中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
1地質(zhì)雷達(dá)法檢測原理
地質(zhì)雷達(dá)檢測隧道襯砌質(zhì)量是基于襯砌混凝土與鋼拱架、鋼筋、襯砌背后超挖回填空隙、空洞等以及密實(shí)的混凝土與襯砌背后圍巖的電性差異來實(shí)現(xiàn)的。將地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線和接收天線密貼于襯砌表面，雷達(dá)波通過天線向下傳播，當(dāng)經(jīng)過這些界面時(shí)都會(huì)發(fā)生不同程度的反射、折射和散射，并產(chǎn)生不同程度的能量吸收和衰減，集中反映在波形和波阻特征變化上。分析研究反射波的特征差異來判斷襯砌背后空隙、空洞、鋼筋等的形態(tài)，就可以揭示襯砌結(jié)構(gòu)特征及病害缺陷，并計(jì)算其埋藏深度及確定其位置。地質(zhì)雷達(dá)的探測效果主要取決于不同介質(zhì)分界面的電性差異的大小，即介質(zhì)層間介電常數(shù)差異越大，則探測效果越好，介質(zhì)異常在雷達(dá)剖面上反映也就越明顯，從而易于識(shí)別。
2工程概況
依托工程的隧道最大埋深約33m，內(nèi)軌頂面以上凈空面積為92m2，曲線地段不考慮加寬，全隧線間距4.6m。隧道進(jìn)口里程為GDK208+168，出口里程為GDK208+345，全長177m。隧道內(nèi)縱坡為單面坡，坡度為－12.4‰。隧道進(jìn)口GDK208+168—GDK208+189.05段位于Ｒ=20000m的豎曲線上。全隧道暗挖段均為Ⅴ級圍巖，長106m，采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法及CＲD法施工和復(fù)合式襯砌。進(jìn)口洞門長27m，明洞長10m;出口明洞長5m，洞門長10m。洞門及明洞采用明挖和復(fù)合式襯砌。地質(zhì)雷達(dá)無損檢測的主要內(nèi)容有隧道的仰拱、襯砌的厚度、背后回填密實(shí)情況及鋼架、鋼筋的分布情況。本次共完成隧道雷達(dá)檢測1140測線米，代表140成洞米。
3．1檢測儀器
目前，美國GSSI公司生產(chǎn)的SIＲ－3000型便攜式探地雷達(dá)［3］應(yīng)用范圍較廣，可以應(yīng)用于高速公路快速檢測、鋼筋、混凝土缺陷檢測、深層地質(zhì)水文探測、市政管線及地下空洞調(diào)查及隧道襯砌及超前預(yù)報(bào)探測等。檢測儀器即采用SIＲ－3000型便攜式探地雷達(dá)。
3．2測線布置
根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程》規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)條件，本次檢測沿隧道縱向連續(xù)檢測，共布設(shè)3條測線:隧道左右底板、右邊墻各1條。
3．3現(xiàn)場檢測步驟
(1)天線的選擇:針對本次隧道襯砌檢測的具體情況，從分辨率、穿透力等方面綜合衡量，確定使用400MHz天線。(2)對現(xiàn)場襯砌混凝土的介電參數(shù)(或電磁波速)進(jìn)行標(biāo)定，并確定時(shí)間窗、掃描樣點(diǎn)數(shù)等采集參數(shù)。(3)天線緊貼襯砌表面，并沿測線連續(xù)滑動(dòng)。(4)檢測天線滑行應(yīng)移動(dòng)平穩(wěn)，速度均勻，移動(dòng)速度控制在3～5km/h之間。(5)每隔10m打一個(gè)標(biāo)記，每50m打雙標(biāo)。(6)隨時(shí)記錄可能對檢測產(chǎn)生電磁影響的物體(滲水、電纜、鐵架等)及其位置。
4數(shù)據(jù)處理分析與解釋
4．1數(shù)據(jù)處理流程
