檢測要求等進行天線頻率的選擇。天線頻率與檢測深度的關系表如表1。

表1 雷達探測深度與天線頻率對照表

1.2 隧道檢測線布置

進行隧道襯砌檢測時要在隧道二次襯砌斷面上布置七條檢測線，七條檢測線的位置分別在拱頂、左右拱腰、左右邊墻以及在拱線兩側的地面。利用400 MHz 的天線進行連續(xù)掃描，采集地質雷達數(shù)據(jù)。

1.3 隧道雷達波速的標定

隧道雷達波速是計算襯砌厚度的重要數(shù)據(jù)。由于施工用料情況不同，使得電磁波的傳播介質發(fā)生改變，從而使得電磁波的波速在襯砌混泥土和噴射混泥土中會有一定的變化，因此，為了提高測量的精度，必須對施工現(xiàn)場的雷達波速進行標定。通常在隧道出入口已知厚度的襯砌側壁上進行標定，通過測量反射波的時間，反推出雷達的波速。

2 混凝土隧道利用地質雷達進行檢測的檢測內(nèi)容

利用地質雷達進行檢測的目的是為了保證隧道的質量，因此檢測內(nèi)容也主要是集中在隧道初期支護檢測、隧道二次襯砌檢測以及隧道襯砌混凝土強度檢測三個方面。在隧道初期支護檢測方面，主要要支護背后空洞、回填情況以及初期支護厚度三個方面進行檢測;在隧道二次襯砌檢測方面，主要對二次襯砌背后脫空、二次襯砌厚度以及二次襯砌中的鋼筋缺損情況進行檢測;在隧道襯砌混凝土強度檢測方面，通常采用超聲加回彈法進行混凝土強度檢測。

3 混凝土隧道地質雷達檢測的誤差分析

3.1 混凝土隧道地質雷達檢測的誤差來源

地質雷達檢測技術能否應用于實際，一方面受技術的影響，另一方面也是由測量數(shù)據(jù)的精度決定的。因為測量數(shù)據(jù)精度是保證隧道襯砌質量的關鍵，數(shù)據(jù)的進度得不到保障，就失去了測量的意義。在隧道建設過程中要面對各種各樣的地質結構，地質結構的復雜性程度制約著地質雷達檢測結果的進度。影響地質雷達檢測結構的精度主要有系統(tǒng)誤差、現(xiàn)場干擾以及計算方法和不正當?shù)氖褂貌僮鬟^程。其中，干擾信號引起的誤差是影響精度的主要原因。干擾信號主要由四個方面產(chǎn)生。(1)由于雷達系統(tǒng)的熱噪聲以及天線之間的耦合作用，地質雷達檢測系統(tǒng)自身就會產(chǎn)生干擾信號;(2)檢測表明的凹凸不平改變了電磁波的輻射特征，引起電磁波的散射，產(chǎn)生干擾信號;(3)檢測現(xiàn)場的無線電信號也會產(chǎn)生無線電干擾波;(4)儀器參數(shù)設置、檢測作業(yè)車速度控制等實際操作都會對檢測結果造成誤差。

3.2 解決混凝土隧道地質雷達檢測誤差的辦法

為提高檢測結果的準確性，針對上述干擾源的分析，可以從以下幾個方面來解決:

(1)雷達檢測雖然可以做到做到連續(xù)掃描，然而它的活動范圍也僅僅是限制在發(fā)射天線與接收天線之間的面積，因此在進行地質雷達檢測的時候，要將測線布置在平整的表面，在病害嚴重的位置要多布置測線。

(2)由于雷達波速是計算的關鍵數(shù)據(jù)，因此，在要對雷達波速進行精準的標定，進而提高隧道襯砌厚度的精確性，保證工程質量。在進行雷達波速標定的時候，要將取樣點設置有代表性的、圖形清晰直觀的段位，這樣有利于提高雷達波速的精度。另外，雷達波速標定的時候，雷達反射波的接收時間也是一個關鍵因素?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展使得接收時間精度可達0.000 1 ms，完全能夠滿足檢測要求，因此，在進行雷達波速標定的時候，要將重點放在檢測襯砌的缺陷上面。

(3)盡量控制檢測車的速度，盡量讓車子保持勻速運動狀態(tài)，較少里程內(nèi)插計算誤差。

(4)加強結果的檢驗工作，確保結果的可靠性，可利用鉆探取芯的方法對雷達圖像反映的情況進行驗證，保證檢測效果，實現(xiàn)檢測目的。

4 結 語

總之，地質雷達探測技術具有高效率高精度的優(yōu)點，在隧道建設中利用雷達探測技術進行檢測，需要合理的設置天線的頻率，精準的測定雷達波速，合理的進行測線布置，以此來提高檢測結果的精度。

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