地质雷达法检测隧道衬砌检测报告
隧道检测报告
目录第一章概述 (3)1.1 工程、地质概况 (3)1.2 隧道设计及施工完成情况 (3)1.3 检测内容 (4)1.4 检测依据及评定标准 (4)1.5 检测仪器设备 (5)第二章隧道施工质量检测技术 (7)2.1 检测方法及原理 (7)2.1.1 锚杆、小导管及管棚的施工质量检测 (7)2.1.2 锚杆拉拔试验检测 (7)2.1.2 初衬喷射混凝土强度、厚度及缺陷检测 (7)2.1.3 初衬后隧道断面净空量测 (9)2.1.4 初衬钢支撑榀数及间距 (9)2.2 隧道施工质量检测项目检测频率汇总 (9)第三章隧道施工质量检测结果 (10)3.1 锚杆及管棚的施工质量检测 (10)3.1.1 锚杆数量检测 (10)3.1.2 管棚数量检测 (11)3.1.3 锚杆施工质量检测 (11)3.1.3 锚杆抗拔力试验检测 (13)3.2 初衬喷射混凝土强度、厚度及缺陷检测 (14)3.2.1 初衬喷射混凝土强度检测 (14)3.2.2 初衬喷射混凝土厚度及缺陷钻孔检测 (16)3.2.3 初衬喷射混凝土缺陷雷达检测 (18)3.3 钢支撑榀数及间距检测 (18)3.4 隧道初衬断面检测 (19)第四章检测结论与建议 (23)4.1 检测结论 (23)4.2 建议 (27)第一章概述1.1 工程、地质概况1.1.1地质概况***隧道以白云质灰岩为主，少量第四系残破积碎石土，碎石土厚度不大，结构松散，围岩稳定性一般。
岩层产状较平缓，风化中等，节理裂隙发育，岩层较破碎，岩质较软。
坡面现状基本稳定，洞口开挖后，岩层易产生垮塌、掉块等现象。
地处云贵高原向湘西丘陵、四川盆地过渡的斜坡地带，属于亚热带季风气候。
隧区地形较简单，为单座山丘，山体总体呈向北东走向，属丘陵地貌。
测区中风化基岩出露情况较差，大部分地区被第四系地层及全、强风化岩层所覆盖。
地层主要为第四系粉质黏土、碎石土，元古界板溪群变余粉砂岩。
隧道穿越区无断层，但隧道进洞口以南约240m发育有红石-太平区域性大断层，出口西北约20m沟谷间发育有局部断层。
地质雷达在隧道衬砌检测中应用
地质雷达在隧道衬砌检测中的应用摘要：采用新奥法施工的山岭隧道中，围岩本身和初期支护一起作为隧道的主要受力结构，二次混凝土衬砌则主要是起安全储备作用，因此初期支护背后有无脱空或背后空洞的位置形态以及二次衬砌混凝土的实际厚度对于隧道的安全和质量起着至关重要的作用。
本文通过地质雷达在蔡大岭隧道初期支护及二次衬砌检测中的应用，介绍了地质雷达的原理、方法、参数的设置、及雷达剖面图的分析，结果表明地质雷达在检测隧道衬砌中的质量缺陷具有定位准确，快速，无损等优点。
关键词：隧道；衬砌；地质雷达；检测the application of the geological radar in tunnel lining detectionabstract: it is much important that concerning over detecting the thickness of primary lining concrete, the position and shape of cavity behind tunnel lining, for the primary bearing carrier are primary shotcrete and rock bolts, and the secondary concrete lining acts as safety margin, in tunnels constructed with mine tunneling method. it is convenient for taking measures by detecting primary lining, to achieve effective quality-control of construction. this paper mainly introduces the application of radar method in detecting primary support and secondary concrete lining incai-daling tunnel. the result shows that there are advantages, using radar to detect the defect in tunnel lining, which are swift, lossless and precisely locating, researching from the theory, method, setup of radar and the analysis of radar profile map.key words: tunnel, primary lining, geological radar, detection1．前言隧道因其特有的结构和功能要求，往往施工难度大，容易出现初期支护背后脱空，二次衬砌混凝土厚度不足等问题，给施工和运营造成相当大的危害。
地质雷达技术在隧道衬砌检测中的应用
内会存在各种各样 的缺 陷 ， 如衬砌厚度 内 ， 要 在 隧道 两个 边 墙 上 标 记 相 应 的 道内衬砌完成 的时 间不 同， 需 混凝 土砼 的
响 。在 天 线 移 动 过 程 中 ， 时 随 记 录天线 所在位 置 的现场情
目前 ， 隧道工程衬砌质量无损检 情 况如 图 １ 示 ，主 要测线位 置有拱 取这些相 对介 电常数 的平均值 作为介 对 所
是效率高 ， 能直观地对隧道 内部常见的
各种缺陷进行有效评价 。
二 、 质 雷 达 检 测 技 术 的 原 理 地 地 质雷达 （ ｒｕ ｄ ｅｅ ａ ｎ Ｒ ｄｒ Ｇｏ ｎ Ｐｎ ｔ ｔ ｇ ａａ， ｒｉ
不足、 混凝 土 层 不 密 实 、 次 衬 砌 背 后 里程 。一般地 ， 二 测线上每 ５ 米需要做一 原料配 比不同 ， 其介电常数 在隧道不 同
脱空 、 初期 支护背后 的空洞 ， 以及 钢筋 个标记 ， ５ 每 ０米需要做一个 特殊标记 。 的位置也会有所不 同。 这就要求 我们尽 与钢拱架的间距偏 大等等ｌ ｌ Ｉ 。 测 的主要方法是地质雷达法 。 的特点 它 然后 ， 布置测线 。 一般地 ， 隧道测线 布置 可 能 多选 择 几 处 来 标 定 介 电 常 数 ， 选 并 电常数的最终标定结果 。 （ ） 三 数据采集 。 在采集数 据的过程 中， 天线要尽 可能绕 开 干扰源 ，如金 属物 和水 等 等， 以此降低 对数据质量的影
论认识 ， 本文系统地论述 了地质 雷达检 外界客观 因素造成的检测结果误判 。 测 工作模 式， 包括 雷达数据采 集 、 处理 以及解释评价 ， 给出 了一些隧道 内典 型
隧道检测报告二衬
隧道无损检测报告报告编号：14检字隧YQ01工程名称：检测名称：检测类别：委托检测委托单位：检测单位：签发日期：检测人员:项目负责人:报告编制:报告审核:报告批准:说明：1、报告未加盖本检测中心检测专用章无效。
2、报告签字不全无效。
3、报告非本中心复制无效，复制需加盖本中心检测专用章，否则无效。
4、对报告有疑问，在收到报告之日起15日内向本中心提出书面申请，逾期不予受理。
5、用户可通过电话、传真等手段向本中心查询报告真伪。
6、未经本中心同意，检测报告不得作为商业广告使用。
通讯地址：邮政编码：联系人：电话：传真：目录第一章检测项目基本情况 (1)一、概述 (1)二、检测及评价依据的技术标准 (1)三、本次检测概况 (1)第二章各检测项目检测结果 (3)一、二衬混凝土质量 (3)（1）xxx隧道D2K72+065～D2K72+610 (6)第三章检测结论及建议 (10)一、检测结论 (10)二、说明 (11)第一章检测项目基本情况一、概述二、检测及评价依据的技术标准1、铁路隧道衬砌质量无损检测规程TB10223-2004；2、铁路隧道设计规范 TB10003-2005；3、铁路隧道施工规范 TB10204-2002；4、超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 CECS 02：2005；5、混凝土强度检验评定标准GBT50107-2010；6、混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204—2002。
三、本次检测概况为便于建设方（业主）及时掌握施工质量问题，建议进行下述项目的衬砌无损检测：1、衬砌混凝土厚度检测：二衬混凝土厚度。
2、缺陷检测：二衬混凝土缺陷、衬砌背后缺陷（空洞）。
3、钢支撑检测：二衬格栅或型钢拱架支撑数量及间距。
