公路隧道襯砌質(zhì)量檢測論文

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1地質(zhì)雷達(dá)的基本工作原理

探地雷達(dá)的基本原理如圖1所示。探地雷達(dá)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(biāo)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(dāng)?shù)奶幚砗?，最后在電腦主機中顯示最終的波形圖。當(dāng)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(biāo)體的位置、大小、分布等信息［5，6］。

2工程應(yīng)用

2．1工程概況及參數(shù)設(shè)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(biāo)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(dá)。開始檢測之前，必須根據(jù)具體地質(zhì)情況，調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)(主要包括雷達(dá)天線中心頻率、時窗和采樣次數(shù)等)，以達(dá)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(dá)探測結(jié)果

1)初支厚度檢測結(jié)果。由于隧道圍巖情況復(fù)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(dǎo)致接收到的電信號是已經(jīng)疊加后的，信號振幅微弱，目標(biāo)體對應(yīng)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(dá)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(jié)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(dá)探測原理圖2測線布置圖STANCE[METER]100圖3地質(zhì)雷達(dá)解譯結(jié)果表1石馬隧道左線初支混凝土厚度檢測結(jié)果表檢測里程樁號支護類型混凝土設(shè)計厚度/cm測線位置混凝土實測厚度/cm結(jié)果評定ZK177+097～ZK177+102S420測線317～27滿足規(guī)范及設(shè)計要求ZK177+102～ZK177+107S420測線319～23滿足規(guī)范及設(shè)計要求ZK177+107～ZK177+112S420測線318～24滿足規(guī)范及設(shè)計要求2)拱架數(shù)量檢測結(jié)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(biāo)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(jié)果。

3結(jié)語

通過在昌寧高速石馬隧道進行的多次地質(zhì)雷達(dá)無損檢測，得到了如下認(rèn)識:1)地質(zhì)雷達(dá)作為一種無損檢測技術(shù)，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(biāo)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(jié)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(shè)計要求，測線部位襯砌層與原巖耦合良好。鋼拱架布設(shè)總數(shù)滿足設(shè)計及有關(guān)規(guī)范的要求。3)在進行襯砌質(zhì)量檢測時，應(yīng)該盡量避免或減弱干擾，最好繞開電導(dǎo)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(dá)要保持一定距離，其他施工作業(yè)盡量停止。

作者:杜波單位:中交一公局橋隧工程有限公司