隧道病害治理中雷達探測方法的應用

房欣欣

(山西省交通新技術發(fā)展有限公司，山西 太原 030012)

在隧道病害治理過程當中，通過應用雷達探測方法，能夠幫助相關人員進一步了解隧道襯砌混凝土施工質(zhì)量，以及隧道襯砌裂縫發(fā)育情況，并結合隧道圍巖特征，制定出較為完善的病害治理措施。為了保證雷達探測方法在隧道病害治理當中得到更好運用，本文深入探討雷達探測方法應用要點。

1 常見隧道病害分析

1.1 結構性病害

隧道變形屬于結構性病害的一種，隧道通常會沿著車輛運行方向出現(xiàn)沉降，進而引發(fā)隧道的變形。因為隧道出現(xiàn)變形病害，其內(nèi)部的支護結構受力不集中，容易引發(fā)較為嚴重的結構性破壞。通常來說，隧道支護結構病害分成兩種類型，分別是由施工縫所引起的病害，比如隧道管片之間的施工縫，另一種是由隧道變形引起的病害，比如隧道出現(xiàn)不均勻沉降時所產(chǎn)生的裂縫。

1.2 非結構性病害

所謂非結構性病害，指的是對隧道的支護結構不會產(chǎn)生任何影響，但是，對隧道自身的穩(wěn)定、安全運行會產(chǎn)生較大影響的一系列病害。如果隧道出現(xiàn)非結構性病害，很可能是隧道內(nèi)部材料受損，或者隧道線路出現(xiàn)老化與磨損現(xiàn)象等。

2 雷達探測方法的應用要點分析

2.1 雷達探測方法原理

探地雷達方法被廣泛的應用到隧道病害治理工作中，雷達系統(tǒng)通過向探測物體發(fā)射出電磁脈沖，該電磁脈沖能夠穿出介質(zhì)表層，一旦遇到目標物，或者是不同的介質(zhì)界面，會快速的被反射，雷達系統(tǒng)能夠?qū)⒔邮盏降姆瓷洳?，有效的疊加，經(jīng)過疊加、濾波等處理后，準確的計算出電磁脈沖傳送到目標物所使用的時間，進而精確的計算出目標物的實際深度與具體部位。電磁脈沖傳輸時間主要由物體自身導電性來決定。

隧道病害檢測期間，因為隧道襯砌出現(xiàn)大面積裂縫，或者隧道襯砌后背出現(xiàn)孔洞，在裂縫與孔洞周圍區(qū)域，會形成劇烈的反射電磁波，進而幫助相關人員更加準確的判斷出隧道病害具體位置。當前階段，隧道病害檢測當中所采用的探地雷達系統(tǒng)，已經(jīng)完全實現(xiàn)功能數(shù)字化控制目標，同時具備多種天線，能夠適應多種檢測深度需求，設備實現(xiàn)微型化目標，可以顯著縮短隧道檢測時間。

結合大量數(shù)據(jù)得知，雷達電磁波在介質(zhì)當中的傳播速度，受介質(zhì)自身的介電常數(shù)影響較大，如果介質(zhì)自身的介電常數(shù)較大，會降低雷達電磁波傳輸速度，反之亦然。而介質(zhì)自身的介電常數(shù)不但和自身性質(zhì)相關，而且和介質(zhì)自身的含水率息息相關，介質(zhì)含水量會對反射電磁波產(chǎn)生較大影響，如果介質(zhì)自身含水量顯著增加，介電常數(shù)也會增加，電磁波傳輸速度明顯下降，反射電磁波波長逐漸減小。

2.2 應用要點

(1)做好數(shù)據(jù)分析與處理工作。運用雷達探測方法進行隧道結構檢測，重點是利用高頻率電磁方法進行探測，在采集數(shù)據(jù)時，為了保持反射波自身特點，其頻帶記錄較寬，但是，隧道內(nèi)部的雷達探測數(shù)據(jù)受環(huán)境因素影響較大，所以，為了減小隧道內(nèi)部因素對雷達探測產(chǎn)生的不利影響，提升雷達探測結果的精確性，相關人員要做好數(shù)據(jù)分析與處理工作，準確記錄下各個樁號的具體位置，保證隧道剖面翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)更加準確。