本次检测范围：根据《合同文件》及铁路隧道检测规范要求，结合现场等具体情况，本次路梯亚隧道（出口）无损检测工作量如下：表1.1 xxx隧道（出口）无损检测工作量统计表隧道名称检测内容测点/测线工作量备注xxx亚隧道（出口）（1009）二衬厚度及缺陷D2K72+065～D2K72+610 545m 二衬格栅或型钢拱架支撑数量及间距D2K72+065～D2K72+610 545m第二章各检测项目检测结果一、二衬混凝土质量1、检测范围现场xxx道（出口）检测范围为D2K72+065～D2K72+610。
地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用
摘要 ：为提 高地质解 释的准确性 ， 分别对二次衬砌厚度 、 钢筋钢拱架分布 和混凝土不 密实判别 的方法进行研究 ， 以大泉沟隧道为 并
例， 利用 地质 雷达进行衬砌质量检测 ， 检测结果与设计相对 比， 结果 表明地质解 释的准确性 比较 高 ， 明所 提 出的判别方 法在地质 证
解释中是有效的。通过理论研究与实际工程经验总结， 得出： ） １地质雷达法具有简便 、 快速、 覆盖面广、 准确性高的优点 ； ） ２ 对地质
ｄｔｃ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ｉ ｐｅ ａ ｉ ａｄ ｅ ｅｔ ｅ ）Ｇ ｏ ｇ ａ ｉｔ ｐｅａ ｏ ａ ｏ ｂ ａｅｕ ｔ ｅｓ ｎ ｌ ｏ — ｅｅｔ ｎｔｃ ｎｌ ｙｉ ｓ ｌ，ｒ ｄ ｎ ｆ ｃｉ ．２ ｉ ｏ ｓ ｍ ｐ ｆ ｖ ｅｌ ｉｌ ｎｅ ｒｔ ｉ ｃｎｎｔ ｅｍ ｄ ｎｉ ｔ ｉ ａｓ ｂ ｏｃ ｒ ｔｎ ｌｈ ｇ ｒ ｎ ｄｂ ｅｇｏ ｇ ａ ｒｄ ｒ ａ ｅ ｅｎｐｏｅｌ ｐｏ ｅｓｄ ）Ｔ ｅｄ ｔ ｔ ｎｏ ｅｓｃｎ ｙｒ ｆ ｅ ｆ ｃｍ ｎ ｂ ｒｓ ａ ｅ ｙｔ ｅｌ ｉ ｌ ａａ ｖ ｅ ｒｐ ｒ ｒｃｓｅ ．３ ｈ ｅｅ ｉ ｆｈ ｏ ｄｌ ｅ ｉ ｏ ｅ ｅ ｔ ａ ｉ ｈ ｏ ｃ ｈ ｂ ｙ ｃｏ ｔ ｅ ａ ｏｒ ｎ ｒ ｉ
中图 标 志码 ： Ｂ
文章 编 号 ： ６２— ４ ｘ（０ ２ ０ ０ ５ ０ １７ ７ １ ２ １ ）４— ９— ５ ４
Ａ ｐｉ ｔ ｎｏ ｅｌｇ ａ Ｒ ｄ ｒｉ ａｉ ｅ ｃ ｏ ｆ ａ ｗ ｙＴ ｎ ｅ Ｌｎｎ ｐ ｌ ａｉ ｆ ｏｏｉ ｌ ａ ａ Ｑｕ ｌｙＤ ｔ ｔ ｎｏ ｉ ａ ｕ ｎｌ ｉｉｇ ｃ ｏ Ｇ ｃ ｎ ｔ ｅｉ Ｒ ｌ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔ ｔ ｏ ｏ ｈｅ ｉ ｔｒ ｅａ ｉｎ ｏ ｈｅ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｏ ｄ ｒ ｉ ｉ ｇ，ｔ ｉｔ ｂ ｔｏ ｆｔ ｅ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｈｅ ｍｅ ｈ ｄｓｆ ｒｔ ｎ ｅｐｒｔ ｔ ｆｔ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｌｎ ｎ ｏ ｈｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｏ ｈ ｅｎ ｏ ｃ — ｉ ｍｅ ｔｂ ｒ ｎ ｔｅ ｂ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｃｎｅ ｓｏ ｈ ｏ ｃ ｅｅ ａ ｅ ｓｕ ｉ ｄ，Ｓ ｓｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｆｇ ｏｏ ｉ ａ ｎ ｎ ａ ｓ ａ ｄ ｓｅ ｌｒ ｓａ ｈ ｏ ａ ｔ ｓ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ｒ ｔ ｄ ｅ ｉ Ｏ ａ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｅ ｌ ｇｃ ｌｉ — ｔｒ ｒ ｔｔｏ ｅ ｐ ｅ ａｉｎ．Ｔｈ ｕ ｌｔ ｆｔ ｅ ｌｎ ｎ ｆＤａ ｕ ｎ ｏ ｕ ｎｅ ｓｄ ｔｃｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆｇ ｏｏ ｉ ａ ａ ａ ．Ｔｈ ｏ ｅ ｑ ａ ｉ ｏ ｉ ｉ ｇ ｏ ｑ ａ ｇ ｕ ｔ ｎ ｌｉ ｅ ｅ ｔｄ ｂ ａ ｓｏ ｅ ｌ ｇｃ ｒ ｄ ｒ ｙ ｈ ｌ ｅ ｃ ｍｐａ ｓ ｎ ａ ｄ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｎ ｒ ｓ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ｎ ｈ ｒｇ ｎ ｌｄ ｓｇ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｇ ｏｏ ｉａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｉ ｃ ｕ ａｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｔｒ ｏ ｔａ ｔｂ ｔ ｅ ｈｅｄ ｔｃ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｄ ｔｅ ｏ ｉ ｉ ａ ｅ ｉｎ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｌｇ ｃ ｌｄ ｔｃｉ ｓａ ｃ ｒ ｔ ｎ ｈ ｎｅ － ｏ
地质雷达在隧道二衬病害检测中的应用
程 隐患 ，保 证工程 质量 。
设计 施 工 。根 据 隧道 围岩 特征 变化 采用 不 同的 支护 类 型 和参 数 ，及 时施 作密 贴于 围岩 的喷 射混 凝 土和锚 杆初 期 支护 ，并在 围岩 与初期 支护 变 形基 本稳 定 的情况 下 ，适
时施 作 二次 衬砌 。
３ 塌 方原 因分 析
３ １ 地 质因 素 ．
且有 针对性 的整 治方 案 ，布置 治理施 工 ，对 确保 隧道 的 长期 安全运 营具 有重 要意 义 。
２ 地 质雷达 的工 作原理
地 质雷 达探 测 的工作原 理 。简单地 说 是通 过特定 仪
图２ 地 质 雷 达 记 录 的 回波 曲线
器向地下发送脉冲形式的高频 、甚高频电磁波。电磁波
因素 和 施 工 因素 分 析 了塌 方 原 因 ，并 提 出 处理 措 施 和体 会 ．可供 同类 病 害处 理 提 供
有 益 参考 。
关 键 词 隧 道 塌 方 处 理 措 施
１ 工 程 概 况
雪 峰 山 Ⅱ号 隧 道 地 处 京 福 高 速 公 路 福 建 境 内 二 期
侧 落底 至ＹＫ９ ＋ ４ ，当晚２ 时ＹＫ ６ ３ ３ ＹＫ９ ＋ ４ 发 ６ ３７ １ ９ ＋ １￣ ６ ３１ 生 大塌 方 ，塌 方 段长 ２ ｍ。塌方 处 产 生 冒顶 。地 表成 半 ８ 径 约１ ｍ的塌 陷区域 ，地 表沉 陷最深 处约 ７ ５ ｍ，周边 沉 陷 约２ ３ ￣ ｍ，塌 方段 洞顶 覆盖 层厚度 为５ ｍ，塌方 体 为强 风 ０ 化岩 夹 土 ，塌 方段 位于 岩性变 化 的交界 面 。
地质雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用研究
种 工作 方法 。当发射 天线 和接 收天 线 的间距 为零
时， 也就是发射天线和接收天线合二为一时 ， 称为单 天线 形式 ， 反之 称 为 双 天线 形式 。剖 面法 的测 试 结
果可 以用 地质 雷达 时 间 剖 面 图像 表 示 ， 横 坐 标 记 其 录 了天线 在地 表 （ 或衬 砌 面 ） 的位 置 ， 坐标 为 反 射 纵 波双 程走 时 ， 示 雷 达脉 冲从 发 射 天 线 出发 经 过 地 表 下界 面反 射 回到接 收天 线所 需要 的 时间 。这种 记 录
（） ３ 探测 过程 中经 常会 有各 种干 扰 因素存 在 ， 因
此 ， 地 质雷达 图像 的处 理 分析 过程 中， 做 到正确 在 要 识 别 干扰 ， 综合 考 虑各 种 环 境 因素 以得 到 正确 的分
析结 果 。
（） １应用 地 质雷 达检 测 隧道衬 砌质 量 ， 无论 是通 过理 论研 究 还是 实 际操 作 都 是 可 行 的 ， 且 其 无 损 并 检测 这 一特 点优 于大 部 分传统 检测 方法 。 （） ２地质 雷 达是 一 种 尚在 不 断发 展 的无 损 探 测 技术 ， 理论 研究 与 实践 操作 尚有 未完 善之 处 ， 然 其 虽 对 隧道衬 砌 的探测 效 果 良好 ， 准确 率 不 可 能 达 到 但 百分 之 百 。因此 对 地质 雷 达探 测 图像 的处 理 、 析 分 和解 释 ， 应结 合地 质 、 探 和其 他 资 料 进 行 ， 注 重 钻 并
