隧道施工质量检测中地质雷达的应用研究

兰平

摘 要：我国交通运输网络中，隧道工程属于关键组成之一，因其具备特殊性的缘故，当有安全事故发生后，会带给人民群众危害，构成不可估量的损失。所以，在隧道工程施工中就必须做好质量检测工作，确保隧道后续投入运行时的质量安全。本文从地质雷达工作原理入手，剖析了隧道施工质量检测中地质雷达的工作步骤，并探讨了地质雷达的具体应用，以供参考与借鉴。

关键词：隧道施工;质量检测;地质雷达;应用策略

社会经济的快速发展，使得公路与铁路技术产生了巨大变化，隧道已逐步发展一种主要的交通通行方式，为了保障隧道整体质量，就必须做好质量检测工作。地质雷达用于检测中具有高效、无损等优势，能面向混凝土结构及围岩体展开准确的检测，及时发现存在的缺陷。隧道由于施工、地质及运营环境方面存在区别的缘故，因此隧道在设计初始都密切结合了实际情况，且面临了较大的施工难度，混凝土衬砌厚度薄、背后脱空或不密实等施工质量问题相当常见。为了保障隧道施工质量，有必要做好施工质量检测工作。

1 地质雷达工作原理

地质雷达主要是结合发射天线将高频电磁波发射至地下，由于地表下有着不同的地质界面，因此会有不同物理现象产生。处于传播中的高频电磁波，与不同电性界面相遇时，会有折射、反射的现象，透过界面的折射部分会继续传播，发生反射的则会往地表返回并被地质雷达接收天线接收。传播中的电磁波，在能量未被吸收完前，经历过的折射或反射次数不定，且地质界面各有不同，两者相遇后势必会发生各种现象，截止于能量被吸收完。不同介质中的电磁波传播过程，当介质产生变化之后，其路径、波速、波幅及电磁场强度也会有相应的变化[1]。同时，地下介质具备不同电性及电波折射能力，因此返回的电波频率也会有差异，在分析计算发出与返回的电磁波及时常等信息的基础上，结合相关处理便能收获准确的地下勘测数据。传输自雷达的数据通过处理后映射成图，在与地质勘查资料及实际情况相结合的基础上，能面向介质及结构准确推断空间位置及构造。

2 隧道施工质量检测中地质雷达工作步骤

2.1 预先准备

检测隧道施工质量前，要求做好地质雷达检验评估工作，稳定设备状态，以此消除设备在实际运用中可能出现的损坏等情况。同时，需要对其数据传输标准参数加以明确和对比，且在实际检测前也应当认真检测地质雷达，标注不同的数据，在完成地质雷达重复检测、多项检测等检验工作后，能为地质雷达数据探测提供准确性保障。

2.2 布置地质雷测线

使用地质雷达前，应以隧道走向、地质及面积等情况为根据，在与科学计量等形式相结合的前提下，初步完成地质雷达线路分布设定作业，保障其作用价值得以最大限度发挥。线路设计中，因布置工作相当简便快捷且灵活的较高，所以仅需结合探测目的及探测内容布置即可[2]。同时，在布置线路时，施工单位应以工程情况为根据，合理进行布置方式的选择，如检测点布置、检测线路布置及网格路线布置等常见的测线布置方式，保障布置的合理性与科学性。

2.3 采集整理探测数据

地质雷达实际探测过程中，要求相关人员调低雷达天线兆数，同时通过连续探测方式的运用，面向隧道内部及混凝土结构展开准确的探测，整个探测过程约15 min～30 min。各个隧道工程在整体水平及混凝土质量要求方面皆有一定差异，所以在具体检测中需要以实际情况为根据探测不同部位。此外，相关人员在探测操作过程中，需对地质雷达传输的影像图及数据予以密切关注和实时采集，全面统计各项数据信息，并以地质雷达探测原理为根据，采集校正初始数据，赋予检测准确性保障。