(2)做好資料解釋工作。探地雷達系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)之后，要求相關人員對其檢測到的各項數(shù)據(jù)信息進行綜合分析，將接收到的各項隧道數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進行回放顯示，加強系統(tǒng)分析，解讀出各項信息內(nèi)涵，并準確的判斷出信息異常，利用雷達透視掃描，重點觀察隧道內(nèi)部電磁波強弱情況，根據(jù)圖像當中的頻率特征，準確判斷出隧道內(nèi)壁是否出現(xiàn)較大的安全隱患。

此外，相關人員也可以采用雷達專用軟件，將收集到的各項數(shù)據(jù)信息進行高效處理，探地雷達所接收到的反射波不同，其所反映的信息也不同，因此，相關人員要根據(jù)探地雷達彩色掃描圖，合理確定反射波，從而更好的確定介質(zhì)電性差異。

(3)明確隧道脫空區(qū)檢測要點。因為空氣和混凝土的物理性質(zhì)差異比較大，使得兩者的介電常數(shù)存在一定差異，隧道工程施工期間，如果隧道襯砌混凝土回填質(zhì)量不滿足規(guī)定要求，混凝土和圍巖間容易出現(xiàn)較大縫隙，在此時期內(nèi)，電磁波經(jīng)過空氣和混凝土界面，通常會產(chǎn)生特別強的反射信號。脫空區(qū)面積越大，相關人員能夠在雷達圖像當中清晰看到，雷達圖像當中的反射波呈現(xiàn)弧形，反射波具備同相軸特點，表明混凝土層下部較多。

2.3 注意事項

為了保證相關人員更好的確定隧道病害所在位置，在運用探地雷達探測方法時，相關人員要特別注意以下問題：

第一，提升放線的精確度，保證探地雷達系統(tǒng)能夠安全的運行。

第二，保持測距輪與隧道壁之間的距離滿足規(guī)定標準要求。

第三，保證雷達地質(zhì)天線穩(wěn)定運行，避免其出現(xiàn)故障。

第四，保持隧道表面的光滑度滿足規(guī)定標準要求。

第五，嚴格控制測距輪使用時間，如果測距輪的使用時間過長，容易產(chǎn)生較大損耗。

第六，定期校正波速，每隔一定距離，或更換隧道之后，相關人員均需要校正波速。

2.4 隧道病害治理措施

第一，注漿加固治理措施。在隧道圍巖加固過程當中，注漿治理措施較為常見，可以顯著提升地層穩(wěn)定性與圍巖承載能力，保證隧道襯砌結構處于穩(wěn)定的受力狀態(tài)。通過采用隧道注漿加固治理措施，可以保證巖體裂縫與空隙完全填滿，不斷減小隧道地層自身的透水性，保證地下水得到有效阻隔。

第二，錨桿加固治理措施。在隧道病害治理期間，通過采用錨桿懸吊與組合梁等方法，將加固圍巖視為固定端，保證隧道病害襯砌結構可靠連接，不斷提升隧道圍巖結構自身的承載能力，進而減少變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。

第三，套襯治理措施。運用探地雷達檢測方法得知，隧道襯砌表層出現(xiàn)很多縱向貫穿裂縫，該貫穿裂縫主要是由于混凝土施工強度不達標引起的，隧道襯砌表層出現(xiàn)嚴重的漏水現(xiàn)象，降低隧道穩(wěn)定性。在治理過程當中，可以采用套襯治理措施。

第四，襯砌結構病害治理措施。針對小型裂縫，若沒有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，可以采用水泥漿嵌補，也可以提前鑿出坑槽，涂抹適量的水泥砂漿。為了避免砂漿固結后發(fā)生收縮，在砂漿制作期間，相關人員可以添加15%的微膨脹劑。如果裂縫寬度比較大，則可以采用錨網(wǎng)噴治理措施。

3 結束語

綜上所述，通過對雷達探測方法的應用要點與注意事項進行多角度分析，例如做好數(shù)據(jù)分析與處理工作、做好資料解釋工作、明確隧道脫空區(qū)檢測要點等等，可以保證雷達探測方法在隧道病害治理中得到更好運用，加強隧道病害預防性治理，進而提升隧道病害治理水平。