下深 处 界 面 的反 射 波 会 由于 信 噪 比过 小 而 不 易 识
Ｇ Ｒ 方法是一种用于确定地下介质分布的广谱 电 Ｐ）
地质雷达在隧道二衬检测中的应用
地质雷达在隧道二衬检测中的应用摘要：本文以东天山特长隧道二衬检测为例，阐述了地质雷达的检测原理及方法，并通过在东天山隧道二衬检测中的应用，证明地质雷达在二衬检测中，具有无损、低成本、操作方便快捷、精度高等优点，目标体清晰易判别，能够有效的检测出二衬中的缺陷及厚度。
关键词：地质雷达；二衬检测；隧道1引言在隧道施工过程中，由于混凝土流动性、泵压不足等各种原因，会导致二衬背后脱空、混凝土不密实、二衬厚度不足等多种缺陷，进而导致二衬表面出现裂纹、渗漏水等常见病害，严重威胁隧道的安全运营，因此，对隧道二衬结构的质量进行检测评价尤为重要。
地质雷达作为一种检测设备相对于传统的钻孔取芯法，具有无损性、高效性、抗干扰能力强等优点，在近年来隧道二衬质量检测中得到了广泛应用。
2检测仪器设备及原理2.1检测仪器设备本文中二衬检测选用瑞典MALA地球科学公司（Sweden MALA Geoscience Inc）生产的主机型号为X3M地质雷达。
配置工作频率为500MHz的屏蔽天线。
此种配置既能满足检测现场比较复杂、恶劣的环境，又能有效的达到检测技术要求。
2.2检测原理地质雷达法是采用电磁波，通过对各种介质内不可见目标物或者分界面进行连续扫描。
当电磁波在介质中传播时，其电磁场强度和波形随所通过介质的介电性质和几何形态的变化而变化。
其中一部分电磁波发生反射，地质雷达采集到反射回来的电磁波信号，通过后续分析和处理，确定介质内部结构形态和位置及不同介电常数介质的分界面，推测所测物体内部的钢筋分布、内部缺陷及厚度等。
地质雷达法检测原理见图1。
3数据处理及相对介电常数取值的确定3.1数据处理采集的数据利用专业软件Reflexw进行处理，经过零点校正、水平距离均衡、滤波、偏移、希尔伯特变换等数据处理步骤，压制随机和规则的干扰波，最大限度提高雷达剖面的信噪比，并将数据元素重置补偿来自不同方向的反射迭加产生的空间畸变，最后得到地质雷达图像后，通过对比分析进行判断。
地质雷达在公路隧道衬砌质量检测中的应用
地质雷达在公路隧道衬砌质量检测中的应用汪 洋 钟 鸣 王连成 谢 锋(招商局重庆交通科研设计院有限公司 交通部隧道建设与养护技术交通行业重点实验室 重庆 400067)摘 要 阐述了地质雷达检测基本原理,检测过程中采集参数的设置、测线布置以及数据的处理和解释,并以工程中的应用实例,详细分析了地质雷达检测衬砌厚度、衬砌后脱空及不密实、衬砌内钢筋及钢支撑分布等成功的应用。
关键词 隧道 衬砌 地质雷达 检测 近十年来,随着国民经济的迅速发展,公路交通建设规模日益扩大,公路隧道在山区和丘陵地区公路建设中所占的比重越来越大,传统的检测手段如电阻率法、瞬态瑞利波法、钻孔取芯等已无法满足工程的需求。
地质雷达作为一种新的无损检测技术,在公路隧道衬砌质量检测中有着无可比拟的优势。
1 地质雷达检测基本原理根据电磁波在有耗介质中的传播特性,地质雷达以宽频带短脉冲的形式向衬砌及围岩发射高频电磁波(几MHz-几GHz),当其遇到衬砌与围岩、围岩中的空洞或欠密实区、围岩中的含水区或裂缝、衬砌裂缝等目标体时会反射部分电磁波,其反射系数由介质的相对介电常数决定,通过对雷达主机所接收的反射信号进行处理和图像解释,达到识别目标体的目的。
电磁波在特定介质中的传播速度V是不变的,因此根据地质雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差ΔT,即可计算出目标体的深度H:H=VΔT2(1)式中,H为目标层厚度;V为电磁波在目标介质中的传播速度,其大小由下式表示:V=Cε(2)式中,C是电磁波在大气中的传播速度,约为3×108m/s;ε为相对介电常数,取决于衬砌及围岩的介电常数。
雷达波反射信号的振幅与反射系数成正比,在以位移电流为主的低损耗介质中,反射系数r可表示为:=εεε+ε(3)式中,ε1、ε2为界面上、下介质的相对介电常数。
反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异,电性差异越大,反射信号越强。
雷达波的穿透深度主要取决于目标介质的电性和中心频率。
应用地质雷达电磁波反射检测隧道衬砌质量缺陷
５左边墙ＺＤＫ５５２＋４７０ ＺＤＫ５５３＋０００ ５３０
１嚣ＺＤＫ５５３＋０００ ６
ＺＤＫ５５２＋４７。５３０
２４电缆沟盖板以 ２４上１．２ｍ高度
５０隧底中线
测线长度合计３ ２４４延米
现场数据采集采用连续测量方式，测量时由人手 持天线与衬砌表面接触，数据采集的质量与车辆行驶 或人行走时天线与衬砌表面密贴状况有关。天线移动 速度约３ ｋｍ／ｈ，沿测线每５ Ｉｎ间隔设置里程标记，采用
２基本原理
地质雷达检测隧道衬砌质量是利用隧道衬砌与围 岩的电性差异来实现的，介质层间介电常数差异越大，
矩最大。在距离桩顶１／１０Ｌ处剪力最大。 （３）桩土界面分离时，桩顶的挠度比界面粘结时
要大３０％左右，而实际工程中桩土有分离现象，故为 安全考虑，应按实际情况进行计算。因此，可通过试验 研究获取各类土在动荷载下的动力特性，或者通过桩 基模型试验获取土的动力特性，以便为设计时提供 参考。
图４地质富达检测衬砌厚厦解释
（３）衬砌厚度计算
１
实测数据的衬砌厚度计算按式ｄ＝ｉ１×秽×ｔ×
二
１０。９计算，电磁波速的取值采用在已知厚度部位测量
的方法，标定结果按秽＝掣×１０９计算，电磁波速取值
‘
为０．Ｉｌ ｒｎ／ｎｓ。ＲＥＦＬＥＸＷ ３．５．８软件按以下步 骤进行：
（ＤＡｎａｌｙｓｉｓ／ｐｉｃｋ（分析／层位追踪）。 ＠）Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ—Ｓｈｏｗ（分析／分层显示）。 ③Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ—Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ（分析／分 层显示／创建速度文件）。 ④Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ．Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ（分析／分层显示／ 创建层显示）。 ⑤Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ．Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ（分析／分层显示／ 创建层报告）。 （４）检测结果 表２是新大成隧道衬砌质量缺陷检测结果的一 部分。
地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用研究
地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用研究发布时间：2023-02-17T02:25:15.705Z 来源：《工程建设标准化》2022年第19期作者：李世鹏[导读] 地质雷达利用电磁波在介电常数差异界面产生发射的特点，通过分析反射电磁波相位、振幅和同相轴特征，可有效识别被测介质内部存在的缺陷李世鹏41012619771020****摘要：地质雷达利用电磁波在介电常数差异界面产生发射的特点，通过分析反射电磁波相位、振幅和同相轴特征，可有效识别被测介质内部存在的缺陷。
本文以地质雷达检测隧道衬砌质量的原理分析作为切入点，针对地质雷达工作中的参数选择进行了探讨，从信号处理、二次衬砌厚度数值确定等方面研究了地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用，以便为今后该技术的广泛应用提供借鉴。
关键词：地质雷达；隧道衬砌；质量检测 1.地质雷达应用于隧道衬砌质量检测中的参数选择 1.1天线中心频率的选择使用地质雷达针对隧道衬砌工程质量进行检测的过程中，需要优先考虑的是天线的中心频率数值，这对于后续的工程检测数据以及图像精准度有着十分重要的影响。
天线中心频率数值的选择需要综合考虑分辨率和检测工程深度要求两个因素。
一般而言，地质雷达垂向分辨率极限数值是1/4波长。
换言之，在天线中心频率数值越高的前提下，其分辨率也会有所提升，但电磁波衰竭速度也会有所加快，继而导致其检测深度有所降低。
在这种情况下，天线中心频率选择的原则是优先保障检测深度符合工程要求，随后考虑选用分辨率相对较高的天线。
1.2天线移动速度选择针对隧道衬砌工程质量使用地质雷达进行检测的过程中，一般都是选择连续测量的方式。
