隧道检测模拟报告

前言

受******委托，于2007年9月5日对湖南省**公路***隧道进行了现场雷达无损检测。

一、隧道工程概况

***隧道位于**市**镇境内。隧址区地貌属中低山区，地表最大标高884.45m，最低标高819.08m，地形剥蚀严重，地表岩层风化强烈，岩石破碎。设计隧道长为337米，竣工后隧道长度为318米，桩号K*****。

隧道按山岭区高等级公路标准设计，为单洞单向行驶隧道，采用的主要技术标准如下：隧道几何尺寸净空断面、照明计算标准按40Km/h设计，其中隧道行车道宽度为3.75×2米，设双侧人行道，宽度为0.75米，限高5.0米。采用对称断面；内轮廓断面采用单心园；净宽8.5m，净高5.0m；洞内路面设计荷载采用汽- 20，挂-100。整个隧道位于直线上。

根据围岩分级原则，结合隧道围岩岩体的坚硬程度以及层间结合情况，构造的发育及地下水的富集程度，将隧道划分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级三级围岩。

二、检测内容及要求

（一）检测内容

1．隧道外观检查；

2．二衬混凝土厚度；

3．衬砌与初期支护间脱空情况；

4．初支回填及二衬混凝土密实情况。

（二）技术要求

1．衬砌厚度

本次检测结果原则上每10米拱顶、左、右拱腰各给出一个厚度数值，以实际桩号列表记录，同时给出三条测线处实际二衬厚度与设计厚度对比曲线图。

2．衬砌与初期支护间脱空

定性描述检测段脱空分布情况，对于明显脱空区给出起止桩号、脱空区衬砌厚度。为便于分类，将脱空或空洞的描述分为离缝和较小、较大脱空三类，离缝是指因混凝

土收缩或其它原因引起的衬砌与初期支护之间产生的缝隙，一般高度不大于5cm，较小脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度介于5cm～15cm，较大脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度超过15cm。对于脱空的高度因脱空区域中空气的含水情况不同导致介质介电常数差别较大，因此电磁波在介质中的传播速度差别也很大，所判断的脱空大小仅作为估计值供参考。

3．二衬混凝土均匀及密实情况。

对所检测洞段的三条测线，定性描述二衬混凝土的密实情况，对可能存在的明显欠密实区，给出对应起止桩号和混凝土厚度范围。

4．打印典型断面雷达回波彩图。

三、检测设备与工作原理

（一）检测设备

本次检测使用的仪器是美国生产的PS-24型地质雷达，针对本次检测目标的工程特点，采用工作频率为1GMHz的天线，该仪器的特点是分辨率高，擅长于进行大数据量、高密度的连续探测并实时显示彩色波形图，比较适合本工程的检测需要。

（二）仪器构成

PS-24型地质雷达，由主机、显示器、天线（含发射机及接收机，本次使用1GMHz 天线）、电源系统、连接电缆、操作软件和后处理软件组成。使用时天线贴在隧道衬砌表面，系统的其余部份和操作人员均在测量车上。

（三）工作原理

地质雷达法通常是一种利用高频至特高频波段（及空气中电磁波波长10m波段至分米波段）电磁波的反射法无损探测方法。

在系统主机的控制下，发射机通过天线向隧道衬砌表面定向发射雷达波。垂直于隧道壁向衬砌及围岩内传播的电磁波，当遇到有电性差异（介电常数、电导率、磁导率不同）界面或目标体时即发生反射，反射波被天线接收进入接收机，并传到主机，主机对从不同深度返回的各个反射波进行放大、采样、滤波、数字迭加等一系列处理，可在显示器上形成一种类似于地震反射时间剖面的地质雷达连续探测彩色剖面。该剖面的横坐标沿隧洞轴向，表示距离，单位为米，随着距离的不断增加，以等距离间隔扫描反射回一系列的反射波曲线。纵坐标代表时间（ns ），即表示每条扫描取样反射

曲线上各个反射波往返旅行时间t 。在相对介电常数r ε给定的情况下，纵坐标就可以通过下式

r =r

t

c ε2⋅

换算为深度r 。式中c/

εr

为介质内雷达波传播速度，

实际工作中由于相对介电常数r

ε不易确定，一般通过介质内已知目标深度求出介质中的电磁波速度或通过经验数据获得介质中电磁波的传播速度。

数据处理时，首先根据反射回波的形态、反射强度及其变化在连续剖面上判别目标性质，再根据回波的时间和速度确定目标深度，然后将这些信息绘成剖面成果图，为隧道质量评估提供基础资料。其探测原理见图1。

通过大量工程探测实践，行之有效的解释方法有灰度图法、变面积法（wiggle ）、单点波形法、横向衰减对比法等，本次数据资料处理所使用的方法为灰度图法。地下介质的雷达波速获取方法有已知钻孔探测法、已知目的层的探测法、公式计算法或经验数据法。

四、检测过程

（一）技术参数

本次检测内容主要为混凝土衬砌结构内缺陷及厚度，衬砌厚度最大设计为65cm ，考虑部分地方存在超挖等现象，采用下列参数满足检测要求。见下表1。

表1：技术参数汇总表

本隧道混凝土衬砌介电常数为：5.8，电磁波速度为0.125m/ns 。

（二）测线布置及实施过程

隧道检测测线位置及数量，按照合同要求并参照隧道地质雷达检测范例，沿隧道走向分别在拱顶、左右拱腰布置三条纵向测线，拱顶测线位于隧道拱顶，拱腰测线离路面高度约5.5米高，测线布置如图2所示。

图2 雷达检测测线布置示意图

检测设备、人员位于工作台架上，按事先设置的检测测线进行连续检测。检测过程中由于局部洞段特别是洞口段有障碍物，故有的测线局部段未能检测到。

五、检测结果

隧道洞身二衬轮廓线顺直，拱顶发现1处裂缝渗水、1处施工缝渗水，左拱腰发现2处麻面修补、2处裂缝渗水，右拱腰发现3处渗水，左、右边墙发现5处渗水，右边墙发现1处裂缝。详细结果见表2隧道外观检查统计表。

1．衬砌厚度

综合二衬厚度检测纵断面图和《公路工程质量检验评定标准》（第一册土建工程）（JTG F80/1-2004）相关规定可知：该隧道所检测洞段二衬厚度大于（含等于）设计值的比例为27.6%（按每10m一个断面进行统计）。厚度分布情况详见***隧道二衬雷达检测结果表3及***隧道实测二衬厚度纵断面图。

2．衬砌与初支间脱空情况