劉偉

摘 ? 要：隧道工程是我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，由于隧道工程的特殊性，一旦發(fā)生安全事故，將會(huì)造成極大的損失，嚴(yán)重的危害人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此對(duì)于在隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)中，使用地質(zhì)雷達(dá)可以起到有效地質(zhì)量檢測(cè)作用。目前來(lái)說(shuō)地質(zhì)雷達(dá)是我國(guó)隧道工程的質(zhì)檢中較為常見(jiàn)的檢測(cè)方式，因此筆者在本文中對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)做了簡(jiǎn)單地闡述，同時(shí)對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)的具體應(yīng)用做了相關(guān)的研究。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá) ?隧道工程質(zhì)量檢測(cè) ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U452.11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（c）-0021-02

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為效果突出的電磁波勘探技術(shù)，在隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)鐵路公路隧道的施工與檢測(cè)維護(hù)提供了重要的保障。

1 ?地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)概述

地質(zhì)雷達(dá)是目前我國(guó)最先進(jìn)的電磁波勘探技術(shù)之一，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了相當(dāng)程度的重視。而這一技術(shù)在我國(guó)的眾多建筑工程的檢測(cè)之中也得到了廣泛的使用并取得了很好的效果。在多次的具體實(shí)踐使用中，相關(guān)的從業(yè)人員和專家學(xué)者也更好地掌握了該技術(shù)的特性和優(yōu)點(diǎn)。在具體的使用中，采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，對(duì)于外部環(huán)境的干擾有著較強(qiáng)的抵抗作用，譬如對(duì)電流干擾和電磁干擾都能起到有效地防護(hù)，保證了質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)。同時(shí)，在隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)中，使用地質(zhì)雷達(dá)時(shí)也不會(huì)對(duì)隧道工程的緊密部件造成損傷。地質(zhì)雷達(dá)的使用方式比較簡(jiǎn)單，結(jié)果也較為精準(zhǔn)明晰，最終的檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠也能夠輕易被工作人員理解和使用?？傊?，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是一項(xiàng)擁有許多優(yōu)勢(shì)的先進(jìn)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，對(duì)隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)工作起到了很大的推動(dòng)作用，能夠解決已經(jīng)發(fā)生或可能存在的隱患。這將進(jìn)一步為鐵路公路隧道運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造有利條件。

地質(zhì)雷達(dá)通過(guò)天線發(fā)射中心頻率為12.5～1200MHz的短脈沖電磁波信號(hào)。利用天線發(fā)射裝置向目標(biāo)體發(fā)送電波，當(dāng)電波通過(guò)有電性差異的物體或是地層時(shí)，產(chǎn)生反射信號(hào)，用天線接收裝置接收信號(hào)，根據(jù)顯示的目標(biāo)物體反射波雙程時(shí)間多少和探測(cè)點(diǎn)（處）平均介質(zhì)速度，可以計(jì)算檢測(cè)目標(biāo)（反射界面）的深度。另外，在差異化介質(zhì)中傳播電磁波的石化，會(huì)隨著介質(zhì)特點(diǎn)與幾何形態(tài)而讓傳播強(qiáng)度與渠道發(fā)生轉(zhuǎn)變。基于此，需要對(duì)接受信號(hào)的時(shí)域波進(jìn)行研究與處理，確定地下空間部位與結(jié)構(gòu)。其中天線頻率對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)范圍和深度有直接影響，而不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)用的天線頻率也有所差異。

