地質(zhì)雷達(dá)在高速公路隧道無損檢測中的應(yīng)用分析

牟 勇，趙 睿

(1.貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550004;2.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550008)

1 地質(zhì)雷達(dá)的概述

1.1 地質(zhì)雷達(dá)的特點(diǎn)分析

地質(zhì)雷達(dá)是一種解決工程地質(zhì)問題的新型技術(shù)，它可以運(yùn)用于高速公路的隧道無損檢測、巖石探測、裂縫探測，它能夠?qū)Ω咚俟贰C(jī)場跑道的地基和質(zhì)量做檢測。目前地質(zhì)雷達(dá)已經(jīng)成為高速公路無損檢測的重要工具，它為其提供了較多的便利條件，它是一種非破壞性的探測技術(shù)，它可以安全的使用在施工現(xiàn)場，而且它工作的場地非常寬松，適用性較強(qiáng)。其次，在檢測過程當(dāng)中有非常滿意的探測深度與分辨率，可以為現(xiàn)場直接提供記錄，使得圖像的呈現(xiàn)更為清晰、直觀，而且它是便于攜帶的微型機(jī)，能夠進(jìn)行數(shù)字采集和分析處理。

1.2 地質(zhì)雷達(dá)的工作原理

地質(zhì)雷達(dá)的主要工作原理為，發(fā)射器發(fā)射出電磁脈沖信號(hào)，信號(hào)通過隧道墻壁，當(dāng)發(fā)射波遇到介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射波，反射波就會(huì)向原路傳回然后被接受器接受到進(jìn)行分析處理，而其余的發(fā)射波繼續(xù)向前傳播，當(dāng)發(fā)射波再次遇到介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)又會(huì)產(chǎn)生反射波然后向回傳遞，這樣再次被天線接收進(jìn)行識(shí)別、分析，如此往返，電磁波在傳播的過程當(dāng)中就會(huì)對(duì)介質(zhì)的差異性和缺陷進(jìn)行識(shí)別。反射波和電磁波的振動(dòng)頻率不一樣，所以雷達(dá)能夠接收到反射波并且識(shí)別，再以圖像的方式來呈現(xiàn)。

1.3 地質(zhì)雷達(dá)參數(shù)

2 隧道當(dāng)中常見的質(zhì)量缺陷及判斷標(biāo)準(zhǔn)

2.1 隧道中常見質(zhì)量缺陷

在對(duì)隧道進(jìn)行檢測的時(shí)候通常發(fā)現(xiàn)的問題是襯砌厚度不足、有空洞、襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖間存在間隙的。在加上受到溫度變化的影響以及地下水的作用，隧道內(nèi)容易發(fā)生漏水、腐蝕、震動(dòng)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到隧道的運(yùn)行以及使用壽命。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)相關(guān)文件表明地質(zhì)雷達(dá)的圖像判斷標(biāo)準(zhǔn)，主要是從密實(shí)、空洞、鋼架、鋼筋幾個(gè)方向進(jìn)行，詳見表1。

表1 地質(zhì)雷達(dá)的圖像判斷標(biāo)準(zhǔn)

3 地質(zhì)雷達(dá)在高速公路隧道當(dāng)中的無損質(zhì)量分析

3.1 高速公路隧道及檢測背景分析

在運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行高速公路隧道無損檢測時(shí)，首先要對(duì)隧道的基本情況作概述，了解高速公路隧道的建成年份以及隧道的地理位置，更要了解隧道的主體結(jié)構(gòu)。對(duì)于隧道的深挖段、暗挖段要做詳細(xì)的了解。其次，還要對(duì)隧道的一些檢測背景做了解，比如排水孔、排水道是否堵塞，拱頂打孔是否能夠進(jìn)行長期排水，變形縫是否有滲漏水，混凝土結(jié)構(gòu)是否完好，它們都能夠?yàn)榈刭|(zhì)雷達(dá)的檢測做基礎(chǔ)工作。

