隧道施工質量檢測中地質雷達的應用研究

蘭平

摘 要：我國交通運輸網絡中，隧道工程屬于關鍵組成之一，因其具備特殊性的緣故，當有安全事故發生后，會帶給人民群眾危害，構成不可估量的損失。所以，在隧道工程施工中就必須做好質量檢測工作，確保隧道后續投入運行時的質量安全。本文從地質雷達工作原理入手，剖析了隧道施工質量檢測中地質雷達的工作步驟，并探討了地質雷達的具體應用，以供參考與借鑒。

關鍵詞：隧道施工;質量檢測;地質雷達;應用策略

社會經濟的快速發展，使得公路與鐵路技術產生了巨大變化，隧道已逐步發展一種主要的交通通行方式，為了保障隧道整體質量，就必須做好質量檢測工作。地質雷達用于檢測中具有高效、無損等優勢，能面向混凝土結構及圍巖體展開準確的檢測，及時發現存在的缺陷。隧道由于施工、地質及運營環境方面存在區別的緣故，因此隧道在設計初始都密切結合了實際情況，且面臨了較大的施工難度，混凝土襯砌厚度薄、背后脫空或不密實等施工質量問題相當常見。為了保障隧道施工質量，有必要做好施工質量檢測工作。

1 地質雷達工作原理

地質雷達主要是結合發射天線將高頻電磁波發射至地下，由于地表下有著不同的地質界面，因此會有不同物理現象產生。處于傳播中的高頻電磁波，與不同電性界面相遇時，會有折射、反射的現象，透過界面的折射部分會繼續傳播，發生反射的則會往地表返回并被地質雷達接收天線接收。傳播中的電磁波，在能量未被吸收完前，經歷過的折射或反射次數不定，且地質界面各有不同，兩者相遇后勢必會發生各種現象，截止于能量被吸收完。不同介質中的電磁波傳播過程，當介質產生變化之后，其路徑、波速、波幅及電磁場強度也會有相應的變化[1]。同時，地下介質具備不同電性及電波折射能力，因此返回的電波頻率也會有差異，在分析計算發出與返回的電磁波及時常等信息的基礎上，結合相關處理便能收獲準確的地下勘測數據。傳輸自雷達的數據通過處理后映射成圖，在與地質勘查資料及實際情況相結合的基礎上，能面向介質及結構準確推斷空間位置及構造。

2 隧道施工質量檢測中地質雷達工作步驟

2.1 預先準備

檢測隧道施工質量前，要求做好地質雷達檢驗評估工作，穩定設備狀態，以此消除設備在實際運用中可能出現的損壞等情況。同時，需要對其數據傳輸標準參數加以明確和對比，且在實際檢測前也應當認真檢測地質雷達，標注不同的數據，在完成地質雷達重復檢測、多項檢測等檢驗工作后，能為地質雷達數據探測提供準確性保障。

2.2 布置地質雷測線

使用地質雷達前，應以隧道走向、地質及面積等情況為根據，在與科學計量等形式相結合的前提下，初步完成地質雷達線路分布設定作業，保障其作用價值得以最大限度發揮。線路設計中，因布置工作相當簡便快捷且靈活的較高，所以僅需結合探測目的及探測內容布置即可[2]。同時，在布置線路時，施工單位應以工程情況為根據，合理進行布置方式的選擇，如檢測點布置、檢測線路布置及網格路線布置等常見的測線布置方式，保障布置的合理性與科學性。

2.3 采集整理探測數據

地質雷達實際探測過程中，要求相關人員調低雷達天線兆數，同時通過連續探測方式的運用，面向隧道內部及混凝土結構展開準確的探測，整個探測過程約15 min～30 min。各個隧道工程在整體水平及混凝土質量要求方面皆有一定差異，所以在具體檢測中需要以實際情況為根據探測不同部位。此外，相關人員在探測操作過程中，需對地質雷達傳輸的影像圖及數據予以密切關注和實時采集，全面統計各項數據信息，并以地質雷達探測原理為根據，采集校正初始數據，賦予檢測準確性保障。