2 ?地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的實(shí)踐意義

隨著我國(guó)可以水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展，這也同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)工程質(zhì)量以及相應(yīng)檢測(cè)技術(shù)的提高和發(fā)展。在這個(gè)階段，在大多數(shù)的建筑工程的質(zhì)量檢測(cè)工程中，都包括了對(duì)工程地理信息的檢測(cè)和處理，作為相關(guān)項(xiàng)目質(zhì)量管理和改進(jìn)的依據(jù)。然而目前我國(guó)相應(yīng)的檢測(cè)手段仍然不完善，隧道工程質(zhì)量仍存在諸多不足和影響。而地質(zhì)雷達(dá)作為一種技術(shù)力量雄厚，具有諸多優(yōu)勢(shì)的新型檢測(cè)設(shè)備，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道工程中的地下障礙物。探索一些質(zhì)量穩(wěn)定性差的地區(qū)，有效地幫助員工發(fā)現(xiàn)安全隱患。并且經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)已在一定程度上用于改善和促進(jìn)實(shí)際隧道工程質(zhì)量檢測(cè)工作。對(duì)隧道工程安全的保障也起到了重要的作用。所以說(shuō)，目前該技術(shù)在質(zhì)量檢測(cè)工作中的廣泛使用也在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)鐵路公路隧道的建設(shè)工作，同時(shí)，該技術(shù)在長(zhǎng)期演變過(guò)程中也受到工程界的青睞和重視[1]。

3 ?在隧道工程質(zhì)量檢測(cè)的具體應(yīng)用

3.1 隧道仰拱結(jié)構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，隧道的常見(jiàn)仰拱結(jié)構(gòu)都是由仰拱構(gòu)造和相應(yīng)的填充物組成的。填充起到傳遞負(fù)載的作用。然后再進(jìn)行仰拱的構(gòu)造，在一般的隧道工程建設(shè)之中，仰拱結(jié)構(gòu)中的仰拱和填充物都是隧道工程質(zhì)量檢測(cè)的關(guān)鍵部分。

3.2 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的特點(diǎn)

地質(zhì)雷達(dá)的技術(shù)原理是地質(zhì)雷達(dá)設(shè)備可以發(fā)出特定的電磁波頻率在需要檢測(cè)的隧道工程中進(jìn)行傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)介質(zhì)中電磁波脈沖的傳播路徑。波形隨著電磁波傳播路徑中的不同介質(zhì)的物理特性以及相應(yīng)的介電性發(fā)生形態(tài)的變化，而地質(zhì)雷達(dá)在接受到相應(yīng)的反射波信號(hào)之后，專業(yè)人員根據(jù)反饋的信息中波形的各種變化就可以對(duì)目標(biāo)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各類屬性進(jìn)行檢測(cè)判斷[2]。

3.3 應(yīng)用實(shí)例

本文以對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的西城鐵路客運(yùn)隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)為例，具體說(shuō)明地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)應(yīng)用。具體如下。

3.3.1 事先布置和標(biāo)記工作

由于該隧道工程周圍的圍巖軟化破碎，泥塊和水被困在塊體之間，巖層的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件比勘測(cè)設(shè)計(jì)更復(fù)雜。這對(duì)于對(duì)隧道施工安全和施工進(jìn)度有很大影響。因?yàn)樗淼乐苓吙赡軙?huì)出現(xiàn)破碎以及裂縫的現(xiàn)象，因此，必須全面對(duì)隧道工程的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，避免安全隱患的發(fā)生。因此，為了對(duì)西城鐵路客運(yùn)隧道的質(zhì)量做全面的檢測(cè)工作，相關(guān)的檢測(cè)人員在隧道的軸線方向，沿著該隧道的中心槽兩側(cè)放置了相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量的全面檢測(cè)。同時(shí)，為了確定放置的測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的里程的實(shí)際位置，在隧道側(cè)壁上每隔5m用紅色的顏料將它標(biāo)記下來(lái)，并由專業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)工作。

3.3.2 使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

在本次質(zhì)量檢測(cè)中，使用到的觀測(cè)儀器是SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)和400MHz屏蔽天線。而在具體的檢測(cè)之中，需要工作人員手動(dòng)控制移動(dòng)天線，連續(xù)掃描隧道仰拱，實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。同時(shí)數(shù)據(jù)概要需要進(jìn)行有效地記錄[4]。

3.3.3 質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的圖像數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析指標(biāo)：（1）密實(shí)：隧道工程的信號(hào)具有弱振幅，呈現(xiàn)均勻的波狀形態(tài)，無(wú)界面反射信號(hào);（2）不密實(shí)：隧道工程檢測(cè)結(jié)果反饋出強(qiáng)烈的反射信號(hào)，并在整個(gè)區(qū)域出現(xiàn)此類情況;（3）空洞：隧道工程界面具有強(qiáng)反射信號(hào)，并且通常是孤立的相位特征，通常以規(guī)則或不規(guī)則的雙曲線波形為特征。

