隧道襯砌工程質(zhì)量檢測

1、11/11隧道襯砌質(zhì)量檢測白雪冰 孔祥春一、工程概況北京鑫衡運科貿(mào)有限責(zé)任公司工程檢測部于二五年三月十一日至二十一日對某公路隧道的襯砌，進行無破損法檢測，目的是檢測二襯結(jié)構(gòu)的厚度、襯砌內(nèi)部及背后缺陷分布情況。因本次檢測的具體情況，經(jīng)業(yè)主單位研究協(xié)商，確定本次檢測在隧道內(nèi)布設(shè)5條雷達縱測線，進行全線檢測.二、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概況隧道東線出口段K79+816K82+816段3000m、續(xù)建段K74+280K75+180段900米以及西線YK73+83578+335段4500米隧道穿越地段巖性以含綠色礦物混合花崗巖和混合片麻巖為主，間夾蝕變閃長巖，霏細巖及花崗偉晶巖脈。以上三段隧道共穿越大小斷層1

2、3條，圍巖類不變化頻繁，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通風(fēng)排煙困難、巖爆頻繁是本工程的特點和難點。三、檢測內(nèi)容及標準 1、檢測內(nèi)容：(1)探地雷達檢測二次襯砌厚度和襯砌內(nèi)部及背后缺陷； (2)初襯內(nèi)部及背后缺陷；2、檢測標準:(1)鐵路隧道工程質(zhì)量檢驗評定標準，TB1041798；(2)鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規(guī)范，TB1021097；(3)混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范，GB502042002；四、測線的位置測線共五條，縱向布置在隧道襯砌表面，具體見以下示意圖。五、檢測儀器設(shè)備差不多原理地質(zhì)雷達與探空雷達相似，利用高頻電磁波（主頻為數(shù)十至數(shù)百乃至數(shù)千兆赫）以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過天線傳入地下，經(jīng)地下

3、地層或目的物反射后返回地面，被另一天線接收。脈沖波旅行時刻為T。當?shù)叵陆橘|(zhì)的波速已知時，可依照測到的準確T值計算反射體的深度。雷達系統(tǒng)的差不多部分如下圖：電磁波的傳播取決于物體的電性，物體的電性要緊有電導(dǎo)率和介電常數(shù)，前者要緊阻礙電磁波的穿透(探測)深度，在電導(dǎo)率適中的情況下，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性介面也確實是電磁波傳播的速度介面。不同的地質(zhì)體(物體)具有不同的電性，因此，在不同電性的地質(zhì)體的分界面上，都會產(chǎn)生回波。地層孤立體地層孤立體地質(zhì)雷達在勘查中的差不多參數(shù)描述如下：電磁脈沖波旅行時 式中：z勘查目標體的埋深； x發(fā)射、接收天線的距離（式中因zx,故X可忽略）

4、；v電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。電磁波在介質(zhì)中的傳播速度 式中 c電磁波在真空中的傳播速度（0.29979m/ns）;介質(zhì)的相對介電常數(shù)，介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率（一般）電磁波的反射系數(shù)電磁波在介質(zhì)傳播過程中，當遇到相對介電常數(shù)明顯變化的地質(zhì)現(xiàn)象時，電磁波將產(chǎn)生反射及透射現(xiàn)象，其反射和透射能量的分配要緊與異常變化界面的電磁波反射系數(shù)有關(guān)： 式中r 界面電磁波反射系數(shù)；第一層介質(zhì)的相對介電常數(shù)；第二層介質(zhì)的相對介電常數(shù)。地質(zhì)雷達記錄時刻和勘查深度的關(guān)系 式中z 勘查目標體的深度；t 雷達記錄時刻。測試方法：由于不同頻率天線的測深能力不同，頻率越低，探測深度越大。此次檢測的有效深度在3米以內(nèi)，查找空洞、不密

5、實體和脫空等，由于二襯，初襯及圍巖的介電常數(shù)不同，且變化較大，選擇500M天線是適宜的。綜合場地的特點，我們選擇CUII主機,500兆屏蔽天線.采樣頻率為7300,樣點數(shù)為480,65ns的采集時窗，自動迭加，時刻觸發(fā)測試方式，時刻間隔為0.10.3秒。六、數(shù)據(jù)處理和解釋探測的雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，以波形或灰度顯示探測雷達剖面圖。地質(zhì)雷達探測資料的解釋包括兩部分內(nèi)容，一為數(shù)據(jù)處理，二為圖象解釋。由于地下介質(zhì)相當于一個復(fù)雜的濾波器，介質(zhì)對波的不同程度的汲取以及介質(zhì)的不均勻性質(zhì)，使得脈沖到達接收天線時，波幅減小，波形變得與原始發(fā)射波形有較大的差異。另外，不同程度的各種隨機噪聲和干擾