采用ＲANDAN專用數(shù)據(jù)處理軟件對所探測的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4．2數(shù)據(jù)分析與解釋
(1)襯砌背后空洞及密實(shí)度的主要判定依據(jù)［4］。①密實(shí)度:反射波信號(hào)幅度較弱，甚至沒有界面反射信號(hào);襯砌界面的強(qiáng)反射信號(hào)同相軸呈繞射弧形，且不連續(xù)，較分散。②脫空(空洞):襯砌界面反射信號(hào)強(qiáng)，三振相明顯，在其下部仍有強(qiáng)反射界面信號(hào)，兩組信號(hào)時(shí)程差較大。(2)襯砌內(nèi)部鋼筋、鋼架數(shù)量及分布判據(jù):①鋼筋:連續(xù)的小雙曲線形強(qiáng)反射信號(hào)。②鋼架:分散的月牙形強(qiáng)反射信號(hào)。
5缺陷等級評定與檢測結(jié)果
5．1缺陷等級
根據(jù)《鐵路運(yùn)營隧道襯砌安全等級評定暫行規(guī)定》鐵運(yùn)函［2004］174號(hào)文評定依據(jù):(1)隧道襯砌存在缺陷及病害時(shí)，為了病害整治與工程質(zhì)量評定的需要，可按隧道襯砌缺陷與病害項(xiàng)目以及嚴(yán)重程度劃分為輕微(1級)、較嚴(yán)重(2級)、嚴(yán)重(3級)、極嚴(yán)重(4級)四個(gè)等級。(2)隧道襯砌厚度及混凝土強(qiáng)度缺陷的量化指標(biāo)［5］，應(yīng)符合表2規(guī)定。表2中:q—設(shè)計(jì)襯砌混凝土強(qiáng)度;q1—檢測斷面襯砌混凝土測點(diǎn)平均強(qiáng)度;h—設(shè)計(jì)襯砌厚度;h1—檢測襯砌厚度，當(dāng)襯砌混凝土存在內(nèi)部缺陷時(shí)，檢測襯砌厚度換算為有效襯砌厚度，即將檢測襯砌厚度減去內(nèi)部缺陷削弱的部分厚度;Lc—檢測襯砌厚度不足地段的測線連續(xù)長度;Lq—檢測襯砌混凝土強(qiáng)度不足地段的連續(xù)長度。檢測襯砌厚度當(dāng)相鄰測線三條及以上均連續(xù)不足時(shí)，其缺陷等級應(yīng)提高等一級。檢測斷面襯砌混凝土的最低強(qiáng)度當(dāng)?shù)陀谄骄档?.85時(shí)，其缺陷等級應(yīng)提高一級。(3)隧道襯砌背后有空洞或回填不密實(shí)、基底不密實(shí)的量化指標(biāo)應(yīng)符合表3規(guī)定。表3中:KLc—襯砌背后回填有空洞地段測線連續(xù)長度;SLc—襯砌背后回填不密實(shí)地段的測線連續(xù)長度;DLc—基底不密實(shí)地段的測線連續(xù)長度。
5．2檢測結(jié)果
隧道的雷達(dá)掃描圖像對照襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)表，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，該隧道共完成雷達(dá)檢測1140測線米，代表140成洞米。其中有7處存在不密實(shí)、空洞現(xiàn)象，襯砌厚度符合設(shè)計(jì)要求，9處鋼筋數(shù)量不足。
6結(jié)語
通過對地質(zhì)雷達(dá)無損檢測法檢測原理出發(fā)，結(jié)合某鐵路隧道闡述了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在隧道仰拱、襯砌檢測中的具體應(yīng)用，為嚴(yán)格控制隧道施工的質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)隧道隱蔽工程的病害，并采取加固措施消除隱患提供了依據(jù)。在具體進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測時(shí)，要結(jié)合具體的工程實(shí)例分析，以便得到更加科學(xué)的檢測結(jié)果。