3.2 地質(zhì)雷達(dá)參數(shù)設(shè)置

結(jié)合檢測的實(shí)際需求以及本次檢測的目的，就需要采用不同頻率的雷達(dá)天線，例如采用900 Hz的雷達(dá)天線具有以下的性能，首先它的探測深度可達(dá)0.5～1 m，每秒采樣平均60個(gè)測點(diǎn)，而且每米掃描數(shù)也接近60個(gè)，能夠每5 m做一個(gè)標(biāo)記，所以設(shè)置好地質(zhì)雷達(dá)的參數(shù)，能夠完成相應(yīng)的需求。

3.3 地質(zhì)雷達(dá)圖像解釋

在對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的圖像進(jìn)行解釋的過程當(dāng)中，需要注意以下幾個(gè)方面，首先不同的介質(zhì)有不同的介電常數(shù)，例如當(dāng)?shù)刭|(zhì)雷達(dá)的電磁波遇到有電信號(hào)差異的介質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生反射，而且形成同相軸。所以在對(duì)地質(zhì)雷達(dá)襯砌厚度圖像解釋過程當(dāng)中，就需要根據(jù)它的平均值、設(shè)計(jì)厚度以及雷達(dá)檢測法的介電常數(shù)做分析。其次，在對(duì)隧道的承接不明時(shí)對(duì)圖像作解釋的時(shí)候，要根據(jù)相位發(fā)生改變以及深部存在雜亂反射進(jìn)行推斷。而對(duì)隧道的承接鋼筋圖像解釋時(shí)，對(duì)于鋼筋的位置要做判斷，這樣才能夠檢測鋼筋的位置和間隔，以此來推斷出鋼筋有無缺失的信息。

3.4 地質(zhì)雷達(dá)圖像分析難點(diǎn)

在對(duì)地質(zhì)雷達(dá)圖像的分析過程當(dāng)中會(huì)存在以下的難點(diǎn)，第一是鋼筋信號(hào)的分析，由于設(shè)計(jì)中大多數(shù)是雙層鋼筋布置，所以外層鋼筋的雷達(dá)信息很好判別；而內(nèi)層鋼筋的信息，由于會(huì)受到其他因素的干擾，很難看出其具體的位置，再加上，由于施工各個(gè)因素的影響會(huì)導(dǎo)致鋼筋的位置有所偏移，由此對(duì)鋼筋的信號(hào)并未呈規(guī)則分布，由此給數(shù)據(jù)的分析造成了難度。最后，在采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測時(shí)，圖像信息會(huì)受到其他信號(hào)的影響，從而會(huì)掩蓋掉一部分真實(shí)的信號(hào)，這會(huì)給圖像信息的分析帶來一定程度的難度，比如在運(yùn)行過程當(dāng)中發(fā)電機(jī)、高壓線以及其他帶有磁的物體，都會(huì)影響隧道信息的獲取，使得地質(zhì)雷達(dá)圖像處理識(shí)別受到其他信號(hào)的干擾。

4 結(jié)束語

簡而言之，地質(zhì)雷達(dá)能夠快速而且沒有損害的檢測出高速公路隧道當(dāng)中的鋼筋保護(hù)層以及襯砌密實(shí)狀況和鋼筋狀況，它能夠?qū)Ω咚俟匪淼赖氖┕べ|(zhì)量檢測起到重要的作用。但是目前在實(shí)際工作當(dāng)中，地質(zhì)雷達(dá)的檢測仍存在些許問題，所以就需要相關(guān)工作人員，必須不斷的積累檢測經(jīng)驗(yàn)，對(duì)圖像要從不同的角度進(jìn)行解讀，而且要合理的去對(duì)待雷達(dá)檢測過程當(dāng)中存在的缺陷，這樣才能夠真正使地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)更客觀的運(yùn)用于高速公路隧道無損檢測之中。