黑龙江交通科技
HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI
202）年第1期
（总第为3期）
No. 1,202)
( Sum No3323)
朱浩，牟勇
（贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州贵阳554004）
摘要：本次研究对探地雷达系统组成和波性特征的基本情况分析后，对探地雷达的主要原理加以研究，然后对探地雷达在
隧道检测技术波形识别中的应用情况进行解析，旨在加强隧道建设防止受到地质、地理位置因素影响，通过探地雷达隧道检 测技术对隧道是否存在缺陷加以检测，并实行波形识别客观评判隧道缺陷。关键词：探地雷达；隧道检测技术；波形识别
中图分类号:U433 文献标识码:A 文章编号：1008 -3383（2021）0）-0163 -02
1探地雷达系统组成和波性特征的基本分析
介质电磁性质，直接关系到电磁波于不同类型 介质中传播、折射及反射的规律等情况，经使用电 磁波于工程介质中传播，产生电磁性质方面差异界 面则会产生反射情况。国内、外不同型号探地雷达 组成极为相似，多通过发射机、接收机，以及天线和 信号处理机等构成，探地雷达系统可将高频电磁 波，通过宽频带脉冲的方式以发射天线——被探测 物发射，这一雷达脉冲于被探测物质传播于各种介 质交界面，一些雷达波能量反射后经接收天线所接 收，电磁波实际传播期间路径、电磁强度、波形等， 会受到介质电的性质、几何形态改变而发生一定变 化，结合反射信号时延、形状，以及频谱特性等情况 来看，能解译目标深度、介质的结构、性质等相关情 况。在此之后，使用数字图像恢复技术、重建技术 处理探测目标成像，探地雷达发射天线、接收天线， 经固定距离顺着测线移动，记录点处于天线中间位 置，雷达图形不同点会顺着测线铅垂方向，采取脉 冲反射波波形形式作以相应的记录，进而形成雷达 剖面。探地雷达发射电磁波介
质传播的过程，容易
受到传播距离增加因素影响而发生降低状况，所以 进行采集数据分析的过程，应处理好电磁波信号并 及时补充损失能量。各种介质介电常数比较区别 较大，电磁波处于各种介质传播会在界面产生反射 现象、入射现象，介质介电常数存在的差异更大、反 射则更显著。这时，探地雷达使用该原理实行质量 缺陷探测，空气介电常数、混凝土介电常数及水介 电常数情况具体如表0。需要注意的是金属介电常 数较大，电磁波、金属就更容易产生反射情况，建议在 混凝土隐蔽工程缺陷探测中应用。质量检测即为对 初期支护、衬砌混凝土厚度、空洞等检测，隧道混凝土 局部空洞/未达到密实的效果，电磁波会经混凝土中 及空气中，不同介质介电常数差异较大，界面反射非 常强烈可经增益、选取平均值的方式处理，如此一来 空洞位置会于叠加波形图上利于观察。分层界面围 岩、2寸砌层间雷达波形的频率差异突出，衬砌介质比 较均匀，一般为低频弱反射波，衬砌和围岩、初支、二 衬间有一定缝隙，所以能为分解层面提供数据支持。 衬砌缺陷常见空洞、脱空缺陷，电磁波于空洞中反射, 反射波持续时间非常长，欠密实波形杂乱且反射非 常多，波形为分散的状态。金属类物体所致反射波 较强，非金属类物体波形较强为抛物线状，隧道环向 水 通 形 这一波形的信号。
表）介电常数情况分析
熔断器盒
截瘫行走器
空气介电常数
混就土介电常数
水介电常数
1
5
80
2探地雷达隧道检测数据采集情况研究
探地雷达有较多频率的天线，而天线的频率更 高、探测深度则更深、分辨率则会更低。针对于此, 隧道检测过程应结合检测内容采用适合频率天线 处理，比如:SIR - 32E 型探地雷达和配套天线，一般 来讲实行现场采集数据期间需对参数采集模式、时 间窗口，以及增益方式和大小、滤波等进行设定。 实际采集数据前作以波速标定，距离采集的过程落 实相应的距轮标定测定工作，隧道初支检测可使用 990 mHe 天线，第二次选择400 mHe 天线，设定为距 离采集的模式。时窗结合初支厚度选择检测深度 在0.0倍左右，扫描样点数则需选择大一点的，然 而采集数据时间会相应的延长。每秒扫描数选择
较大值，这个过程容易受到仪器、扫描样点数所影 响, 动增益之 通过 动 式 测目标，增益点数的话则需要结合时窗的大小确定，如 果视窗较短可选择3点增益，时窗较长建议选择5 点增益。此外，增益大小调节情况能够提高反射性 好强度，增益过大容易发生信号削顶现象，反之增 益过小会导致信号衰弱，滤波主要包括垂向及水平 滤波，前者高通频率选择天线频率8%左右，而低通 频建议选用高于2,9倍左右的天线频率。
3探地雷达在隧道检测技术波形识别中的应用情 况析
以珠江隧道为例，其处于广州西南白鹅潭西部
收稿日期：2020 - 07 - 08
作者简介：朱浩，男，贵州省遵义市凤冈县人，本科，中级工程师，主要从事隧道检测，隧道超前预报，隧道监控量测。
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总第323期黑龙江交通科技第1期
河道，作为广州市地铁一号线芳村区进到中心区主要通道，隧址位置江面宽度约为422m、下面为红砂
