浅谈地质雷达检测隧道衬砌厚度的应用技术

原理是应用脉冲电磁波来探测隐蔽介质的分布和目标物。当发
射天线向衬砌内发射高频宽带短脉冲电磁波时，遇到具不同介
电特性的介质就会有部分电磁波能量被返回，接收天线接收反
射回波并记录反射时间。电磁波在介质中的传播速度为 V=
1 2
C ，式中 （ε）r
C
为电磁波在真空中的传播速度
0.3m/ns，εr
为相
对介电常数。根据电磁波在介质中的波速和旅行时间可以计算
5 检测成果评价
图4、图 5、图 6 分别为左线隧道进口端拱顶、左拱腰、右拱 腰位置的雷达 GPR 图像。设计钢筋混凝土衬砌部分均有钢筋 显示，二次衬砌厚度均达到设计厚度，二次衬砌与初级支护间 均无明显脱空。
图 1 地质雷达检测隧道衬砌原理与记录示意图
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广东科技 2010.3 总第 233 期
专版
建设行业技术专版 地质勘测
专版
浅谈地质雷达检测隧道衬砌厚度的应用技术
曹荣
（广东 花都 510800）
摘 要：衬砌是隧道工程加固常用的方法之一，该文介绍了地质雷达法检测的基本原理，并通过实例分析说明，利用这种方法可准确对 衬砌后的厚度情况进行无损检测。
1 引言
近几年来，随着我国国民经济的快速增长，国家对基础设 施建设投资力度的加大，广东省的高速公路建设已延伸至边远 的山区县市，许多省际的铁路、公路穿过山区，从工程成本及生 态保护出发，隧道开挖已较为普遍。
对隧道进行衬砌加固处理后，如何准确检测衬砌的厚度能 否满足规范及设计要求，是保证工程质量的关键，目前使用地 质雷达对衬砌加固后的厚度检测是一种比较轻便、快速、准确 的方法。
2 检测设备及工作原理
检测采用地质雷达探测法，所用设备为美国 GSSI 公司生
产的 SIR-2 地质雷达，天线中心频率为 900MHz。地质雷达工作
2 GPS RTK 的作业步骤
2.1 选择合理作业时段
在线路勘测中，进行实时动态 GPS 作业为获取完整的数 据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫
星的几何分布越好，定位精度就越高，卫星的分布情况可用随 机软件中的 Planning 工具软件查看多项预测指标，根据预测结 果合理安排工作计划。根据实际工作经验，白天中午 12~13 点， 受电离层干扰特别大，公用卫星较少，因而初始化时间较长甚 至不能初始化，也就无法进行测量。
ห้องสมุดไป่ตู้6 结束语
通过上述工程三条测线的野外数据采集、资料处理和解释 成果的对比可知：
（1）探地雷达对衬砌加固后的厚度检测是一种比较轻便、 快速、准确的方法。
（2）本检测方法是一种无损检测，因此在工程施工中有较 好的应用前景。
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界面深度（h=V×t/2）。当发射天线沿着探测物表面移动时就能得
到其内介质剖面图像（其工作原理见图 1）。并可通过方法技术
的选择来提高分辨率。依据电磁波场理论，人工发射高频宽频
带电脉冲波利用物质介电性、导磁性，根据接收到波的运动学
和动力学特征，从而推断隐蔽介质的空间展布特征。电磁波在
介质中传播时，其路径、波形将随所通过的介质的电性质及几
2.2 求取地方坐标转换参数
合理选择线路沿线设计坐标系 （北京 54 坐标系或地方独 立坐标系或工程独立坐标系） 下的已知平面以及高程的控制 点，求解转换参数，为 RTK 测量做好准备。
选择转换参数时要注意以下两个问题： （1）求解平面转换参数，至少要联测两个平面坐标点，求解 高程转换参数则需要联测三个高程点。要选测区四周及中心的 控制点，均匀分布。 （2）为提高转换精度，进而提高待测点的精度，通常要联测 尽可能多的已知点。最好选 3 个以上的点，利用最小二乘法求 解转换参数。 转换参数的求得通常有两种方法：
4 工作方法技术
4.1 野外数据采集
根据探测目的及现场工作条件，检测仪器使用美国劳雷公 司生产的 SIR-2 型雷达，选用 900MHz 高频天线工作，样点数 512 个/Sc，扫描速率 32 次/S，移动速度 1km/h；天线沿衬砌表面 以连续扫描方式进行测量。
4.2 室内资料处理
现场检测工作结束，即对现场采集资料进行整理及初步处 理。内容有：校核班报记录与磁盘文件，回放图像记录，对记录 进行增益调整、滤波等初步处理，进行记录质量初评，分析现场 采集数据过程所用方法及参数是否达到或接近最佳，并对记录 进行初步解释。雷达资料采用与仪器配套的后处理软件进行分 析解释。处理试验包括：振幅调整、频谱分析、垂直滤波试验与 水平滤波试验等，主要用于抑制随机噪声，压低非目的体的杂 乱回波，改善图像质量。
00000000000000000000000000000000000000000000000
图 7 某隧道左线 LK53+383～LK53+500 段二衬检测成果图
综合本次检测资料，可得出以下结论：
（1）所有测段二次衬砌厚度均达到设计要求: 左线 LK53+380～LK53+500 测段,二次衬砌厚度 36～88cm； 右线 RK53+380～RK53+500 测段,二次衬砌厚度 36～56cm； 左线 LK57+880～LK57+885 测段,二次衬砌厚度 49～54cm； 右线 RK57+880～RK57+885 测段,二次衬砌厚度 48～56cm； （2）所有测段测线位置，二次衬砌与初期支护间无明显脱 空。
1 GPS RTK 技术简介
GPS RTK 定位技术就是基于载波相位观测值为根据的实 时动态定位技术，它将 GPS 与数据传输技术相结合，实时解算 并进行数据传输，能够实时提供流动站在指定坐标系中的 3 维 定位结果，并达到厘米级精度。
GPS RTK 系统由 GPS 信号接收系统、数据实时传输系统、 数据实时处理系统 3 部分组成。GPS RTK 定位有两种测量模 式：快速静态定位和动态定位，实际作业中两种定位模式相互 结合，既可以解决线路勘测中诸如中桩放样测量、横断面测量、 线路纵断面测量、地形测量，又可以解决线路勘测中一定等级 控制测量（平面或高程）等。
何形态而变化，根据接收到波的旅行时间（亦即双程走时）、幅
度、频率与波形变化资料，可以推断介质的内部结构以及目标
的深度、形状等。
3 测线布置位置
根据现场条件，在隧道进口布设了 3 条测线，其中在进口 拱顶布第一条测线，沿拱顶向下 3m 于两侧各布置一条测线，隧 道检测测线纵向示意见图 2，横断面示意见图 3。
建设行业技术专版 地质勘测
GPS RTK 在线路勘测中的应用及其新技术的发展
王 磊 苗立新 王 建
摘 要：在介绍 RTK 技术的基础上，根据笔者的工作经验，阐述了 GPS RTK 技术在线路勘测中的应用领域和作业步骤，指出了应用中 质量控制方法，最后介绍 GPS RTK 的最新技术及发展。 关键词：GPS RTK；线路勘测；新技术；应用