陳蘭昌

(貴州路橋集團(tuán)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司)

1 混凝土隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的技術(shù)要求

1.1 隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)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(diǎn)，然而其能量衰減快，因此其探測(cè)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(cè)深度較深。因此，利用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)時(shí)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(cè)深度以及檢測(cè)要求等進(jìn)行天線頻率的選擇。天線頻率與檢測(cè)深度的關(guān)系表如表1。

表1 雷達(dá)探測(cè)深度與天線頻率對(duì)照表

1.2 隧道檢測(cè)線布置

進(jìn)行隧道襯砌檢測(cè)時(shí)要在隧道二次襯砌斷面上布置七條檢測(cè)線，七條檢測(cè)線的位置分別在拱頂、左右拱腰、左右邊墻以及在拱線兩側(cè)的地面。利用400 MHz 的天線進(jìn)行連續(xù)掃描，采集地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)。

1.3 隧道雷達(dá)波速的標(biāo)定

隧道雷達(dá)波速是計(jì)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(zhì)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(huì)有一定的變化，因此，為了提高測(cè)量的精度，必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的雷達(dá)波速進(jìn)行標(biāo)定。通常在隧道出入口已知厚度的襯砌側(cè)壁上進(jìn)行標(biāo)定，通過測(cè)量反射波的時(shí)間，反推出雷達(dá)的波速。

2 混凝土隧道利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)內(nèi)容

利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)的目的是為了保證隧道的質(zhì)量，因此檢測(cè)內(nèi)容也主要是集中在隧道初期支護(hù)檢測(cè)、隧道二次襯砌檢測(cè)以及隧道襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)三個(gè)方面。在隧道初期支護(hù)檢測(cè)方面，主要要支護(hù)背后空洞、回填情況以及初期支護(hù)厚度三個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè);在隧道二次襯砌檢測(cè)方面，主要對(duì)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(jìn)行檢測(cè);在隧道襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方面，通常采用超聲加回彈法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。

3 混凝土隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的誤差分析

3.1 混凝土隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的誤差來源

地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)能否應(yīng)用于實(shí)際，一方面受技術(shù)的影響，另一方面也是由測(cè)量數(shù)據(jù)的精度決定的。因?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)精度是保證隧道襯砌質(zhì)量的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)的進(jìn)度得不到保障，就失去了測(cè)量的意義。在隧道建設(shè)過程中要面對(duì)各種各樣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性程度制約著地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果的進(jìn)度。影響地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)構(gòu)的精度主要有系統(tǒng)誤差、現(xiàn)場(chǎng)干擾以及計(jì)算方法和不正當(dāng)?shù)氖褂貌僮鬟^程。其中，干擾信號(hào)引起的誤差是影響精度的主要原因。干擾信號(hào)主要由四個(gè)方面產(chǎn)生。(1)由于雷達(dá)系統(tǒng)的熱噪聲以及天線之間的耦合作用，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)自身就會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào);(2)檢測(cè)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(hào);(3)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線電信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電干擾波;(4)儀器參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)作業(yè)車速度控制等實(shí)際操作都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成誤差。

3.2 解決混凝土隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)誤差的辦法

為提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，針對(duì)上述干擾源的分析，可以從以下幾個(gè)方面來解決:

(1)雷達(dá)檢測(cè)雖然可以做到做到連續(xù)掃描，然而它的活動(dòng)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(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的時(shí)候，要將測(cè)線布置在平整的表面，在病害嚴(yán)重的位置要多布置測(cè)線。

(2)由于雷達(dá)波速是計(jì)算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此，在要對(duì)雷達(dá)波速進(jìn)行精準(zhǔn)的標(biāo)定，進(jìn)而提高隧道襯砌厚度的精確性，保證工程質(zhì)量。在進(jìn)行雷達(dá)波速標(biāo)定的時(shí)候，要將取樣點(diǎn)設(shè)置有代表性的、圖形清晰直觀的段位，這樣有利于提高雷達(dá)波速的精度。另外，雷達(dá)波速標(biāo)定的時(shí)候，雷達(dá)反射波的接收時(shí)間也是一個(gè)關(guān)鍵因素?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得接收時(shí)間精度可達(dá)0.000 1 ms，完全能夠滿足檢測(cè)要求，因此，在進(jìn)行雷達(dá)波速標(biāo)定的時(shí)候，要將重點(diǎn)放在檢測(cè)襯砌的缺陷上面。

(3)盡量控制檢測(cè)車的速度，盡量讓車子保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，較少里程內(nèi)插計(jì)算誤差。

(4)加強(qiáng)結(jié)果的檢驗(yàn)工作，確保結(jié)果的可靠性，可利用鉆探取芯的方法對(duì)雷達(dá)圖像反映的情況進(jìn)行驗(yàn)證，保證檢測(cè)效果，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)具有高效率高精度的優(yōu)點(diǎn)，在隧道建設(shè)中利用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，需要合理的設(shè)置天線的頻率，精準(zhǔn)的測(cè)定雷達(dá)波速，合理的進(jìn)行測(cè)線布置，以此來提高檢測(cè)結(jié)果的精度。

［1］董新平，關(guān)風(fēng)良.探地雷達(dá)在隧道襯砌施工質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究［J］.鐵道建筑，2011，8(5):89－90.

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