摘　要：随着科学技术的提高,隧道检测方法也在不断进步.地质雷达检测法自20世纪90年代引入我国后,由于其准确性、方便性、快速性和操作简单性等因素使其得到了广泛的应用.根据多年的实践中表明：地质雷达法检测高速铁路隧道,能对衬砌厚度进行准确的探测,对钢筋结构的布置情况进行准确的分析,对衬砌出现的后背空洞问题进行准确判断,提高工作效率和消除了质量隐患.

关键词：地质雷达法 反射信号 隧道检测 衬砌 频率

近年来随着高速铁路的快速发展,铁路的隧道工程也越来越多,隧道工程的质量当然也是不容忽视的.由于铁路隧道的特性是施工周期较长、使用时间较长、运行量较大,所以在建设过程中铁路隧道的质量一定要有较高的标准.地质雷达检测法在隧道过程中相对传统的检测法具有一定的优势,大大提高工作效率和质量保证.我们来通过其原理、技术要求等来分析在实际运用中的情况.

1.高速铁路隧道检测的情况

铁路隧道在建设的过程经常遇到复杂多变的地质问题,很多强风化的破碎岩石使隧道施工难度加大.为了保证隧道施工的质量,需对现场进行质量检测,对在检测过程中出现的问题,按照规定要就及时的反馈整改保证工程质量.

地质雷达法运用在隧道检测中相对于传统的钻探取芯和开挖取样等,操作过程相对简单、扫描的速度相对较快、图像更加清晰直观,所以其广泛运用在隧道的工程检测中.

2.隧道检测的内容

高速铁路的隧道工程中的二次衬砌要达到一级的防水级别,也就是说在结构内二次衬砌是不能有水渗透的.在实际工作中,影响着高速铁路隧道工程的质量因素有,衬砌的厚度不足以及隧道背后有空洞情况等.而地质雷达检测法则能准确的检测出这些缺陷的同时,也能检测出钢筋的数量、间距和钢架结构以及保护层的厚度等问题.在现在隧道质量无损的检测中发挥着重要作用.

地质雷达法检测,能够及时的检测出早期工程中出现的支护问题,如支撑的厚度、支护空洞和钢拱架的数量等.同时对于经常出现的超挖回填处理方面也能通过地质雷达法进行检测.在二次衬砌检测中,新的检验标准要求其保护厚度不能低于3厘米,但在实际的工作中,由于种种因素影响,使早期的支护与二次衬砌间容易出现脱空情况.特别是在拱顶等特殊部位必须进行重点检测.

3.地质雷达的检测原理

地质雷达检测是一种利用地球物理原理的检测方法,简单点说就是使用超高频率的电磁波对介质电性分布的检测.其工作过程是,首先利用雷达将高频率的电磁脉冲发射到地下介质处,通过发射天线把电磁波信号从介质的表面传送到其内部.介质内部不同的电性介质分界面会通过散射、反射经过目标体或者媒质界面返回到地面,介质电性质和几何形态的变化决定其波形和路径.地质雷达在其返回地面后将这些信号接收然后记录起来,通过深度计算公式来计算出反射界面深度,也就是我们所说的衬砌厚度.

分界面两边的介电参数决定了反射信号的强和弱,也为我们的地质雷达法检测提供了条件.如果雷达接收到的信号显示幅度和剖面相位出现变化,则说明被检测处出现一定的空隙或者是交界的地方没有贴合好,从而来判断出衬砌的厚度和现场施工中所出现的缺陷问题.如果雷达接收到的信号非常的强,强异常显示在剖面上,则说明反射介质为钢筋,从而来判断出钢筋在隧道中的分布情况.如果要知道被测目标内部的分布和结构形态,也可以通过处理所接收到的反射信号的振幅、频率和相位等来分析.

4.检测的主要技术要求

地质雷达发检测的主要技术控制有选择天线频率、控制里程标识和标定雷达波速.在检测中使用的是屏蔽天线,根据所需检测的厚度和相关技术要求来选择所需要的天线频率.一般情况下,频率越高的天线所发出的雷达波探测的深度浅、能量损耗的快,但主频和分辨率都较高,频率低的天线则相反.控制里程标识则是用来保证图像中各个检测点位置跟实际的位置相对应.雷达波速因现在的用料不同而有一定范围的变化,雷达波速在检测过程中起到重要参数的作用.

在雷达检测过程中,为了尽可能多的接受其反射波的特性,使用高频宽频带来接收记录数据,所以同时接收记录不同的干扰波是不可避免的.加上复杂的地下介质使接收信号跟原始的反射波出现一定的差异.所以为了得到清晰的图像,对接收到的信息进行适当的处理是非常有必要的.通常处理信号的步骤有预处理数据、增益控制盒处理滤波.

5.误差分析

在地质雷达法检测高速铁路隧道中是存在一定误差的,所以分析误差的来源避免误差、减少误差是非常有必要的.地质雷达法检测能否达到相关规定的精准度是关键的问题.根据现场施工的情况来看,误差的来源除了机器设备本身的误差、设置参数的误差、被检测介质的复杂情况以及衬砌的表面与天线之间的接触效果等因素外,还有之前我们所提到的里程定位和空洞定位所产生的误差、钢筋的数次反射影响以及计算的误差等方面.

隧道检测车:隧道支护断面质量检测
通过了解误差的来源,对产生误差因素进行分析,尽量减少、避免误差也是这些年来技术人员一直需要克服的问题.只有准确的掌握隧道的内部情况减少误差,施工的安全、质量、效率才会得到提升.

6.结语

要想让地质雷达发检测在高速铁路隧道施工中有更好的发展和运用,使地质雷达更好的为隧道施工服务,满足高速铁路隧道检测需求,处理好其在检测过程中的技术问题是非常有必要的.将其和传统的砖芯法、开挖取样法想结合,可在隧道检测中发挥更大的作用.同时人才的培养对地质雷达法检测本身的创新发展是有必要的.

参考文献

[1] 王兴照.地质雷达在铁路隧道工程检测中的应用分析[J].土工基础,2008(3).