如此一来，天线在连续移动的过程中，速度数值对于衬砌工程质量数据的采集都会产生一定程度的影响。
简单而言，地质雷达天线的移动速度和选定的采样率以及道间距（空间采样间隔）之间有着最为直接的联系，为了确保工程数据采样之后的信号能够全面反映原始信号中的信息，避免出现空间假象的情况。
雷达报告样本
隧道衬砌质量无损测试检测报告编号 04检字GZ-001（样本）项目名称：地点：类别：隧道衬砌检测二○○四年十一月注意事项1.复制的报告或有涂改的报告无效。
2.报告无审核人及批准人签字无效。
3.对报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向监测单位提出。
地址：邮政编码：电话：传真：电子邮件：一、工程概况受委托，公司于二○○四年九月二十四日至十月八日对的隧道衬砌，进行无破损法检测，目的是检测衬砌结构的厚度、衬砌密实性、衬砌内部钢筋分布、钢筋保护层厚度以及衬砌背后缺陷分布情况。
考虑本工程的具体情况，经建设单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设3条雷达纵测线，钢筋测定分布在左右边墙相间50m，现将检测情况及结果报告如下：二、工程地质、水文地质概况本区段线路经过的地貌类型主要为珠江河流堆积阶地，地层从上至下依次为：填土层、冲洪积砂层、冲积洪积土层、残积土层、残积土、岩石全风化层、强风化层、岩石中风化层和岩石微风化层。
该段抗震设防的地震基本烈度为Ⅶ。
本区间属平缓坡地，地形较平坦，地面高程为12.66—13.98m。
基岩是白垩系地层，以粗碎屑岩为主，处于天河向斜的北翼，倾向向南，与线路基本垂直，倾角约13—30度，隧道穿越的地层主要是强风化白垩系地层三元里段砂砾岩，残积土和粉质粘土，整个区间无不良地质体。
本区间地下水有两种类型，第四系松散层和全风化带潜水型孔隙水和岩层强风化—中风化带的微承压型裂隙水。
粘性土层为贫水地层，风化岩层为中等富水地层，地下水对混凝土无腐蚀性。
本区间属平缓坡地，地形较平坦，上部为第四系残积土层，下部为白垩系碎屑岩。
隧道洞身主要穿越强风化和中风化泥质粉砂岩和砂砾岩以及残积土，隧道底板基本上是中风化、微风化岩，隧道拱部位于强风化岩、残积土及粉质粘土层中，地下水主要为强风化及中风化砾岩，泥质粉砂岩中的裂隙水，受基岩裂隙发育程度影响，地下水量变化较大，地下水对混凝土无腐蚀性。
三、检测内容及标准1、检测内容：(1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌背后空洞；(2)钢筋位置定位仪检测保护层厚度和钢筋间距；2、检测标准:(1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98；(2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97；(3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002；四、隧道衬砌设计资料表1 隧洞衬砌类型统计表续表1 隧洞衬砌类型统计表使用地质雷达方法，对隧道工程衬砌质量进行无损检测。
隧道衬砌质量地质雷达法检测论析
隧道衬砌质量地质雷达法检测论析隧道工程的地质条件一般情况下较为复杂，其施工难度大、环境恶劣，对施工工艺和施工工序要求较为严格，一旦卡控不严就很容易导致隧道质量缺陷。
铁路建设单位为保证行车安全，越来越重视隧道的施工质量，由于地质雷达无损检测技术，具有操作简便、检测效率高、检测结果准确等优点，被广泛地应用于铁路隧道衬砌质量检测中。
本文首先介绍了地质雷达无损检测的基本原理，然后结合隧道施工、检测的实际情况给出了几种常见的隧道衬砌缺陷类型，并从施工角度分析了衬砌缺陷的形成原因，同时针对每种缺陷类型给出了对应的典型的地质雷达检测图像，分析了缺陷图像特征，为隧道衬砌质量检测数据分析工作提供指导，最后给出了地质雷达应用于隧道衬砌检测的实例。
1 地质雷达缺陷检测的基本原理1.1 地质雷达隧道检测理论基础地质雷达检测隧道衬砌质量是利用工程介质不同介质的电性差异来实现的。
地质雷达系统将高频电磁波向工程介质发射，当电磁波穿透工程介质时，由于不同的工程介质或者工程介质与缺陷介质存在着电性差异，电磁波将在电性不同的介质界面发生反射。
地质雷达就是根据介质的反射波特性以及电磁学性质来揭示工程介质内部结构和缺陷的，地质雷达的工作原理如图1所示：1.2 电磁波在衬砌不同介质中的反射特性电磁波在传播过程中遵循波的反射和折射定律，一般雷达电磁波被认为是近垂直入射，对于非磁性介质而言（如混凝土等），反射系数R可简化为：式中，、为反射界面两侧介质的相对介电常数，由式（1）可知，相邻介质的介电常数差异越大，则反射信号超强烈。
而对于金属良导体（如钢筋、钢架等），反射系数R则简化为另一种形式：式中，为电磁波的角频率；为金属的电导率。
从式（2）可以看出，由于金属的电导率趋于，即当电磁波传播至钢筋、钢架时，电磁波将发生全反射。
2 衬砌缺陷的形成机制及雷达图像形态特征分析隧道衬砌缺陷形成原因，研究不同缺陷在地质雷达图像中的形态特征，对于隧道衬砌缺陷的辨识有很大的帮助，下面就四种常见的隧道缺陷进行分析：2.1 各种衬砌空洞衬砌空洞可能存在于隧道衬砌的任何部位，衬砌空洞不仅会造成衬砌混凝土开裂，严重者还会使衬砌产生掉块，危及行车安全，更有甚者会使围岩失稳。
地质雷达方法检测隧道衬砌质量研究
摘
要 ：在铁 路 、 公路 和 电站等项 目的建设 中， 隧道 隐蔽 工程所 占比例 较 大。为 了严格控 制 隧道
的施 工质 量 ， 检测 方 法由传 统的破 检 向无损检 测 转 变 ， 并对 无损检 测 的精 度要 求也越 来越 高。由
维普资讯
６期
王 亮等 ： 地质 雷达方 法检 测 隧道 衬砌质 量研 究
５７ １
结 合 图 ２再 分 析公式 （ ） ， ５ 可知 ：
１ 电磁 波在 隧道衬砌 中的传播机理
１ １ 电磁 波在 隧道衬 砌界 面上 的反射 特 点 ．
（） １ 从空 气到 二次衬 砌 表 面 ， 由于 空气 的介 电 常数 比二次衬 砌 的介 电常数小 得 多 ， 因此 ， Ｒ为负 ， 反射 波振 幅也 为 负 ， 反射 能力 强 ， 达 图像 中 的首 雷
间为
ｔ ：
面
Ｕｈ ＋ ２ 盟 ４２ ｘ
（） １
双 程
测 点
其 中
为发射 天线 与接 收 天线之 间 的距离 ； ｈ为
时 间
地下 目标体的埋 深 ； 为 电磁波从表 面传播 至界 ｔ 面、 空洞（ 或不密实带等） 后反射 回表 面的双程 时
间 ； 为电磁 波在地 下介质 中的传 播速 度 。 通 过研究 发 现 ， 于 自发 自收天 线 ， 对 发射 天线 （） Ｔ 与接 收 天线 （ 问 的距离 很 小 ， Ｒ） 比如 ： Ｇ Ｓ 在 ＳＩ
处会产 生反 射 、 折射 和透 射 。电磁波 的传播遵 循 反
高速公路隧道地质雷达检测报告(全面)
宜张高速公路隧道地质雷达检测报告宜张高速公路总监办中心试验室二○一四年十一月根据宜张高速公路总监办及合同要求,中心试验室于5日～7日对土建2标的丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量采用地质雷达仪进行了质量抽检.一、检测内容根据隧道结构受力的特点,本次隧道砼衬砌质量检测采用对两侧拱腰及拱顶三条线检测,检测内容为：砼衬砌(二衬)质量、厚度及初衬后缺陷情况.二、检测仪器设备本次工作使用仪器设备如下：雷达：瑞典产RA米AC/GPR地质雷达,选用500米Hz屏蔽天线.采集软件：RA米AC GroundVision V1.4.4版1、仪器介绍RA米AC/GPR地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法,它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的.雷达组成及探测方法如下：地质雷达系统主要由以下几部分组成(如下图所示)：雷达系统组成示意图①、控制单元：控制单元是整个雷达系统的管理器,计算机(32位处理器)对如何测量给出详细的指令.系统由控制单元控制着发射机和接收机,同时跟踪当前的位置和时间.②、发射机：发射机根据控制单元的指令,产生相应频率的电信号并由发射天线将一定频率的电信号转换为电磁波信号向地下发射,其中电磁信号主要能量集中于被研究的介质方向传播.③、接收机：接收机把接收天线接收到的电磁波信号转换成电信号并以数字信息方式进行存贮.④、电源、光缆、通讯电缆、触发盒、测量轮等辅助元件.2、雷达检测基本原理探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作.