6、，也阻礙實測數(shù)據(jù)。因此，必須對接收信號實施適當?shù)奶幚恚愿纳瀑Y料的信噪比，為進一步解釋提供清晰可變的圖像。關(guān)于異常的識不應(yīng)結(jié)合已知到未知，從而為識不現(xiàn)場探測中遇到的有限目的體引起的異常，以及對各類圖像進行解釋提供了依據(jù)。圖像處理包括消除隨機噪聲壓制干擾，改善背景；進行自動時變增益或操縱增益以補償介質(zhì)汲取和抑制雜波，進行濾波處理除去高頻，突出目的體，降低背景噪聲和余振阻礙。圖像解釋是識不異常，這是一個經(jīng)驗積存的過程，一方面基于地質(zhì)雷達圖像的正演結(jié)果，另一方面由于工程實踐成果獲得。只有獲得高質(zhì)量的地質(zhì)雷達圖像并能正確的判不異常才能獲得可靠、準確的地質(zhì)解釋結(jié)果。 識不干擾波及目標體的地質(zhì)雷達圖象特征

7、是進行地質(zhì)雷達圖像解釋的核心內(nèi)容。地質(zhì)雷達在地質(zhì)和地表條件理想的情況下，可得清晰、易于解釋的雷達記錄，但在條件不行的情況下，地質(zhì)雷達在接收有效信號的同時，也不可幸免地接收到各種干擾信號。產(chǎn)生干擾信號的的緣故專門多，隧道常見的干擾有電纜、襯砌表面金屬物體、天線耦合不行，地下異常的多次波等，干擾波一般都有專門形狀，易于辨不和確認。（見圖1） 圖一 襯砌表面的鋼拱架 圖二 襯砌邊墻上的避車洞造成的干擾雷達圖中能夠看到襯砌表面的鋼拱架形成的多次振蕩干擾。 圖中看到由于在有避車洞的地點天線沒有與其耦合而形干擾。 圖三 二襯表面的管槽造成的干擾雷達波 圖四 由于天線沒有耦合好的干擾雷達波圖中有標記的地點顯

8、示的是由于二襯表面有管槽而形 圖中的黑筐內(nèi)顯示的是由于臨時離開了襯砌表面而形成的干成了類似空洞的雙曲線波形。 擾波七、檢測結(jié)果本次檢測工作結(jié)果如下：此次檢測共5條測線，全長40310米，查清了初襯和二襯的缺陷位置和結(jié)構(gòu)，以及二襯的厚度，有缺陷的典型雷達圖像見以下附圖。圖中紅色線筐內(nèi)表示的是初襯后的圍巖內(nèi)部有空洞現(xiàn)象存在。圖中紅色線筐內(nèi)表示的是初襯后的圍巖內(nèi)部有裂隙存在。圖中紅色線筐內(nèi)表示的是初襯背部有空洞存在圖中紅色線筐內(nèi)表示的是襯砌背部的圍巖內(nèi)還有隱患蜂窩、空洞組織促在。紅色線筐內(nèi)表示的是圍巖內(nèi)部的空洞。紅色線筐內(nèi)表示的是初襯后可能存在的空洞。圖中紅色線筐表示的是隧道二襯中的長約12米的內(nèi)部脫空帶。八、結(jié)論和建議用探地雷達做隧道質(zhì)量檢測是一項較為成熟的技術(shù),目前在國內(nèi)得到大量應(yīng)用.能夠講,雷達方法是隧道檢測最有效和快速的方法.用探地雷達方法進行隧道質(zhì)量檢測,能夠確定襯砌厚度,圍巖和襯砌內(nèi)的缺陷,探測鋼筋和鋼拱架等.用雷達做隧道質(zhì)量檢測時,要依照檢測需要選擇合適的天線,其中最常用的是500兆天線,它的探測深度能夠達到34米,差不多能夠達到探測混凝土和圍巖的目的.假如只檢測二襯厚度,能夠用800兆或1000兆天線.值得注意的是,在做二襯厚度檢測時,假如襯砌做的專門完美,二襯的界面是不太容易看出的(初襯和二襯的介質(zhì)差不多一樣,可不能有明顯反射層)