岩，全隧道经北岸黄沙段、河中段、南岸芳村段几个部分构成。河中段高度、宽度分别为12m、36叫内部存在两孔机动车道孔，地铁隧道河中段长度为452m，主要通过5节沉管法进行施工，北岸黄沙段长度、南岸芳村段长度分别为：62m、425m o
3.2隧道初支检测情况
94crw斜山隧道左洞桩号初期支护雷达剖面，工字钢性钢拱架信号一般为伞形强反射信号，伞形分散比较明显造成的影响非常大。而处置、围岩间的信号振幅较小，波形同相轴整齐、连续，没有观察到畸形现象表示分层界面密实没有缺陷。
32二次衬砌检测情况
隧道二次衬砌易受到围岩级别影响，围岩级别如果为I~III级表示整体性能较佳，自稳能力非常强的围岩主要为素混凝土衬砌结构，初支、二衬不需加筋处理。衬砌界面、围岩分层界面便于观察，没有发生反射信号波形现象，而且混凝土、围岩能保持紧密贴合的状态。实际进行雷达检测期间围岩、混凝土电性有着较大的差异，若电性差异基本相同可采取滤波+局部增益、相位追踪等方式评判分层界面。衬砌脱空缺陷的发生使得空气、混凝土、围岩等波阻抗差异过大，这时反射波信号较强，会对下部信号构成非常大的影响、容易识别。如果V~IV级、脱性不佳、稳力的围岩，初期支护中可添加工字钢、格栅钢作以拱架支撑，后期二衬中添加钢筋网、二衬安全储备，雷达剖面钢筋波形信号为反射弧
的状态，主要表现：连续小双线形较强的反射性好，反射波、表面反射波为同相，一般会在两板二衬施工接缝位置发现三角空洞，受到钢筋影响无法客观评判脱空、欠密实情况，经扫描数、数字滤波，以及变换等方法处理，如果必要建议经钻孔方式验证。欠密实缺陷、脱空缺陷下，雷达信号波形为同相轴能够显示绕射弧形的状态，信号强、分散无法保持连续，同时反射波中有较多的多次波、持续时间非常长，因而容易产生严重脱空的问题，隧道工程相关人员需引起重视。
4结语
当前，探地雷达隧道检测技术被广泛应用于隧道检测中，不但能及时对隧道施工质量评判，在第一时间明确隧道衬砌质量薄弱环节，而且能够加强质量监控。该项技术的应用高效、简便、无损，所以建议在隧道工程检测中广泛应用、推广，以此充分发挥出该项技术的最大应用价值。
参考文献：
［8］宋磊.探地雷达在隧道衬砌结构质量检测中的应用与研究［J］市政技术,2018,036(002)：198-193.
［2］刘莎，康钦峰.探地雷达在隧道衬砌结构质量检测中的应用与研究［J］.建筑工程技术与设计2013,000
(020)：528.
(上接第52页)
马德保半球实验通过表2计算得到衬砌强度推定値，如表3所示。
表3衬砌混凝土强度推定值
混就土强度换算值的平沟值/MPa 土度换算的
标准差/MPa
强度推定值/
MPa
81.542205.1
构件12
(2)强度验证
钼铋系催化剂生产厂家
在左边墙钻孔取芯3个，并在室内试验室进行混凝土抗压试验，试验结果如表4所示。
表4混凝土抗压试验结果
取芯位置-
直径/mm
试样尺寸
高度/mm横截面积/mm5
最大破坏
荷KN
单轴抗压
强度/MPa
测区51201006550202.526.2
测区612016550052.036.0
测区1412016550246.081.2根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》“单个构件的混凝土强度推定值不再进行数据舍弃，而应按有效芯样试件混凝土抗压强度中最小值确定”，故K474+982~992衬砌抗压强度为26.0MPa，符合设计强度。
32综合分析
通过衬砌开裂检查可知,YK474+982~992段自路面5.5~6.4m范围左拱腰衬砌开裂变形，衬砌开裂最小宽度12mm，最大宽度77mm。经过雷达图像分析，空洞范围纵向为YK577+982-992，环向为自路面52-2.5m范围。隧道激光断面仪检测衬砌变形量为5.0-12.0cm。采用超声回弹检测法测得衬砌强度推定值为25.2MPa，钻孔芯样单轴抗压强度实测值22.0MPa，均大于设计强度值，衬砌强度满足设计要求。
YK274+982~992段并未处于断层带、破碎带且地面及周围山体并未出现山体失稳、山体开裂等现象，衬砌强度符合设计要求。通过专项检查发现，衬砌开裂处可见防水板及土工布，衬砌存在空洞、厚度不满足设计要求，断面相对变形较大。综合分析判产生的工
量不佳，混凝土浇筑过程中牵扯防水板，致使其脱落形成空洞，在围岩压力及衬砌自重长期作用下，开、形。
4结
本文针对高速公路运营隧道衬砌开裂变形进行专项检查，得出以下结论。
(1)通过资料收集、地质调查、隧道横断面检测、衬砌强度验证、无损检测等手段进行专项检查，详细查明了衬砌开裂变形的成因及范围，为隧道养计。
(2)运营隧道专项检查的方法种类较多，现场应选择合适的检测方法，综合分析后才能更准确的获得病害原因。建议做结构验算，分析衬砌支护结安全状况。
考文献:
［8］周杨，梁国卿.高速公路隧道拱顶纵向裂缝检测及处治措施［J］公路与汽运,2018,No.187(04)：163-55
+177.
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