发射天线将高频(106~109Hz或更高)的电磁波以宽带短脉冲形式送入检测层,被检测层介质(或埋藏物)反射,然后由接收天线接收(如下图). 探地雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的 反射探测目的 体.由公式v x z t 224+=雷达根据测得的 雷达波走时,自动求出反射物的深度 z 和范围.雷达的 测试原理及其探测方法根据电磁波理论,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.使用相应雷达数据处理软件,进行资料处理.对数据文件进行了 预处理、增益调整、滤波和成图等方法的 处理.最终得到各测线的 成果图,以此对隧道内部砼质量、厚度 等指标进行分析评价工作.三、检测依据1、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004);2、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009);3、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004);4、相关设计图纸、文件.四、检测情况1、检测部位由于隧道结构受力的特点,本次检测以对最不利位置进行检测为原则,选取检测部位为左拱腰(测线A)、拱顶(测线B)、右拱腰(测线C)三条线纵向连续检测.检测位置断面图如下：2、检测工作情况中心试验室于5日~7日,采用地质雷达仪圆满完成了对丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量抽检工作.具体检测工作完成情况如下：丁家坪隧道：ZK63+020-ZK63+320、ZK63+970-ZK64+170、YK62+900-YK63+200、YK64+030-YK64+230段灯盏窝隧道：ZK62+100-ZK64+400、YK62+150-YK62+450段长岭岗隧道：ZK74+230-ZK74+530、YK74+355-YK74+555段五、检测结果(一)、对厚度检测本次检测依照《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1－2004)要求,砼衬砌厚度按不小于设计值评判,每测线每10米检测一点,计算合格率,具体检测结果如下(单点检测记录附后)：二衬厚度检测情况汇总表从检测结果来看,丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌(二衬)厚度合格率均不足90%.(二)、砼衬砌(二衬)、初衬及初衬后围岩质量的检测从本次对砼衬砌(二衬)、初期支护及初支后围岩质量的检测结果来看,各隧道砼衬砌及初支总体质量满足设计要求,但存在局部砼衬砌内部不密实、衬砌砼与初衬脱空等问题,具体检测发现的问题如下：1、丁家坪隧道ZK63+083-088拱顶二衬局部砼脱空2、丁家坪隧道ZK63+120-124拱顶二衬局部脱空不密实,且存在夹层3、丁家坪隧道YK62+919-923拱顶二衬与初支局部脱空,砼不密实4、丁家坪隧道YK63+172-178左侧拱腰二衬与初支存在脱空,局部砼不密实5、灯盏窝隧道YK62+425-417拱顶二衬局部脱空,砼不密实6、灯盏窝隧道ZK62+248-252右侧拱腰二衬与初支间局部脱空7、灯盏窝隧道ZK62+291-286拱顶二衬与初支局部脱空.8、灯盏窝隧道ZK62+278-282、ZK62+286-292右侧拱腰二衬与初支局部脱空.9、灯盏窝隧道ZK62+360-363右侧拱腰二衬与初支局部脱空10、长岭岗隧道YK74+371-377右侧拱腰二衬与初支局部脱空11、长岭岗隧道ZK74+279-281拱顶二衬局部空洞,ZK74+285-291砼不密实12、长岭岗隧道ZK74+485-488拱顶二衬局部空洞,ZK74+479-474二衬与初支间脱空13、长岭岗隧道ZK74+514-510拱顶二衬与初支局部脱空,砼不密实(三)、砼衬砌(二衬)局部厚度存在严重不足情况通过对砼衬砌(二衬)、初支及初支雷达检测断面图分析,个别隧道局部存在砼衬砌(二衬)厚度偏薄.具体部位如下：1、丁家坪隧道ZK63+062-071拱顶二衬砼厚度偏薄,平均厚度为：21厘米.2、丁家坪隧道ZK64+025-027右侧拱顶、拱腰二衬砼厚度偏薄,平均厚度为：25厘米.附件：各隧道砼衬砌厚度检测记录丁家坪隧道砼衬砌厚度检测记录表灯盏窝隧道砼衬砌厚度检测记录表长岭岗隧道砼衬砌厚度检测记录表。
地质雷达法在公路隧道衬砌质量无损检测中的应用与探讨
地质雷达法在公路隧道衬砌质量无损检测中的应用与探讨发布时间：2022-12-27T07:17:31.871Z 来源：《工程建设标准化》2022年16期8月作者：何欣洪[导读] 在当前科技快速发展中，在公路隧道衬砌质量检测中，相关人员通过采用地质雷达方式完成检测工作何欣洪四川公路工程咨询监理有限公司四川成都610000摘要：在当前科技快速发展中，在公路隧道衬砌质量检测中，相关人员通过采用地质雷达方式完成检测工作，并且地质雷达检测技术作为一个广泛在隧道中应用的检测方式，可以促进隧道衬砌结构检测水平的提升，保证检测结果精度，适合应用在隧道工程混凝土厚度、强度、钢筋使用情况等检测中。
基于此，本文就结合地质雷达工作原理，重点分析地质雷达法在公路隧道衬砌质量无损检测中的应用，具体内容如下。
关键词：地质雷达法；公路隧道；衬砌质量；无损检测在实际中，社会经济发展水平提高，带动公路工程行业稳定发展。
当前，隧道工程成为了交通行业中重要通行方式。
在隧道工程施工建设中，应加强隧道质量检测，其检测结果将会给后期改善隧道工程施工质量和提升施工效率提供技术咨询建议。
通常情况下，相关人员在隧道质量检测中，采用的方式为地质雷达检测技术，该技术展现出高效率、无损性等特点，能够及时找到隧道工程中存在的质量问题。
并且，因为不同隧道工程所处环境、地质情况各不相同，施工难度大，在实际施工中，应做好隧道衬砌结构质量检测工作，便于后续施工工作的有序进行，减少施工问题出现，保证隧道工程顺利完成。
一、地质雷达工作原理现阶段，地质雷达通常由主机、信号天线、配套处理软件等部分组成，其中，主机的职责在于向雷达传递高频波信号，天线的作用负责接收和传递信号。
在隧道衬砌数据采集中，电磁波通过天线进行传递，在隧道衬砌和岩层之间传播，如果在传递中含有介质，则会发生反射反应，这些反射的电磁波将会被天线接收，传递到主机中，主机根据获得的电磁波信号完成数字化转换和记录。
地质雷达检测报告
检测报告报告编号：R-04003检测对象：**铁路齐**隧道出口混凝土衬砌委托单位：中铁*局（集团）有限公司**公司检测日期：****年11月27日检测目的：检测拱顶二衬混凝土是否有脱空检测二衬混凝土厚度及混凝土缺陷中铁*局集团有限公司**测试中心****．11．30一、概述1、****年11月27日，中铁*局集团公司计量测试中心受中铁**局集团公司隧道公司委托，对**铁路***隧道出口段混凝土衬砌进行雷达检测，主要目的是检测隧道衬砌拱顶是否有脱空以便进行压浆处理、混凝土衬砌厚度是否满足设计要求、衬砌混凝土是否存在较大的缺陷及缺陷位置，附带检测衬砌背后隧道围岩是否存在地质缺陷。
2、检测里程及测线布置：DK371+318.0~DK371+783.0（洞口），465米。
分左右拱脚、拱顶、左右边墙共测五道纵剖面。
由于场地条件限制，DK371+517.3~+783.0（洞口）的左右拱脚及拱顶未测。
二、检测技术与方法1、地质雷达工作原理与方法地质雷达由主机、天线和配套软件等几部分组成，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波，当其遇到不均匀体(界面)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(见图一)。
图一地质雷达基本原理示意图电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H：H V T =•∆2 (1)式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示：V C =ε (2)式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ；ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。
雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为：2121εεεε+-=r (3) 反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。
13.1.隧道衬砌厚度检测.
