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【摘 要】隧道砼结构的检查手段经历了从破坏性检查到无损检测的发展过程。随着高频电磁波理论技术的快速发展和广泛应用，大家越来越注重对无损检测技能的研讨。探地雷达技术是上个世纪七十年代随着高频电磁波应用于同无损检测而发展起来的一门新技能。
【关键词】砼；无损检测；隧道衬砌；工程实例
一、绪论
1.1隧道硅结构检测的重要性
随着中国现代化建设的不断深化，公路建设正以前所未有的速度进行，尤其是西部大开发战略的进一步深化，原有公路已不能满足经济发展的需求，公路运输是经济发展的大动脉、新公路的建设显得尤为重要，隧道施工是公路建设中的关键工程。在隧道施工过程中，地质条件复杂多变，施工环境差，若施工工艺不标准、工序不严谨，就极易导致隧道衬砌厚度不足、衬砌与围岩间的充填不密实，甚至呈现空洞、渗漏水等严重质量问题。有些隧道在施作衬砌之前并没有对边部围岩进行勘察，而边部存在的断层和隐伏的溶洞等地质灾害是公路隧道建设的隐患。若不探测出这些地质灾害并加以处理，一旦隧道的防水体系遭到损坏，其后果是无法想象。这类事故的发生也不泛其例，在中国上海地铁四号线越江隧道渗水事故即是因为隧道防水体系遭到了破坏，后果对上海的交通造成了严重影响，多条公交线路为此改道和缩线，一些隧道禁止机动车通行，造成了重大经济损失。这些年国家建设部加大了工程质量检查的力度。隧道砼结构的检测也不例外，以检查来监督和提高施工中的作业质量。
1.2隧道破结构检测发展历史及现状
最早的隧道检查手法是用钻孔探测衬砌的厚度和空洞，这种办法比较直观，但不免对隧道衬砌结构造成损害，特别是使隧道衬砌的防水体系遭到损坏，形成质量隐患。而且这种检查方法速度慢，数量少，一般都是凭直观感觉判断，易造成误差。少数抽样也不能反映隧道砼结构的整体质量。因为损伤性检查手段存在众多缺点，人们开始了砼结构无损检测技术的探究与研讨，多种类型的无损检测开始应用于砼结构的质量检查。这些方法归纳起来指使用声、光、电、磁和射线等技术，检查的目的是推定混凝土强度、密实度、均匀度以及存在的缺陷等。与有损检查比较，无损检测具有仪器简单、操作便利、费用较低、不破坏结构、可重复测验等优点。无损检测办法包括回弹法、垂直反射法、浅层地震法、超声波法以及这些年发展起来并得到广泛应用的探地雷达法。每种检测方法都有各自的优点，同时也有各自的缺点。
二.探地雷达用于隧道检测的发展前景
雷达技能用于地下，是一项很早就提出的课题。但是，也只是在高频微电子技能以及计算机技能敏捷发展的20世纪后期，此项技能才取得突破性发展。现在开发的探地雷达不仅在勘探配备方面高度集中了近代电信技能成果而取得极大的改善，其使用领域也已由低损耗地质介质向较深的有耗地下区域敏捷延拓。
与雷达技能类似，探地雷达也是使用宽频带时域电磁脉冲波的反射探豁意图体，只是它的频率低于前者，并且是从地上向地下发射电磁波来完成勘探的意图。
随着仪器信噪比的大大提高和数据处理技能的使用，70年代以后，探地雷达的实践使用范围敏捷扩展，其中有：石灰岩区域采石场的探侧，淡水和沙漠区域的探侧，工程地质勘探；煤矿井勘探，泥炭查询：放射性废料处理查询，以及地上和钻孔雷达用于地质构造填图、水文地质查询、地基和路途下空洞及裂缝查询、埋设物勘探、塘坝、隧道、堤岸、古墓遗址探查等。
理论研讨方面，目前仍相对地集中在信号处理上，这是由于探地雷达所接纳的信号十分复杂。
脉冲在经过地下介质的过程中，由于介质的物性和几何性质的不均一性，波形和波幅将发作较大的改变，而脉冲余振、天线方向图形、天线的地表混合程度、体系内部的干拢、地下介质的不均匀、反射面不光滑等导致的辐射效率、散射的改变以及剖面旁侧的绕射等干扰，均使实时记载图画复杂化，当时的信号处理还停留在地震材料处理技能的学习和移植上，电磁波实践传达特性需求雷达材料处理在相当程度上有别于弹性波的办法。
三.隧道衬砌质量检测
3.1工程概况
二○一二年十二月对某运营高速公路隧道的衬砌质量进行无损检测， 目的是检测二衬结构的厚度以及衬砌背后空洞分布情况。 根據本次检测隧道的具体情况， 按照规范要求，分别在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙内布设 了5 条雷达纵向测线，进行全线检测.
