地質(zhì)雷達(dá)在水利工程引水隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

【摘要】引水隧洞作為水利工程的樞紐，其施工質(zhì)量決定整個(gè)工程能否有效運(yùn)行。因圍巖差異，各洞段成洞狀況不同。進(jìn)行混凝土襯砌能夠保證隧洞的可靠性。而當(dāng)襯砌存在質(zhì)量缺陷時(shí)，水壓會(huì)造成局部應(yīng)力集中，進(jìn)而影響洞室安全。在充水之前對(duì)混凝土襯砌質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，并依此進(jìn)行針對(duì)性的加固處理十分必要。本文將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用在某引水工程隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測(cè)中，取得了較好的應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達(dá)；隧洞；混凝土襯砌；質(zhì)量檢測(cè)

一、前言

引水隧洞作為水利工程的樞紐，其工程質(zhì)量決定了整個(gè)工程能否有效運(yùn)行。因圍巖差異較大，不同洞段成洞狀況不同。對(duì)洞室進(jìn)行混凝土襯砌能夠保證洞室的可靠性。當(dāng)混凝土襯砌存在脫空、不密實(shí)等情況時(shí)，水壓會(huì)造成應(yīng)力集中，進(jìn)而影響洞室安全。在充水之前對(duì)混凝土襯砌質(zhì)量全面檢測(cè)，并進(jìn)行針對(duì)性的加固處理，對(duì)保證施工質(zhì)量十分必要。本文將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用在某水利工程引水隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測(cè)中，探測(cè)出了混凝土襯砌質(zhì)量缺陷的類型、規(guī)模、深度及主要集中洞段，為指導(dǎo)后續(xù)加固處理提供了可靠資料。

二、方法原理

地質(zhì)雷達(dá)（Ground Penetrating Radar）是由雷達(dá)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率相對(duì)穩(wěn)定的電磁波，以一定的方向角向探測(cè)方向發(fā)射，電磁波遇到有電性差異目標(biāo)體后會(huì)發(fā)生反射，反射電磁波被天線再次接收。通過分析雷達(dá)圖像特征，即可分析出異常體的位置和規(guī)模。

電磁波反射波能量的大小與介電常數(shù)差異的大小相關(guān)，電磁波反射回地面，所需時(shí)間為： 式中，T為電磁波雙程反射時(shí)間；Z為反射界面深度；V為電磁波在介質(zhì)中的傳播速度，其大小為：

其中， 為電磁波在空氣中的傳播速度─30cm/ns；

在實(shí)測(cè)中，從地質(zhì)雷達(dá)記錄中可讀出電磁波的雙程反射時(shí)間T（ns），則探測(cè)目的體的深度：

三、工程概況

某水利工程位于貴州省東部銅仁地區(qū)，水庫樞紐建在長(zhǎng)江流域?yàn)踅患?jí)支流余慶河下游河段。引水系統(tǒng)混凝土包括進(jìn)水口混凝土澆筑以及洞身混凝土澆筑。進(jìn)水口混凝土由底板往上澆筑，洞身端襯砌分段從出口往進(jìn)口方向施工。由于隧道襯砌斷面為圓形斷面，先進(jìn)行底板120°范圍的混凝土施工，再進(jìn)行以上部分的一次性襯砌施工。

四、數(shù)據(jù)采集

本次檢測(cè)工作分別于隧洞拱頂、拱頂左右側(cè)各布置測(cè)線1條。采用儀器為美國產(chǎn)SIR-20型地質(zhì)雷達(dá)儀，所用天線頻率為900 MHz，連續(xù)測(cè)量方式。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，于隧洞邊墻每2m進(jìn)行標(biāo)記；對(duì)檢測(cè)測(cè)線附近存在的鋼筋等影響檢測(cè)的干擾源均進(jìn)行了處理；同時(shí)，對(duì)不能移動(dòng)的干擾源，檢測(cè)時(shí)作了相應(yīng)記錄，數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)處理；對(duì)檢測(cè)過程中存在的不合格數(shù)據(jù)均進(jìn)行了重復(fù)觀測(cè)。

五、探測(cè)成果

對(duì)引水發(fā)電隧洞0+8.5～0+184.5處拱頂中線、左線、右線三條測(cè)線進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)。各測(cè)線檢測(cè)成果解釋如下：

（1）拱頂中線

經(jīng)過地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，該測(cè)線探測(cè)出12處異常。其中樁號(hào)0+57.5 ～0+59.0 m、深度28cm；0+65.5～0+67.5m、29cm；0+69.0～0+70.5m、35cm；0+78.0～0+80.0m、29cm；0+102.5～0+104.5m、30cm；0+126.5～0+129.0m、20cm為脫空。0+88.5～0+90.0m、34cm；0+97～0+98.0m、30cm；0+113.0～0+115.0m、36cm；0+119.0～0+121.0m、39cm；0+141.5～0+143.0m、38cm；0+172.5～0+174.0m、41cm為不密實(shí)。

（2）拱頂左線

經(jīng)過地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，該測(cè)線探測(cè)出7個(gè)處異常。其中樁號(hào)0+68.0～0+70.0m、30cm；0+86.0～0+89.0m、30cm；0+104.5～0+105.5m、36cm為脫空。0+63.5～0+65.0m、33cm；0+79.0～0+81.5m、32cm；0+100.5～0+102.0m、31cm；0+149.5～0+151.0m、37cm不密實(shí)。

（3）拱頂右線

經(jīng)過地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，該測(cè)線探測(cè)出6處異常。其中樁號(hào)0+54.5～0+60.5m、30cm；0+80.0～0+82.5m、30cm；0+97.0～0+101.5m、32cm脫空。0+64.5～0+72.0m、30cm；0+111.5～0+113.0m、33cm；0+132.0～0+133.5m、30cm不密實(shí)。

六，結(jié)論

本文結(jié)合某水利工程，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)引水發(fā)電隧洞混凝土進(jìn)行脫空檢測(cè)。檢測(cè)范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)異常25處，異常主要表現(xiàn)為脫空或混凝土不密實(shí)。異常區(qū)主要分布在樁號(hào)0+54～0+128m段。異常范圍規(guī)模沿測(cè)線線長(zhǎng)大多在1.5～2.0m左右，異常高度一般小于5cm。鑒于脫空檢測(cè)的分布情況和規(guī)模，建議對(duì)0+54～0+128m洞段加強(qiáng)灌漿處理，取得了較好的處理效果。

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