混凝土隧道地质雷达检测技术分析

陈兰昌

(贵州路桥集团工程试验检测有限公司)

1 混凝土隧道地质雷达检测的技术要求

1.1 隧道地质雷达检测的天线频率选择

高频率的电磁波具有高精度、高分辨率的优点，然而其能量衰减快，因此其探测深度比较浅;频率低的电磁波虽然精度低、分辨率低，但是其能量衰减慢，因此其探测深度较深。因此，利用地质雷达检测时要合理的选择天线的发射频率，要根据隧道混泥土的厚度，检测深度以及检测要求等进行天线频率的选择。天线频率与检测深度的关系表如表1。

表1 雷达探测深度与天线频率对照表

1.2 隧道检测线布置

进行隧道衬砌检测时要在隧道二次衬砌断面上布置七条检测线，七条检测线的位置分别在拱顶、左右拱腰、左右边墙以及在拱线两侧的地面。利用400 MHz 的天线进行连续扫描，采集地质雷达数据。

1.3 隧道雷达波速的标定

隧道雷达波速是计算衬砌厚度的重要数据。由于施工用料情况不同，使得电磁波的传播介质发生改变，从而使得电磁波的波速在衬砌混泥土和喷射混泥土中会有一定的变化，因此，为了提高测量的精度，必须对施工现场的雷达波速进行标定。通常在隧道出入口已知厚度的衬砌侧壁上进行标定，通过测量反射波的时间，反推出雷达的波速。

2 混凝土隧道利用地质雷达进行检测的检测内容

利用地质雷达进行检测的目的是为了保证隧道的质量，因此检测内容也主要是集中在隧道初期支护检测、隧道二次衬砌检测以及隧道衬砌混凝土强度检测三个方面。在隧道初期支护检测方面，主要要支护背后空洞、回填情况以及初期支护厚度三个方面进行检测;在隧道二次衬砌检测方面，主要对二次衬砌背后脱空、二次衬砌厚度以及二次衬砌中的钢筋缺损情况进行检测;在隧道衬砌混凝土强度检测方面，通常采用超声加回弹法进行混凝土强度检测。

3 混凝土隧道地质雷达检测的误差分析

3.1 混凝土隧道地质雷达检测的误差来源

地质雷达检测技术能否应用于实际，一方面受技术的影响，另一方面也是由测量数据的精度决定的。因为测量数据精度是保证隧道衬砌质量的关键，数据的进度得不到保障，就失去了测量的意义。在隧道建设过程中要面对各种各样的地质结构，地质结构的复杂性程度制约着地质雷达检测结果的进度。影响地质雷达检测结构的精度主要有系统误差、现场干扰以及计算方法和不正当的使用操作过程。其中，干扰信号引起的误差是影响精度的主要原因。干扰信号主要由四个方面产生。(1)由于雷达系统的热噪声以及天线之间的耦合作用，地质雷达检测系统自身就会产生干扰信号;(2)检测表明的凹凸不平改变了电磁波的辐射特征，引起电磁波的散射，产生干扰信号;(3)检测现场的无线电信号也会产生无线电干扰波;(4)仪器参数设置、检测作业车速度控制等实际操作都会对检测结果造成误差。

3.2 解决混凝土隧道地质雷达检测误差的办法

为提高检测结果的准确性，针对上述干扰源的分析，可以从以下几个方面来解决:

(1)雷达检测虽然可以做到做到连续扫描，然而它的活动范围也仅仅是限制在发射天线与接收天线之间的面积，因此在进行地质雷达检测的时候，要将测线布置在平整的表面，在病害严重的位置要多布置测线。

(2)由于雷达波速是计算的关键数据，因此，在要对雷达波速进行精准的标定，进而提高隧道衬砌厚度的精确性，保证工程质量。在进行雷达波速标定的时候，要将取样点设置有代表性的、图形清晰直观的段位，这样有利于提高雷达波速的精度。另外，雷达波速标定的时候，雷达反射波的接收时间也是一个关键因素。现代科学技术的发展使得接收时间精度可达0.000 1 ms，完全能够满足检测要求，因此，在进行雷达波速标定的时候，要将重点放在检测衬砌的缺陷上面。

(3)尽量控制检测车的速度，尽量让车子保持匀速运动状态，较少里程内插计算误差。

(4)加强结果的检验工作，确保结果的可靠性，可利用钻探取芯的方法对雷达图像反映的情况进行验证，保证检测效果，实现检测目的。

4 结 语

总之，地质雷达探测技术具有高效率高精度的优点，在隧道建设中利用雷达探测技术进行检测，需要合理的设置天线的频率，精准的测定雷达波速，合理的进行测线布置，以此来提高检测结果的精度。

［1］董新平，关风良.探地雷达在隧道衬砌施工质量控制中的应用研究［J］.铁道建筑，2011，8(5):89－90.

［2］胡晓，陈厚德，吴宝杰.隧道衬砌质量检测中探地雷达图像特征研究［J］.浙江交通职业技术学院学报，2012，10(1):26－27.

［3］孟凡成，孟宪宝.准确获取地质雷达检测结果应注意的问题［J］.黑龙江交通科技，2013，9(7):56－57.