作业指导书
一、检测目的：
检测隧道衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，评价隧道衬砌施工质量。
二、检测仪器：
隧道衬砌质量检测可采用美国SIR-20型地质雷达系统（见下图），其特点与路基挡墙检测雷达相同。
美国SIR-20型地质雷达系统
（一）、地质雷达主机技术指标应符合下列要求：
1、pstang系统增益不低于150dB；
2、信噪比不低于60dB；
3、模/转换不低于16位；
4、信号叠加次数可选择；
5、采样间隔一般不大于0.5ns；
6、防爆节能灯实时滤波功能可选择；
7、具有点测与连续测量功能；
8、具有手动或自动位置标记功能；
9、具有现场数据处理功能。
（二）、地质雷达天线可采用不同频率天线组合，技术指标应符合下列要求： 1、具有屏蔽功能；
2、最大探测深度应大于2m；
3、垂直分辨率应高于2cm。
三、检测方法及原理：
地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为：高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接受天线所接收。高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。地质雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。 现场检测时地质雷达的发射天线和接收天线密贴于待检表面，雷达波通过天线进入混凝土
以及相应介质中，遇到钢筋、钢质拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面等产生反射，接收天线收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可以算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离D。
D= v ×△t/2
电解水制氢机
式中：D——天线到反射面的距离；
v——雷达波的行走速度；
△t——雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns计。
现场采集的数据要经过滤波、去噪、均衡等处理，可用时间剖面图表示，其中横坐标记录了天线在地表的位置，纵坐标为反射波双程走时，表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确描述测线下方各反射界面的形态。其工作原理如下图。泥沙过滤器
地质雷达探测原理示意图
地质雷达法对隧道衬砌以及衬砌背后是否存在脱空进行无损检测，其方法原理如下：地质雷达主机通过天线在隧道衬砌表面向内部发射频率为数百兆赫的电磁波，当电磁波遇到不同媒质的界面时便会发生反射与透射，反射波返回衬砌表面，又被接收天线所接收（发射与接收为同一天线）。此时雷达主机记录下电磁波从发射到接收的双程旅行时t。因为电磁波在衬砌内的传播速度V可由已知衬砌厚度点测定出来，所以可由深度D= V·t/2式求出反射面的深度即衬砌厚度。此外，根据雷达图像上反射波的强弱、频率特及变化情况，确定衬砌背后是否存在脱空。
此外，根据雷达图像上反射波的强弱、频率特征及变化情况，确定衬砌背后是否存在脱空。检测原理见下图。
水粉盒衬砌厚度与空洞检测原理图示意图
在地质雷达法检测中，电磁波通常被近似为均匀平面波。其传播速度在高阻媒质中取决于媒质的相对介电常数 r，即：
式中：C = 0.3 m/ns； r为媒质的相对介电常数。
预测地震的方法电磁波传播在遇到不同媒质界面时，其反射系数为：
检测结果原则上每5米在拱顶、左、右拱腰、隧底以及边墙分别给出检测结果数值，以实际桩号列表记录。定性描述检测段脱空分布情况，对于明显脱空区给出起止桩号、脱空区衬砌厚度。对于脱空或空洞的描述分为较小、较大两类，较小脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度2cm～5cm，较大脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度超过5cm。对于脱空的高度因脱空区域中空气的含水情况不同导致介质介电常数差别较大，因此电磁波在介质中的传播速度差别也很大，所判读的脱空高度仅作为估计值供参考。
当衬砌密贴时，在地质雷达图像的上部，一般反射波振幅不强、同相轴相对比较连续的第一组波形即为初衬界面的反射信号。由于初衬混凝土与隧道围岩之间的介电常数差异不大，当衬砌与隧道围岩之间密贴、无脱空时，地质雷达不会有特别强的反射信号，在地质雷达图像中表现为振幅较弱的界面反射信号（无多次波），甚至没有界面反射信号。衬砌界面判识后输入正确的介电常数值，即可由计算机自动计算得出衬砌厚度值，厚度的计算公式为D = 0.5C·t / r1/2 。下图为雷达检测的无脱空的初衬界面图像。
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