中交二公局國際公司 陜西西安 710000

1 工程概況

該文主要使用檢測、數(shù)據(jù)處理和圖表分析來確定鐵路隧道襯砌中的主要問題類型：襯砌空腔，襯砌厚度不足和襯砌質(zhì)量差。中國交建馬來西亞東海岸鐵路分部經(jīng)理部第六分部線路起訖里程為CH313+900至CH458+000，正線全長144.1km，劃分為三個工點[1]。

其中一工點由二公局國際公司實施，起訖里程CH313+900 至CH364+507，線路全長50.607km，位于關(guān)丹、甘邦境內(nèi)。一工點隧道共3.064km/6 座，其中5 號隧道1.393km，設(shè)計為單洞雙線隧道，全長1393m，隧道出口里程為CH362+368，隧道進(jìn)口里程為CH360+975，全隧出口至進(jìn)口3.0‰上坡，隧道最大埋深為66m，該隧道圍巖等級主要為四級～Ⅴ級，明、洞門采用明挖法，長41m，暗洞采用CRD 法、三臺階法和臺階法進(jìn)行施工，長1352m，隧道由出口單頭掘進(jìn)。

隧址區(qū)地形地貌起伏較大，海拔高度約為100m。表面由第四紀(jì)沖積層和沖洪積層組成。層厚度變化很大?；鶐r的種類多樣化，包括砂巖、泥巖、花崗巖、火成巖、頁巖等。表層植被茂密，分布廣泛，主要為棕櫚樹，橡膠樹和原始森林，雨水較多，對施工影響大。

2 地質(zhì)雷達(dá)法檢測原理

探地雷達(dá)（GPR）是一種地球物理方法，使用高頻無線電波來確定物質(zhì)在介質(zhì)中的分布。它使用寬帶電磁波檢測地下物體或識別不可見物體或結(jié)構(gòu)，地質(zhì)雷達(dá)探測系統(tǒng)包括發(fā)射和接收天線以及管理數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和存儲的控制系統(tǒng)。測試鐵路隧道質(zhì)量最重要的參數(shù)是：被測介質(zhì)的電特性和天線的中心頻率。其中包括：檢測介質(zhì)的電特性主要包括電導(dǎo)率（確定電磁波進(jìn)入介質(zhì)的深度），介電常數(shù)（確定電磁波的傳播速度，識別目標(biāo)物體并評估襯里的厚度）。主要基于檢測深度和垂直分辨率來考慮天線中心頻率的選擇。研究表明，在地球介質(zhì)中傳播的電磁波頻率越高，衰減越大。如果頻率恒定，則濕度越高，平均損耗越大，穿透地面的雷達(dá)中心頻率越高，雷達(dá)的探測深度越低，反之亦然。垂直分辨率是雷達(dá)區(qū)分垂直方向上最低異常的能力。根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)理論，垂直分辨率是雷達(dá)脈沖波長的四倍。一部分，根據(jù)以上兩個特性以及檢查鐵路隧道襯砌質(zhì)量的一般要求，我們通常選擇中心頻率為100MHz 至900MHz 的陰影天線來檢查鐵路隧道襯砌[2]。

3 檢測項目及儀器設(shè)備

測試項目：隧道襯砌上和隧道底部混凝土的厚度和濃度，以及隧道底部襯砌，鋼格柵和鋼筋的分布。設(shè)備：使用美國GSSI 公司制造的TERRASIRCHSIR3000 地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)（縮寫為SIR3000）。該工具使用先進(jìn)的數(shù)字控制和處理軟件，具有功能小、重量輕、功耗低、頻率帶寬、數(shù)據(jù)質(zhì)量好、干擾強等優(yōu)點，而用于400MHz 天線檢測的高頻則為2.6m 左右。如果隧道襯砌既厚又?。ㄔ?0 厘米以內(nèi)），則使用900MHz 頻率的天線也可以滿足隧道質(zhì)量檢查的要求。

3.1 二襯背后空洞

某隧道A 的里程為082.0-090.0 的雷達(dá)剖面圖集在此時顯示了襯砌界面的強烈反射，并顯示了隔離相的特征。這三個振動級別很明顯，并且在下部仍然有高反射性的界面信號。分析將其判斷為空腔。在082.6 檢查鉆孔，鉆孔的結(jié)果是第二襯里的厚度為28cm，空腔為24cm（圖1）。此外，隧道金庫B 的千米區(qū)868.0-865.0 的雷達(dá)玻璃顯示，襯管界面在該點的反射信號較強，并且襯管界面呈條紋狀分布。這三個振動水平很明顯。分析認(rèn)為這是無效的。在865.2 上鉆孔以進(jìn)行驗證?？椎慕Y(jié)果是第二襯里的厚度為33.5 厘米，空腔為4 厘米（圖2）。

圖1 鋼筋混凝土板縫端二襯楔形空洞圖譜及破檢結(jié)果圖

圖2 素混凝土二襯背后空洞典型圖譜及破檢結(jié)果

3.2 二襯背后不密實

某隧道A 左墻里程數(shù)為1005.0-1014.0 的雷達(dá)圖顯示，此時的襯砌界面具有高反射信號，入射軸不連續(xù)且折射。分析判斷第二襯板的背面不厚，在1012.0 處有一個孔，第二襯板的厚度為27厘米。使用內(nèi)窺鏡檢查第二個襯管的背面，外觀清晰可見（圖4）。

3.3 二襯厚度不足

某隧道B 左圓弧中心在118.4.0-122.4 公里處的雷達(dá)圖顯示，此時存在襯管反射界面，振幅較弱，襯管與初始支座緊密相連，但雷達(dá)圖顯示第二襯層的厚度為32m-45cm。襯里設(shè)計的厚度為45厘米，分析表明第二個襯管不夠厚，在120.4 處鉆了一個孔進(jìn)行檢查。鉆孔的結(jié)果是第二襯板的厚度為33cm，沒有空隙（圖3）。

圖3 鋼筋混凝土二襯厚度不足圖譜及破檢結(jié)果圖

4 數(shù)據(jù)分析與解釋

襯板中鋼筋和鋼框架的數(shù)量和分布標(biāo)準(zhǔn)：鋼筋鋼筋，強烈的連續(xù)小雙曲線反射信號。框架光束：高度散射的月牙形反射信號，請參見圖5。評估襯板后面的空隙和密度的主要依據(jù)。①密實度：反射波信號的振幅很弱，界面上甚至沒有反射信號。在襯套的界面處反射的強信號的同相軸是衍射弧，是不連續(xù)且相對分散的。②脫空（空洞）：界面具有高反射率的信號襯里，可以感覺到三重振蕩相位，下部仍然具有高反射率的界面信號，兩組信號之間的時間差較大。

圖4 二襯背后不密實圖譜及破檢結(jié)果圖

5 結(jié)語

綜上所述，利用地質(zhì)雷達(dá)探測鐵路隧道可以通過雷達(dá)地圖直接反映隧道襯砌的混凝土厚度、空隙、鋼筋、鋼架縫隙和異常情況等。其次，如果使用地質(zhì)雷達(dá)檢測鐵路隧道，請選擇一個共享的400MHz 陰影天線，將時間窗口設(shè)置為45 秒，并檢測深度從0m到2.5m 的疾病。對于在建或完工的鐵路隧道項目，地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)可以快速、高效、科學(xué)地確定鐵路隧道的病害，而不會破壞隧道的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)[3]。

圖5 雷達(dá)檢測鋼架分布示意圖