之
隧道养护与维修
——隧道衬砌厚度检测
主讲人：欧阳艳
隧道衬砌厚度检测
《铁路隧道防排水技术规范》(TB 10119—2000 ）规定：混凝土防水，除了要求混凝土致密， 孔隙 率小,开放性孔隙少以外,还需具有一定的厚度。地 下水从混凝土中渗透的距离增大，也就是使阻水截 面加大，当混凝土内部的阻力大于外部水压时,地下 水就只能渗透到混凝土中一定距离。因此混凝土衬 砌必须有一定的厚度，才能抵抗地下压力水的渗透 。考虑到现场施工的不利因素及钢筋混凝土中钢筋 的引水作用，而把混凝土衬砌的最小厚度定为30cm 。
反射天线T发射电磁波经反射被接收天线R接收,通 过地质雷达反射图像的分析确定反射层，来测定反 射波的双程走时t，从而确定衬砌围岩界面距离，衬 砌表面的距离即衬砌厚度。脉冲波旅行时间与衬砌 厚度的关系式为：
隧道衬砌厚度检测
测量原理
式中： z——反射层厚度，即衬砌厚度； x——收发距，即接收与发射天线中心的距离， 是与天线有关的定值； V——电磁波在介质中的传播速度。
隧道衬砌厚度检测
厚度检测
二次衬砌厚度根据围岩类别进行设计，一般情况 下，拱顶是极易出现此类问题的部位。当然，隧道 施工中，部分施工单位偷工减料或未按照设计进行 施工，导致建成隧道厚度和结构承载力无法达到设 计值，隧道厚度不足也是一种常见的隧道病害。
隧道衬砌厚度检测
厚度检测方法
检査方法： ①凿孔或钻孔:尺量; ②断面仪测量：比较衬砌前后隧道断面轮廓线； ③声波法； ④地质雷达法。在运营隧道较常用的方法为地质 雷达法。
隧道衬砌厚度检测
地质雷达测试方法
隧道衬砌厚度检测
测量原理
地质雷达系统及衬砌厚度检测原理如图所示，图 上采用II，III级围岩条件下的隧道衬砌模型，描述 了地质雷达系统的工作方式,并给出了电磁波反射工 作图示,用来说明和帮助 理解衬砌厚度的检测原理 。
地质雷达法检测隧道衬砌施工质量技术总结
地质雷达法检测隧道衬砌施工质量技术总结一、前言二、地质雷达法检测内容三、铁路隧道衬砌知识和评价标准隧道衬砌设计知识某高铁隧道围岩类别参数表隧道分部工程、分项工程设计要求掘进方式和衬砌工艺对衬砌质量的影响隧道掘进方式隧道衬砌施工工艺对衬砌质量的影响四、隧道地质雷达法现场检测检测准备隧道踏勘测线布置检测台车选择雷达工作参数现场检测注意要点雷达操作注意事项外界因素对雷达图像的影响五、雷达数据处理地质雷达数据处理要点雷达波形特征雷达数据分析处理关键拾取反射层判释图像介电常数的确定美国劳雷SRI-3000型地质雷达数据处理六、雷达资料解释和衬砌质量评价典型雷达图像、缺陷图像特征及分析影响雷达测试精度的因素七、目前地质雷达法检测应用现状及存在的问题地质雷达法检测隧道衬砌施工质量技术总结一、前言近年来地质雷达法广泛应用于铁路公路水电隧道衬砌施工质量检测;作为一种无损检测手段,地质雷达法可以有效评价既有隧道安全质量状况,及时发现新建隧道质量缺陷,在施工阶段对隧道施工质量进行过程控制;毫无疑问,地质雷达法在近年来铁路隧道质量控制方法发挥了极其重要的作用,尤其是在铁建设2011172号文发布以来,对隧道衬砌进行第三方质量检测,这对在建隧道质量控制起到了积极而有效的作用;地质雷达法作为一种物探方法应用于质量检测上,由于人为或技术上的一些原因,此方法仍存在很多缺点和不足,有待我们共同解决;二、地质雷达法检测内容地质雷达法检测隧道施工质量主要有以下内容：检测隧道衬砌厚度；检测隧道衬砌内部和背后的密实和脱空程度,主要为衬砌内部混凝土密实性,二衬与初支、初支与围岩间的密实和脱空程度；初支内部钢拱架及二衬内钢筋分布等;地质雷达法检测隧道主要为在建铁路检测和运营铁路检测,在建铁路检测主要为初支完成后的检测和二衬完成后的检测;初支完成后的检测能够有效的发现初支厚度、与围岩的密实和脱空程度,初支内钢架的分布;二衬完成后的检测能够发现衬砌的厚度、二衬内部混凝土的密实性及二衬与初支的密实和脱空程度;三、铁路隧道衬砌知识和评价标准隧道衬砌设计知识隧道衬砌类型隧道衬砌主要有整体式衬砌、喷锚衬砌以及复合式衬砌等几种;复合式衬砌是初期支护、二次衬砌加中间的防水板组成,是新奥法的主要支护形式,外层用喷锚做初期支护,内层用模筑混凝土做二次衬砌的永久结构;复合式衬砌中喷锚支护是柔性结构,充分利用围岩的自承能力和围岩密贴,共同变形;喷锚支护作为初期支护,和二次模筑混凝土都是永久结构受力的部分,且在设计上认为,复合式衬砌中的初期支护是受力的主要部分,承担了结构受力的70%～80%;整体式衬砌是单独的混凝土衬砌,矿山法多用此形式,现在多用于明洞等衬砌;喷锚衬砌是指以喷锚支护作永久性衬砌的通称,喷锚支护作为永久结构;在铁路隧道设计中,围岩分为Ⅰ～Ⅵ级;根据隧道内围岩基本分级,设计上采用不同的支护方式和衬砌类型;下面将铁路隧道设计规范TB10003-2005、新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定铁建设2005140号、高速铁路设计规范试行TB10621-2009三本规范中隧道衬砌条文进行了摘录;1铁路隧道设计规范TB10003-2005第条规定：隧道应设衬砌,并应优先采用复合式衬砌,地下水不发育的Ⅰ、Ⅱ级围岩的短隧道,可采用喷锚衬砌;第条规定：1.隧道应采用曲墙式衬砌,Ⅵ级围岩的衬砌应采用钢筋混凝土结构;2.因地形或地址构造等引起有明显偏压的地段,应采用偏压衬砌；Ⅴ、Ⅵ级围岩的偏压衬砌应采用钢筋混凝土结构；Ⅳ级围岩的偏压衬砌也宜采用钢筋混凝土结构;6.单线Ⅲ级以上、双线Ⅲ级及以上地段均应设置仰拱；单线Ⅲ级、双线Ⅱ级及以下地段是否设置仰拱应根据岩性、地下水情况确定；不设仰拱的地段应设底板；底板厚度不应小于30cm,并应设置钢筋,钢筋净保护层厚度不应小于30mm;条规定：复合式衬砌的初期支护,宜采用喷锚支护；二次衬砌宜采用模筑混凝土,二次衬砌宜为等厚截面,连接圆顺;复合式衬砌设计参数见表和,喷锚式衬砌设计参数见表;条规定：衬砌仰拱应具有与其使用目的相适应的强度、刚度和耐久度;仰拱厚度宜与拱、墙厚度相同;2新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定铁建设2005140号条规定：隧道衬砌类型选择应符合下列规定：1.暗挖隧道应采用复合式衬砌；2.明挖隧道宜采用整体式衬砌；3.不应采用喷锚衬砌;条规定：Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的形式;Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道衬砌可采用曲墙设底板的形式;条规定：隧道衬砌内轮廓宜接近圆形,边墙与仰拱应圆顺连接;条规定：隧道衬砌混凝土强度等级不应低于C25,钢筋混凝土强度等级不应低于C30;Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道衬砌底板厚度不应小于30cm,混凝土强度等级不应低于C30,并应配置双层钢筋;仰拱填充混凝土强度等级不应低于C20,仰拱与仰拱填充混凝土应分开施工;3高速铁路设计规范试行TB10621-2009条规定：暗挖隧道应采用复合式衬砌、明挖隧道应采用整体式衬砌;条规定：Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道衬砌宜采用曲墙带底板的结构形式,Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的结构形式;条规定：隧道衬砌内轮廓宜采用圆形断面,单线隧道可采用三心圆断面,边墙和仰拱应圆顺连接;条规定：隧道衬砌混凝土强度等级不应低于C30,钢筋混凝土强度等级不应低于C35,Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道衬砌底板厚度不应小于30cm,混凝土强度等级不应低于C35,并应配置双层钢筋,仰拱填充混凝土强度等级不应低于C20;条规定：隧道二次衬砌Ⅳ～Ⅵ级围岩地段宜采用钢筋混凝土；Ⅰ～Ⅲ级围岩地段宜采用混凝土,并可掺加一定比例的纤维;某高铁隧道围岩类别参数表表3-1 