3.3.4 反饋結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)質(zhì)量檢測(cè)中反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：發(fā)現(xiàn)仰拱的底部存在輕微的不一致，并且集中地分布在隧道工程的仰拱與相應(yīng)的填充物之間的結(jié)構(gòu)。為了驗(yàn)證該結(jié)果。工作人員使用了鉆孔芯的檢測(cè)方式對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)。在之前的檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的稍微未壓實(shí)的部件中取出的巖心樣品中，而檢驗(yàn)結(jié)果也表明了取出的實(shí)驗(yàn)樣本中未曾發(fā)現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。這一取樣結(jié)果和之前的地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)結(jié)果之間存在著一定的差異。為了對(duì)后續(xù)的未壓實(shí)部件存在的質(zhì)量問(wèn)題的修復(fù)工作提供了相關(guān)的技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。工作人員對(duì)兩種不同檢測(cè)方式產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析研究，得出的結(jié)論是，根據(jù)隧道仰拱結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，仰拱和仰拱的具體填充物都要分兩步構(gòu)建。首先構(gòu)造拱結(jié)構(gòu)，然后在構(gòu)造拱的相應(yīng)填充物。同時(shí)，在這一過(guò)程中，不同構(gòu)造對(duì)于混凝土的使用，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)也更有不用。而使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不同的混凝土構(gòu)造在仰拱和仰拱填充物的結(jié)合處被雷達(dá)掃描的結(jié)果反饋出來(lái)，而這同樣會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生異常的波動(dòng)。這也就導(dǎo)致了地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)結(jié)果與抽檢取樣的檢測(cè)結(jié)果有著明顯的差異。

3.3.5 差異性處理建議

鑒于檢測(cè)過(guò)程中的上述情況，筆者建議：從地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)波形的分析來(lái)看，如果在隧道仰拱探測(cè)過(guò)程中仰拱和倒置填充層之間存在輕微的不一致，同時(shí)出現(xiàn)的波形圖與上述異常波形圖類似。對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)反射的仰拱等缺陷，可以根據(jù)隧道工程的質(zhì)量要求不予處理。

3.3.6 應(yīng)用總結(jié)

首先，對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的本身而言，進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)工作時(shí)，其使用難度低，操作便捷，能夠很大程度提高質(zhì)量檢測(cè)的精準(zhǔn)度和效率，有力地推動(dòng)了我國(guó)隧道工程質(zhì)量檢測(cè)工作的開展。

其次，在使用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧道工程進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，最好設(shè)計(jì)合理的檢測(cè)預(yù)案和相應(yīng)的評(píng)價(jià)機(jī)制，確保對(duì)質(zhì)量問(wèn)題能進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，評(píng)估和控制。

最后，對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的一些電磁波的衰減現(xiàn)象，可以通過(guò)各種數(shù)學(xué)處理方法進(jìn)行計(jì)算，以減少檢測(cè)工作中出現(xiàn)的誤差，確保質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，為后續(xù)的工程開展提供可靠的依據(jù)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地質(zhì)雷達(dá)運(yùn)用于隧道工程的質(zhì)量檢測(cè)中時(shí)，有著檢測(cè)效率高，抗干擾能力強(qiáng)，成本較低，且不會(huì)影響隧道工程本身構(gòu)造等特點(diǎn)。因此，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用也為我國(guó)公路鐵路隧道運(yùn)輸建設(shè)提供了質(zhì)量保證，確保了隧道工程的質(zhì)量安全，積極促進(jìn)鐵路隧道的施工與建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張運(yùn)起，嚴(yán)松宏.地質(zhì)雷達(dá)在山嶺公路隧道中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2019，31（1）：181-183.

[2] 李文弟.隧道襯砌缺陷的地質(zhì)雷達(dá)圖像特征分析[J].福建建材，2019，213（1）：26-28.

[3] 王康，高永濤.基于地質(zhì)雷達(dá)的隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和襯砌質(zhì)量檢測(cè)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2017（1）：166-170.

[4] 申耀偉.地質(zhì)雷達(dá)在鐵路隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].江西建材，2017（16）：142.