中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術集團企業(yè)。
1地質(zhì)雷達的基本工作原理
探地雷達的基本原理如圖1所示。探地雷達天線包括發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分向地下定向發(fā)射高頻脈沖電磁波，電磁波在地下傳播過程中，遇到存在電性差異的地層或目標體時，便在其邊界面發(fā)生透射和反射現(xiàn)象。反射波經(jīng)由接收部分采集并且轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過適當?shù)奶幚砗?，最后在電腦主機中顯示最終的波形圖。當我們已知旅行時間、波形和振幅之后，就可以計算出地下目標體的位置、大小、分布等信息［5，6］。
2工程應用
2．1工程概況及參數(shù)設置
石馬隧道位于江西省吉安市永豐縣石馬鎮(zhèn)，為南昌—寧都高速C6與C7標段之間的連接隧道。石馬隧道為分離隧道，隧道全長為1665m，凈空寬為10．75m，高度5m。本次檢測儀器采用美國GSSI公司研制的TerraSIＲchSIＲ3000地質(zhì)雷達。開始檢測之前，必須根據(jù)具體地質(zhì)情況，調(diào)節(jié)相應的參數(shù)(主要包括雷達天線中心頻率、時窗和采樣次數(shù)等)，以達到儀器的理想狀態(tài)?？紤]到探測對象主要為隧道初期支護，檢測對象為初期支護的厚度，鋼拱架數(shù)量及初期支護背后是否有空洞，所以本次檢測采用900MHz中心頻率的天線，測量方式采用連續(xù)測量。探測的時窗主要取決于探測的深度，考慮到本次探測主要為初期支護探測，檢測深度在1m之內(nèi)即可，則時窗可取為50ns。
2．2測線布置
為了使隧道襯砌質(zhì)量檢測的效果全面、真實與可靠，我們采取布置沿著隧道走向的五條測線，即邊墻兩條(測線1，2)、拱肩兩條(測線3，4)以及拱頂一條(測線5)，如圖2所示。
2．3地質(zhì)雷達探測結果
1)初支厚度檢測結果。由于隧道圍巖情況復雜，地下介質(zhì)對電磁波的反射、吸收衰減作用，以及各種背景噪聲的干擾影響，導致接收到的電信號是已經(jīng)疊加后的，信號振幅微弱，目標體對應的有用信息被淹沒在雜亂的波形中，信噪比較低，所以要進行必要的數(shù)據(jù)處理，才可以識別出有用的波形信息。圖3是采用Ｒeflex軟件處理后的地質(zhì)雷達波形圖，該檢測段樁號范圍是ZK177+097～ZK177+112，沿測線3的位置數(shù)據(jù)采集。由于圍巖與混凝土介電常數(shù)差別較大，電磁波在圍巖與混凝土界面?zhèn)鞑r將產(chǎn)生較強反射信號，圖3中繪制出的曲線即為該反射信號，表1列出了該檢測段測線3位置的初支厚度的檢測結果。接收機電腦主機發(fā)射機發(fā)射天線發(fā)射波接收天線地質(zhì)異常體反射波測線5測線4測線2測線3測線1圖1地質(zhì)雷達探測原理圖２測線布置圖STANCE[METER]100圖3地質(zhì)雷達解譯結果表1石馬隧道左線初支混凝土厚度檢測結果表檢測里程樁號支護類型混凝土設計厚度/cm測線位置混凝土實測厚度/cm結果評定ZK177+097～ZK177+102S420測線317～27滿足規(guī)范及設計要求ZK177+102～ZK177+107S420測線319～23滿足規(guī)范及設計要求ZK177+107～ZK177+112S420測線318～24滿足規(guī)范及設計要求2)拱架數(shù)量檢測結果。檢測段里程樁號范圍及測線位置同上，由于鋼拱架與混凝土介電常數(shù)差別同樣很大，電磁波在混凝土與鋼拱架界面?zhèn)鞑r將產(chǎn)生強烈反射信號，圖3中用垂直箭頭標記出了鋼拱架具體位置，表2列出了該檢測段鋼拱架數(shù)量的檢測結果。
3結語
通過在昌寧高速石馬隧道進行的多次地質(zhì)雷達無損檢測，得到了如下認識:1)地質(zhì)雷達作為一種無損檢測技術，具有成本低，操作方便快捷，探測精度高，數(shù)據(jù)采集與處理集于一身，目標體等異常圖像清晰且易于識別等特點，能有效檢測出鋼拱架異常以及襯砌厚度。2)石馬隧道現(xiàn)場檢測結果表明，左洞出口ZK183+180～ZK183+040段拱頂測線、左、右拱腰測線及左、右邊墻測線初支混凝土噴射層厚度基本滿足設計要求，測線部位襯砌層與原巖耦合良好。鋼拱架布設總數(shù)滿足設計及有關規(guī)范的要求。3)在進行襯砌質(zhì)量檢測時，應該盡量避免或減弱干擾，最好繞開電導率較高或鐵磁性的物體如施工臺車等，因此在檢測過程中，需要施工單位積極配合，臺車與地質(zhì)雷達要保持一定距離，其他施工作業(yè)盡量停止。