隧道围岩类别参数表隧道分部工程、分项工程设计要求在隧道分部工程、分项工程设计要求中,对隧道的开挖、支护和衬砌有明确的要求,严格控制了超挖、欠挖的尺寸和面积,以及出现问题的处理办法;表3-2列出了与隧道衬砌检测有关的几项内容依据高铁隧道验标;表3-2隧道分部工程、分项工程设计要求掘进方式和衬砌工艺对衬砌质量的影响隧道掘进方式隧道掘进方式一般有整体掘进TBM隧道掘进机和钻爆法掘进,铁路隧道最常用的掘进方式是钻爆法;钻爆法掘进采取分部开挖方式,分台阶或全断面开挖,掘进过程中采用爆破施工,通过光面爆破控制洞身尺寸;光面爆破简称光爆是现阶段铁路隧道广泛采用的开挖方式;先爆除主体开挖部分的岩体,然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包,将光爆层炸除,形成一个平整的开挖面,通过岩壁上的炮孔痕迹率也称半孔率和围岩壁面不平整度也称起伏差,允许值±15cm来评价其质量控制效果;图3-1是光爆质量好的一个隧道段落,照片中炮孔半孔率高,壁面平整,没有超挖、欠挖现象,隧道洞身尺寸规则;如果炸药量和孔位控制不好,光爆效果差,超挖、欠挖现象频繁出现,会造成隧道断面出现锯齿状的起伏,需要在初期支护时采用同级喷射混凝土喷平;图3-1 光爆效果好的隧道隧道衬砌施工工艺对衬砌质量的影响目前,常见的衬砌台车有拼装模板台车和整体模板台车;拼装模板台车：一般用于长度小于1000m的隧道;拼装模板台车长,模板尺寸×,采用人工输送混凝土或泵送混凝土方式,先墙后拱,边衬砌边振捣,一般30cm振捣一次;振捣质量靠人为控制,容易造成脱空;由于短小隧道围岩级别相对较差,加之施工时间短造成光爆经验欠缺,隧道的光爆效果一般难以控制,容易出现超挖、欠挖现象;图3-2 拼装模板台车整体模板台车：一般用于长度超过1000m的隧道;整体模板台车长9m或者12m,衬砌采用高压泵输送混凝土方式,先墙后拱,分层振捣,一般每50cm振捣一次,在边墙、拱脚和拱顶设置振捣孔;由于台车本身有自振系统,衬砌混凝土能够振捣密实,只是在拱顶部位由于混凝土收缩拱顶容易出现脱空,但空隙一般较小;图3-3 整体模板台车四、隧道地质雷达法现场检测检测准备隧道踏勘检测前需要对隧道进行踏勘,了解工作条件,保障检测工作能够得以顺利进行;了解隧道高度,运营线路量测隧道拱顶到轨面的高度,新建线路量测遂道拱顶到隧底的高度,为搭建检测台车提供尺寸数据;用明显标记,按照5m点距在边墙上标明隧道里程或洞身标;搜集衬砌设计资料和竣工资料,了解施工过程中出现的灾害地质情况和处理方法,并记录其准确位置;记录隧道中避车洞、下锚段、电缆位置,统计隧底积水段落,对衬砌表面潮湿或有凝结水珠的部位进行统计,记录已发病害的位置和类型;制定对可能影响到检测台车行进的障碍物的处理办法;查明附近是否有对雷达产生影响的电磁干扰源;运营隧道检测需要明确天窗时间;测线布置在建隧道检测应以纵向布线为主,横向布线为辅;纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布置1条测线,隧底布置2条测线;横向布线可按检测内容和要求布设线距,一般情况线距8-12m;采用点测时每断面不少于6点;检测中发现不合格地段应加密测线或测点;隧道竣工验收和运营隧道检测应纵向布线,必要时可横向布线;纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布置1条测线;横向布线线距8-12m;采用点测时每断面不少于5个点;需确定回填空洞规模和范围时,应加密测线或测点;三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线;一般拱腰测线在拱脚上方位置,边墙测线在边沟盖板上方位置,拱顶测线布置在中线两侧以内,仰拱测线布置在中线两侧各以内;纵向测线布置情况见图4-1;检测台车根据测线位置,确定检测平台高度,一般上层平台离拱顶,中间平台与拱脚等高,平台整体不能侵限;同时,台车要求运行平稳,台架稳固,现场检测时台车以小于5公里/小时的车速进行检测;图4-2、4-3、4-4是新建铁路隧道检测时搭建的检测台车;图4-5为5组天线同时工作的检测台车;图4-6为运营隧道或隧道竣工验收时利用工程检修车作为检测台车;图4-2 装载机搭建的检测台车图4-3 货运车搭建的检测台车图4-4 公路用路灯检修车作为检测台车图4-5 五组天线同时工作的检测台车4-6 运营隧道利用工程检修车作为检测台车选择雷达工作参数进行现场数据采集时,需将发射和接收天线与隧道衬砌表面密贴,沿侧线滑动,由雷达主机高速发射电磁波脉冲,进行快速连续采集;雷达时间剖面上的各测点的位置要和隧道里程相联系;工作参数选择测量参数选择合适与否关系到数据采集质量的好坏;测量参数包括天线中心频率、时窗、采样率、测点点距、距离校准方式以及发射、接收天线间距对不屏蔽天线而言等;1天线中心频率天线中心频率选择需兼顾目标体最小尺寸和天线尺寸是否符合场所需要;在满足分辨率和场所条件又许可时,应该尽量使用中心频率低的天线;如果探测深度小于目标深度,需降低频率以获得适宜的探测深度;衬砌检测中,由于隧道内存在台车、机械等铁磁性物品,需要采用屏蔽天线;一般来讲,衬砌厚度小于30cm时采用900MHz天线,衬砌厚度30cm-70cm时采用400MHz或500MHz天线,衬砌厚度大于70cm是要考虑选用250MHz或更低频率的天线;2时窗记录长度时窗选择主要取决于最大探测深度d单位：cm与混凝土的电磁波速度V单位：cm/ns;时窗W单位：ns可由下式结算：W=2d/V实际工作中,时窗的选用值要增加50%,做为混凝土速度与目的层深度变化所留出的余量,一般将主要目的层的反射相位放在图像上方三分之一的部位;确定时窗后,根据时窗大小调节采样率或采样间隔和采样点数;3采样率、采样频率和采样点数采样率是记录的反射波采样点之间的时间间隔;采样抽取的原则应满足尼奎斯特Nyquist采样定律,即采样频率应大于信号频率的两倍fs≥2fa;以混凝土为例,假定电磁波速度12cm/ns,如果存在纵向6cm空隙,那么信号频率2GHz,要求采样频率大于或等于4GHz,此时的采样率应小于或等于;如果时间窗口为100ns,那么采样点数应不小于400点;4测点点距测点点距根据需要解决的地质问题决定,一般每个异常体必须有5条以上的扫描通道过;考虑到解决问题的精度,隧道衬砌检测中,采用400MHz屏蔽天线时,一般两个扫描线之间距离为3-6cm时,在雷达记录上横向尺寸20cm缺陷肉眼可以识别,过大或过小都影响记录面貌;5距离记录方式隧道检测一般采用时间记录方式,手动打标记,在检测运营隧道时,可以结合测量轮进行距离校准;不论采用什么记录方式,都要求5m做一个标记,并每隔50m或100m进行一个距离校准;6天线发射、接收间距选择对不屏蔽天线而言当使用分离式发射,接收天线时,适当选取发射天线与接收天线之间的距离,可使来自目标体的回波信号增强;对于偶极天线,接收方向增益在临界角方向最强,因此天线间距的选择应使最深目标体相对接收天线与发射天线的张角为临界角的2倍;现场检测注意要点仪器参数确定后,就可以开始检测工作;检测过程中,必须注意一下几点,以保证检测数据的合理性和真实性：密切注意雷达图像的变化,对图像异常段做好记录,必要时进行复检;控制天线耦合情况,保证天线密贴检测面,减少晃动;保证检测车平稳匀速直线行进,中间尽量减少停顿,并记录停顿位置;图4-6是检测运营隧道拱腰部位时,利用三个人扶持天线,保证天线处于正常的行进工作状态;图4-6 