論地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道二襯檢測(cè)中的應(yīng)用

毛順乾

(云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院，云南 昆明 650211)

由于種種原因，隧道工程在施工期間或者在經(jīng)營一段時(shí)間之后可能會(huì)出現(xiàn)滲漏水、表面裂紋等病害，而這些病害主要是因?yàn)樗淼辣旧泶嬖跐撛陔[患，如襯砌背后存在大面積孔洞、襯砌厚度不足等。傳統(tǒng)施工主要是采用開挖取樣、鉆孔取芯等帶有破壞性的手段，對(duì)防水要求極為嚴(yán)格的隧道施工會(huì)產(chǎn)生較大的影響。所以需要采用合理有效的施工檢測(cè)技術(shù)，使其滿足檢測(cè)需求。

1 地質(zhì)雷達(dá)的工作基本原理

地質(zhì)雷達(dá)屬于無損檢測(cè)技術(shù)，發(fā)展至今已經(jīng)擁有30多年的歷史，在各個(gè)領(lǐng)域之中都得到廣泛的應(yīng)用，其主要是負(fù)責(zé)工程質(zhì)量檢測(cè)、線路選擇、場地勘查、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、病害診斷等問題的分析與處理。針對(duì)探地雷達(dá)，其基本原理見圖1所示。地質(zhì)雷達(dá)主要是通過高頻電磁脈沖波的反射探測(cè)目的體與地質(zhì)現(xiàn)象。針對(duì)實(shí)際的探測(cè)：地質(zhì)雷達(dá)主要是基于發(fā)射天線，朝著地下發(fā)射高頻電磁脈沖，在地下傳播中如果遇到介質(zhì)分界，就會(huì)產(chǎn)生反射。反射波傳回到地表之后就會(huì)被天線所接收，并且直接傳入主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的顯示與記錄，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)都會(huì)接收到對(duì)應(yīng)的雷達(dá)波形，一條測(cè)線上的測(cè)點(diǎn)雷達(dá)波形會(huì)排列在一起，形成對(duì)應(yīng)的雷達(dá)剖面，在經(jīng)過處理之后就可以實(shí)施反演解釋，最終獲取地下地層或者是目的體的分布范圍、位置以及埋深等。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理

2 二襯檢測(cè)與實(shí)例數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

以某高速公路的隧道實(shí)際二襯檢測(cè)為研究對(duì)象，對(duì)其檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析進(jìn)行闡述。

2.1 掃描數(shù)據(jù)及分析

通過合理的分析，掃描測(cè)線見圖2所示。其中，拱頂測(cè)線為A，拱腰測(cè)線為B，邊墻測(cè)線為C。每一次掃描的長度超過50 m，按照掃描雷達(dá)成像，從而針對(duì)不良介質(zhì)體的數(shù)量、大小以及位置進(jìn)行具體的分析。

圖2 雷達(dá)掃描測(cè)線

針對(duì)隧道雷達(dá)圖像，標(biāo)注出不良介質(zhì)體的實(shí)際位置。在經(jīng)過后期的圖像處理之后，圖3中的1存在缺陷，主要是因?yàn)槌踔c二襯之間脫空，通過分析推測(cè)可以了解其施工中初支平整度較差、防水板懸掛松弛度不足，通過精算可以得出其二襯的厚度能與設(shè)計(jì)要求相互匹配；圖3中的2是因?yàn)樵跐仓炷恋倪^程中泵送混凝土方量不足，從而引發(fā)三角脫空的問題；圖3中的3表示對(duì)兩模二襯之間的環(huán)箱鋼筋沒有進(jìn)行合理的定位，在二襯的過程之中出現(xiàn)了鋼筋偏位的情況，最終導(dǎo)致環(huán)向鋼筋之間的距離偏差較大；圖3中的4表示因?yàn)闈仓陂g受到重力的作用，導(dǎo)致其振搗不夠充分，出現(xiàn)了非施工縫隙之間脫空的情況。

圖3 隧道雷達(dá)掃描成像典型缺陷

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

結(jié)合項(xiàng)目具體的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，明確出現(xiàn)缺陷的位置。通過具體的分析發(fā)現(xiàn)：第一，針對(duì)隧道左右線缺陷檢測(cè)結(jié)果，其本身的差異是可以忽略不計(jì)的。第二，拱頂位置缺陷要比拱腰位置缺陷大一些。第三，無論是拱頂還是拱腰，兩模接縫位置的缺陷都要明顯大于每模中間。

2.3 原因分析

通過分析可以看出，在二次襯砌混凝土澆筑過程之中主要是因?yàn)榧夹g(shù)、人為、混凝土等因素的影響，導(dǎo)致二襯缺陷的出現(xiàn)。

經(jīng)過大量的實(shí)踐分析與調(diào)查發(fā)現(xiàn)，拱頂位置上出現(xiàn)缺陷主要是因?yàn)椋旱谝唬谶M(jìn)行拱頂與拱腰位置的二襯混凝土澆筑中，因?yàn)榛炷磷灾爻霈F(xiàn)下沉，并且由于振搗不到位，水泥漿沒有將骨料縫隙填滿，這樣就出現(xiàn)了不密實(shí)、有孔洞的現(xiàn)象。第二，在澆筑完畢之后，施工人員針對(duì)混凝土還無法通過自穩(wěn)的時(shí)候來拆除輸送管或者是泵送混凝土方量還存在不足。第三，拱頂與拱腰端頭模板拼接沒有使用對(duì)應(yīng)的鋼模板，在完成澆筑之后就會(huì)從接縫位置上出現(xiàn)跑漿、漏漿等情況，使端頭出現(xiàn)孔洞或者離析的現(xiàn)象。第四，防水板的掛設(shè)尺度會(huì)導(dǎo)致襯砌缺陷的出現(xiàn)，如果懸掛不夠結(jié)實(shí)、防水板太松等，在混凝土澆筑過程中就會(huì)因?yàn)閿D壓形成褶皺，并且在褶皺的位置上會(huì)留下空隙，如果防水板過緊則會(huì)因?yàn)檫^大的澆筑壓力導(dǎo)致防水板出現(xiàn)繃緊或者破壞的現(xiàn)象，進(jìn)而破壞排水系統(tǒng)，在初支與防水板后形成空洞。

3 結(jié) 語

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段公路隧道檢測(cè)面臨的要求越來越高，本文通過對(duì)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)二次襯砌的基本原理進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析與闡述，進(jìn)而滿足公路隧道二襯檢測(cè)的實(shí)際要求，迎合公路隧道整體的施工質(zhì)量要求以及未來的運(yùn)營需求。