2.4 數據分析應用

現場檢測作業完成后，便進入了數據分析環節。分析的內容主要由調整零點、調整檢測方向、切除首位廢段、識別目標信號、均衡水平距離、判定鋼架（鋼筋）分布、水平（垂直）濾波、判定密實度、計算襯砌厚度等，同時繪制結果報表。在整個探測工作完成后，應向施工現場傳輸準確的測試結果，結合結果信息對施工過程加以指導[3]。施工方需要細致開展核對工作，核對依據為探測數據，一旦發現有問題出現在施工中，需要密切圍繞檢測結果展開整改，這樣一來就能保障后續施工的質量，并提高隧道的穩定性和安全性。

3 隧道施工質量檢測中地質雷達的具體應用

3.1 鋼架位置檢測

隧道重要或薄弱部位中，襯砌內鋼格柵或鋼筋發揮著不可忽視的加固作用，而通過地質雷達的運用，能準確判斷鋼架位置。但是，因現場施工中有不正當操作，或路面平整度不達標，或天線操作人員托舉不合理，難免會導致鋼筋數量實測中出現誤差，且因雷達波的反射與屏蔽方面，金屬物體反應十分強烈，同時由于鋼筋間距小，所以基本上僅能對與混凝土表面相近的一層鋼筋數量進行判斷，而后排鋼筋不具備太強的反射信號[4]。此外，設計有鋼筋網的二次襯砌內，應提前檢測初襯鋼架，待檢測完成后才能二次襯砌澆筑，這樣一來才會有較為清晰的鋼架信號出現在雷達圖上。值得一提的是，倘若二次襯砌為素混凝土，可在完成了二次襯砌后再檢測。

3.2 密實度（或脫空）檢測

隧道施工質量問題中，混凝土不密實或背后脫空較為常見，之所以會有此類問題出現，基本都是施工因素引起的，如防水材料褶皺、超挖過大、模板漏漿、噴射中鋼筋（鋼架）遮擋、泵送混凝土抽送壓強等。針對混凝土不密實情況，采用傳統檢測手段基本無法檢測出來。而在地質雷達檢測技術引入之后，通過此項技術手段的各種優勢特點，能發揮遠超傳統檢測技術手段的檢測作用。使用地質雷達檢測時，基本上是借助連續反射波組確定襯砌混凝土不密實度，例如有較強反射波組出現在襯砌混凝土內部時，會明顯發現反射波同相軸出現畸變或振幅的情況，而波形也起伏不定，此時基本上能確定此處襯砌混凝土中出現了密實度不足的問題，而如果連續發生此類情況，可初步判定為脫空現象。

3.3 隧道初支與二襯檢測

隧道初支檢測通常是以初期支護接觸圍巖的情況為對象。未發現有空隙存在于襯砌背后時，表明混凝土較好的接觸了圍巖。如果有回填不密實的情況出現在混凝土背后，圍巖與混凝土間發現存在空隙，介電常數各不相同的混凝土和空氣接觸后，兩者間的電磁波會發出反射信號，且強度較大[5]。出現較大的空洞時，基本能清晰觀察到圍巖界面，觀察地質雷達剖面圖，會發現混凝土下層出現弧形同相軸現象，且伴隨多次反射波，并呈現出明顯更強的能量。在對襯砌界面反射信號反射事件準確判斷之后，能獲取與實際相符合的襯砌厚度值，此時會有襯砌厚度明顯發生變化的現象出現在雷達圖像內。

4 結語

綜上所述，作為隧道檢測技術中應用最廣泛地地質雷達技術，應用至隧道施工質量檢測中時，能在維持隧道結構不變的前提下完成檢測工作。本文從地質雷達工作原理、隧道中應用的工作步驟入手，探討了隧道施工質量檢測中地質雷達監測技術的具體應用，相信能為我國隧道工程施工質量整體性的提升提供一定幫助。

參考文獻：

[1]楊小波.地質雷達無損探測技術在隧道檢測中的應用[J].中華建設，2020（6）：130-131.

[2]劉偉.地質雷達在隧道工程質量檢測中的應用[J].科技創新導報，2019，16（24）：21-22.

[3]賈建華.地質雷達在隧道檢測中的應用探討[J].低碳世界，2019，9（5）：258-259.

[4]張俊曦.地質雷達在隧道工程檢測中的應用[J].交通世界，2018（25）：116-117.

[5]吳小樹.地質雷達在公路隧道工程檢測中的應用[J].華東公路，2020（2）：55-57.