利用三人扶持天线进行检测天线的取向天线的取向要保证电场极化方向平行于目标体的长轴或走向方向天线上已经用箭头标出;此处在检测中应尤其注意;雷达操作注意事项SIR-3000 型雷达整套雷达仪器系统应注意防水防尘防震;更换设备部件如电缆、天线、打标器、测距轮等等要求无电操作;先连接系统各个部件,主机+电缆+天线+标记杆+测距轮,再接通电源开机；先关机再拆设备附件;发现仪器信号不好或怀疑仪器工作不正常,先关闭主机电源再检查电缆两端接头电缆与主机的接头、电缆与天线的接头是否连接正确,检查完毕确认无误再接通电源开机;SIR-3000仪器电板装入后,仪器即处于待机或工作状态新SIR-3000开机时需按一下电源键,因此仪器如长时间一周不用或处于运输过程中,应把仪器电池取出;电池充电时要求220V交流稳压电源,详见电池使用注意事项,保护充电器和电池电瓶;电池或者电瓶,要做定期维护;建议每个月做充电放电;电缆线应绕圈收放,不能折叠;在工地现场注意保护仪器,避免人为损坏;电缆线应避免长期在地面磨损;雷达电缆为同轴电缆,不能被重车压;电缆不能受到重物压损,如发生意外,首先观察外表有无破损,再用万用表进行测量;电缆连接防止虚接;联机时注意电缆接口方向,电缆接头应与面板垂直,拧紧,与主机端旋转至红线处;天线端旋转至三个小卡槽露出,同时注意固定电缆;电缆与天线应用环行扣连接;仪器使用、搬运转移过程中,主机与天线注意防震;避免设备内部部件接触不良;仪器主机要装箱运输;天线系统应该轻拿轻放,或者测试过程中,防止长时间剧烈震荡破坏天线系统;100M天线的长轴方向与电缆线垂直,成90度角;电缆不能与天线平行,不能在天线上面过,也不在天线下面过;主机系统放置在3-5米范围意外;电缆不能绕圈,防止线圈产生交变电磁场干扰;整套雷达系统应尽量远离高压线缆,防止强电磁干扰对仪器系统造成损伤;测试中遇到照明电缆,要远离照明电缆;建议关闭照明电以后再进行雷达测试;避免雨天操作;工区有水的情况下,天线、电缆接头要做防水处理,利用防水布保护天线;100兆天线尤其要做防水处理;用防水布保护;在南方潮湿地区操作,测量完毕后,在室内应对仪器主机进行通电加热除湿;整套仪器系统保持整洁干净;使用完毕清除仪器表面附着的灰尘泥土;外界因素对雷达图像的影响检测过程中,需要密切注意周围环境,对可能影响雷达检测的外部因素进行详细记录,以便在资料处理时有目的地排除外部影响,降低误判几率;大型机械设备和避车洞、下锚段的影响大型机械设备为铁磁性介质,避车洞、下锚段处由于高度变化,天线离开混凝土表面,中间存在空气介质,铁磁性介质和空气介质相对于混凝土来说,介电常数差异很大,因此随着天线向它们靠近,雷达图像中会出现斜向波组,并且能量越来越强;图4-7是通过避车洞时的一幅雷达图像,避车洞两侧洞壁形成交叉波组;图4-7 通过避车洞时的雷达图像天线的行进方向和耦合状态检测过程中,要求行进平稳,直线前进,但在实际工作中,由于车辆颠簸,很难做到天线直线行进,加之受摩擦力的作用,天线又常常倾斜,行进中常常出现如图4-8和图4-9的情况;图4-8 天线行进过程中发生摆动图4-9 天线倾斜行进天线曲线前进,相当于加大了测点点距,测点里程难以与实际里程对应,会给资料解释带来误差;天线倾斜时,由于没有完全密贴混凝土表面,会使雷达图像出现干扰;图4-10是天线倾斜时的雷达图像;天线倾斜时形成强烈的多次反射波,反射波的能量随时间增长而增大,如果连续时间过长,资料将无法进行分析,必须进行复测;图4-10 天线倾斜时的雷达图像外界电磁干扰外界电磁干扰包括机械启动、对讲机通话等,图4-11是对讲机的电磁干扰,大型机械启动时的干扰特征与此相似;图4-11 对讲机对雷达信号的干扰水的影响隧道内部由于通风不畅,潮湿的空气常常在洞壁凝结成大量水珠,这种条件下进行检测,相当于在天线和混凝土之间多了一层耦合剂;由于水的介电常数远远大于空气和混凝土,致使采集信号初至时间增加,如果对这段衬砌的检测条件没有进行记录,分析过程中常常增大混凝土的厚度;五、雷达数据处理地质雷达数据处理要点雷达波形特征图4-12为隧道衬砌与结构层位雷达反射波相特征图图4-12 隧道衬砌与结构层位雷达反射波相特征图雷达数据分析处理关键雷达资料的解释过程就是通过对雷达剖面的分析解析,择取有用的地质信息;数据处理的目的一是抑制随机的和有规律的干扰,最大限度的提高雷达图像剖面上的分辨能力,通过提取电磁回波的各种有用参数,来解释不同介质的物理特征;如基于不同频率的各种反褶积技术,确定性反演滤波、递归滤波、最小平方滤波和子波处理等;数据处理的另一目的是将数据元素重置以补偿由于来自不同方向对的反射迭加产生的空间畸变,如偏移处理等;数字分析处理是雷达剖面图像解译的关键步骤;根据数据检测的目的,选择合理的数字处理方法,突出目的层;常用处理方法一般有静校正、去直流、道平衡、道间平滑、反褶积、增益调节以及插值等,目的在于以下几个方面：1取多次重复测量平均以抑制随机噪声；2取邻近不同位置的多次测量平均以压低非目的体杂乱回波,改善背景；3自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波；4滤波处理或时频变换以除去高频杂波或突出目的体,降低背景噪声和余振影响；5时域的一维、二维空间滤波等等;拾取反射层地质雷达资料的地质解释就是通过对波形进行处理,拾取反射层,识别各地质结构层的反射波组特征,主要判断依据如下;1反射波组的相同性只要地下介质中存在电性差异,就可以在雷达影响剖面中找到相应的反射波与之对应,同一个波组的相位特征,即波峰、波谷的位置沿测线基本上不变化或以缓慢的视速度传播,因此同一个反射体往往有一组光滑平行的同相轴与之对应;2反射波形的相似性相邻记录道上同一反射波组形态的主要特征保持不变;3反射波组形态特征同一底层反射波组的波形、波幅、周期频率及其包络线形态等有一定特征,不同地层的反射波组形态将有差异;4地下介质电性及几何形态决定波组的形态特征确定具有一定形态特征的反射波组是反射层识别的基础,而反射波组的同相性和相似性为反射层的追踪提供了依据;地质雷达工作频率高,在地质介质中以位移电流为主;因此,高频宽频带电磁波传播过程中很少频散,速度基本上有介质的介电性质决定;电磁波传播理论与弹性波的传播理论有许多相似之处,两者遵循同一形式的波动方程,只是波动方程中变量代表的物理意义不同;雷达波与地震波在运行学上的相似性,可以在资料处理中加以利用;判释图像根据反射层建立检测目标体的结构模型,判定目标体的性质,定量计算目标体的规模;解释过程中,需要将时间剖面进行“时深转换”,形成深度剖面;要得到探测物体的深度,必须知道电磁波在介质中的传播速度;。