2.4 数据分析应用

现场检测作业完成后，便进入了数据分析环节。分析的内容主要由调整零点、调整检测方向、切除首位废段、识别目标信号、均衡水平距离、判定钢架（钢筋）分布、水平（垂直）滤波、判定密实度、计算衬砌厚度等，同时绘制结果报表。在整个探测工作完成后，应向施工现场传输准确的测试结果，结合结果信息对施工过程加以指导[3]。施工方需要细致开展核对工作，核对依据为探测数据，一旦发现有问题出现在施工中，需要密切围绕检测结果展开整改，这样一来就能保障后续施工的质量，并提高隧道的稳定性和安全性。

3 隧道施工质量检测中地质雷达的具体应用

3.1 钢架位置检测

隧道重要或薄弱部位中，衬砌内钢格栅或钢筋发挥着不可忽视的加固作用，而通过地质雷达的运用，能准确判断钢架位置。但是，因现场施工中有不正当操作，或路面平整度不达标，或天线操作人员托举不合理，难免会导致钢筋数量实测中出现误差，且因雷达波的反射与屏蔽方面，金属物体反应十分强烈，同时由于钢筋间距小，所以基本上仅能对与混凝土表面相近的一层钢筋数量进行判断，而后排钢筋不具备太强的反射信号[4]。此外，设计有钢筋网的二次衬砌内，应提前检测初衬钢架，待检测完成后才能二次衬砌浇筑，这样一来才会有较为清晰的钢架信号出现在雷达图上。值得一提的是，倘若二次衬砌为素混凝土，可在完成了二次衬砌后再检测。

3.2 密实度（或脱空）检测

隧道施工质量问题中，混凝土不密实或背后脱空较为常见，之所以会有此类问题出现，基本都是施工因素引起的，如防水材料褶皱、超挖过大、模板漏浆、喷射中钢筋（钢架）遮挡、泵送混凝土抽送压强等。针对混凝土不密实情况，采用传统检测手段基本无法检测出来。而在地质雷达检测技术引入之后，通过此项技术手段的各种优势特点，能发挥远超传统检测技术手段的检测作用。使用地质雷达检测时，基本上是借助连续反射波组确定衬砌混凝土不密实度，例如有较强反射波组出现在衬砌混凝土内部时，会明显发现反射波同相轴出现畸变或振幅的情况，而波形也起伏不定，此时基本上能确定此处衬砌混凝土中出现了密实度不足的问题，而如果连续发生此类情况，可初步判定为脱空现象。

3.3 隧道初支与二衬检测

隧道初支检测通常是以初期支护接触围岩的情况为对象。未发现有空隙存在于衬砌背后时，表明混凝土较好的接触了围岩。如果有回填不密实的情况出现在混凝土背后，围岩与混凝土间发现存在空隙，介电常数各不相同的混凝土和空氣接触后，两者间的电磁波会发出反射信号，且强度较大[5]。出现较大的空洞时，基本能清晰观察到围岩界面，观察地质雷达剖面图，会发现混凝土下层出现弧形同相轴现象，且伴随多次反射波，并呈现出明显更强的能量。在对衬砌界面反射信号反射事件准确判断之后，能获取与实际相符合的衬砌厚度值，此时会有衬砌厚度明显发生变化的现象出现在雷达图像内。

4 结语

综上所述，作为隧道检测技术中应用最广泛地地质雷达技术，应用至隧道施工质量检测中时，能在维持隧道结构不变的前提下完成检测工作。本文从地质雷达工作原理、隧道中应用的工作步骤入手，探讨了隧道施工质量检测中地质雷达监测技术的具体应用，相信能为我国隧道工程施工质量整体性的提升提供一定帮助。

参考文献：

[1]杨小波.地质雷达无损探测技术在隧道检测中的应用[J].中华建设，2020（6）：130-131.

[2]刘伟.地质雷达在隧道工程质量检测中的应用[J].科技创新导报，2019，16（24）：21-22.

[3]贾建华.地质雷达在隧道检测中的应用探讨[J].低碳世界，2019，9（5）：258-259.

[4]张俊曦.地质雷达在隧道工程检测中的应用[J].交通世界，2018（25）：116-117.

[5]吴小树.地质雷达在公路隧道工程检测中的应用[J].华东公路，2020（2）：55-57.