摘　要:介绍采用地质雷达探测法对隧道和挡土墙工程的施工质量进行检测,判释出衬砌体厚度及其所存在的空洞、裂隙和不密实带。论述了测线布置、天线类型选择、资料处理和判释依据,并引用实例说明了检测效果。

　　1　问题的提出

　　铁路工程建设的施工质量是涉及到运营安全的头等大事。因此,准确地检测出工程施工质量隐患是一项十分重要的工作。过去隧道衬砌和挡土墙砌筑的工程质量检测主要依靠打钻取芯进行抽样检查,这种手段一是成本高、工期长,二是随机抽样,随意性大,三是容易对被检物造成损坏。80年代以来,开始采用地质雷达探测技术对工程结构物的质量进行无损检测。通过十几年的发展,这种技术在铁路工程检测中已日臻完善。采用地质雷达探测隧道或挡土墙的衬砌厚度、密实情况,取得了良好的检测效果,为工程质量的评价和处理提供了可靠的基础资料。下面简要论述地质雷达探测测线布置、天线类型选择、资料处理的原则和资料判释依据,并引用实例说明检测效果。

　　2　测线布置的原则

　　布置测线的目的是便于对比识别和追踪雷达反射波同相轴,避免由于衬砌体厚度变化大,即角点(突变点)产生的绕射干扰。隧道测线布置:一般在边墙、拱脚和拱顶位置沿线路方向分别布置。挡土墙测线布置:一般在墙面沿水平方向布置测线。

　　3　天线频率选择的原则

　　对同一砌体来说,某一天线的频率对一定厚度的砌体探测最灵敏,称之为该天线频率的最佳检测深度。低频天线检测深度较大,但检测精度较差;高频天线检测深度较小,但检测精度较高。综合考虑并兼顾到检测深度、精度两个因素,原则上在同一测线上使用两种或两种以上频率的天线进行施测,高频天线主要解决浅部衬砌体的质量,低频天线主要解决深部衬砌体的质量。

　　4　资料处理的原则

　　野外采集的数据处理流程为:能量均衡→水平均衡→垂直滤波→时深转换等,其中滤波流程的滤波方式和菜单选取十分重要,它可极大提高资料的信噪比。在实际工作中,一个工点中滤波方式和参数的选取应仔细斟酌,反复试验。

　　5　资料判释的依据

　　根据地质雷达探测的基本原理,当两种电性差异较大介质(如砌体和围岩)的分界面为平面或近于平面时,在衬砌体表面发射和接收雷达信号,则在雷达剖面图像上大致会反映以下几种情况。

　　5.1　砌体与围岩分界面由反射原理可知,砌体与围岩的分界面在雷达图像上反映为一个连续性好、能量较强的反射波组,这是63地质雷达探测技术在铁路工程质量检测中的应用:李志顺判释砌体与围岩之间分界面的依据。其中,分界面的双程反射时间t可在雷达时间剖面图中读取,电磁波在砌体中传播的速度V可通过宽角扫描法或经验数据得到,因此,衬砌厚度h可用公式h = TV/2求得。

　　5.2　空洞当衬砌体中或回填中存在空洞时,在雷达图像上反映为“U”字(双曲线)异常,这是判释砌体或回填层中存在的空洞的依据。其中,反“U”字(双曲线)异常顶部的双程反射时间t可在雷达时间剖面图中读取,电磁波在砌体中传播得速度V可通过宽角扫描法或经验数据得到,因此空洞的顶板深度h可用公式h =TV/2求得。5.3　裂隙及不密实带当衬砌中存在裂隙、不密实带或回填不密实时,在雷达图像上一般反映为凌乱不连续的较强反射信号,这是判释裂隙及不密实带的依据。

　　6　实例

　　实例1为某铁路隧道右边墙一段采用500 MHz天线的检测资料,在0~0.55 m深度范围内为弱信号,在0.55~0.8 m深度范围内存在凌乱不连续的强反射。推断弱信号与凌乱不连续的强反射之间的界面为砌体的底界面,即衬砌厚约0.55 m;0.55~0.8 m深度范围内存在厚度约为0.25 m的不密实带。判释结果与施工单位交换意见后,得知隧道施工时超挖,0.55~0.8m深度范围内为回填不密实带。实例2为某一段铁路路肩挡土墙采用100 MHz天线的检测资料,在2.6 m深度上存在一个连续性好、能量较强的反射波组;此外,在570~580段的4 m深度范围内存在凌乱不连续的强反射,而在580~590段的0~2.6 m深度范围内为弱信号,在2.6~4 m深度范围内存在凌乱不连续的反射。根据资料判断依据,得出2.6 m深度上连续性较好、能量较强的反射波组为挡土墙与土体的界面,即挡土墙厚度为2.6 m;根据现场混凝土砌体的类型,因此,将570~580段深度2.6 m以上凌乱不连续的强反射,判释为浆砌片石中的不密实带,把深度2.6 m以下凌乱不连续的强反射判释为回填不密实带。而将580~590段深度2.6 m以上的弱信号判释为挡土墙混凝土质量良好,将2.6 m深度以下凌乱

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