3.2检测内容及标准
检测内容： 检测二次衬砌厚度是否满足设计要求及其背部是否存在空洞； 检测标准： （1）《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009，（2）《公路隧道设计规范》JTG D70-2004，（3）《公路工程质量检验评定标准：土建工程》JTG F80/1-2004，（4）《铁路隧道村砌质量无损检测规程》TB 10223-2004/ J341-2004。
3.3检测仪器设备基本原理
本次检测探地雷达的原理是：向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波传播的过程中遇到不同电磁性介质分界面时，一部分能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量透过界面继续传播，再次遇到界面时，又产生反射波返回地面。接收到反射波并利用所带信息加以分析，就可获得被探测介质的层厚、密实性等物理量。
二次衬砌混凝土一般其内部介质相对均匀，其混凝土与初期支护或围岩之间具有一定的电性差异，这就为检测其厚度提供了条件。实际工作中，由于测试现场各种因素的影响，造成了混凝土与初期支护或围岩的反射界面不清楚，因此需要对数据进行处理，滤掉各种杂波影响，以使其界面更清晰，便于解译。
通过同相轴追踪可以测定各介质反射层的反射波旅行时T。根据地下介质的电磁波速V和反射波旅行时T，由以下公式可计算目的层的深度h：
式中h为目的层的深度，x为发射天线和接收天线的间距，V值为介质中的电磁波速度。
地质雷达可在隧道表面以扫描的方式进行无损探测，如同沿测线垂直于衬砌表面切一剖面，观察其内部情况。因空气与混凝土或围岩的介电常数差异较大，所以雷达图像对空洞或较大空隙一般反映都较明显。
3.5结论和建议
用探地雷达做隧道质量检测是一项较为成熟的技术，目前在国内得到大量应用。
可以说，雷达方法是隧道检测最有效和快速的方法.用探地雷达法进行隧道质量检测，可以检测衬砌厚度以及衬砌背部的缺陷等。用雷达做隧道质量检测时，要根据检测需要选择合适的天线，一般选择的天线频率范围是 400～900 兆天线，探测深度可以达到 3～4 米，基本可以达到探测混凝土厚度和背部空洞的目的。根据现场检测记录，结合设备配备的处理软件，分析检测结果。
结束语
地质雷达无损检测技术在公路隧道衬砌质量检测中已得到广泛应用，检测技术关键在于天线频率的选择、介质介电常数的标定、图像软件的分析等。地质雷达技术近年来虽然得到了重大发展，但雷达测试的精度、天线频率的选择以及地质雷达的校准等方面均需要进一步深入研究。
参考文献：
[1]李多田. 基于小波分析的结构无损检测的应用研究[D].安徽理工学，2008.
[2]周道传. 地质雷达检测砼结构性能的试验研究及应用[D].郑州大学，2006.
[3]王山山. 基于振动理论的水工结构无损检测技术研究[D].河海大学，2005.
[4]李明. 山岭隧道与地下工程健康评价理论研究及应用[D].西南交通大学，2011.
[5]李波. 超声回弹综合法检测混凝土强度试验研究[D].西安理工大学，2010.
[6]田迎春. 钢结构无损检测的动力学方法研究[D].河北农业大学，2002.
【关键词】砼；无损检测；隧道衬砌；工程实例
一、绪论
1.1隧道硅结构检测的重要性
随着中国现代化建设的不断深化，公路建设正以前所未有的速度进行，尤其是西部大开发战略的进一步深化，原有公路已不能满足经济发展的需求，公路运输是经济发展的大动脉、新公路的建设显得尤为重要，隧道施工是公路建设中的关键工程。在隧道施工过程中，地质条件复杂多变，施工环境差，若施工工艺不标准、工序不严谨，就极易导致隧道衬砌厚度不足、衬砌与围岩间的充填不密实，甚至呈现空洞、渗漏水等严重质量问题。有些隧道在施作衬砌之前并没有对边部围岩进行勘察，而边部存在的断层和隐伏的溶洞等地质灾害是公路隧道建设的隐患。若不探测出这些地质灾害并加以处理，一旦隧道的防水体系遭到损坏，其后果是无法想象。这类事故的发生也不泛其例，在中国上海地铁四号线越江隧道渗水事故即是因为隧道防水体系遭到了破坏，后果对上海的交通造成了严重影响，多条公交线路为此改道和缩线，一些隧道禁止机动车通行，造成了重大经济损失。这些年国家建设部加大了工程质量检查的力度。隧道砼结构的检测也不例外，以检查来监督和提高施工中的作业质量。
1.2隧道破结构检测发展历史及现状
最早的隧道检查手法是用钻孔探测衬砌的厚度和空洞，这种办法比较直观，但不免对隧道衬砌结构造成损害，特别是使隧道衬砌的防水体系遭到损坏，形成质量隐患。而且这种检查方法速度慢，数量少，一般都是凭直观感觉判断，易造成误差。少数抽样也不能反映隧道砼结构的整体质量。因为损伤性检查手段存在众多缺点，人们开始了砼结构无损检测技术的探究与研讨，多种类型的无损检测开始应用于砼结构的质量检查。这些方法归纳起来指使用声、光、电、磁和射线等技术，检查的目的是推定混凝土强度、密实度、均匀度以及存在的缺陷等。与有损检查比较，无损检测具有仪器简单、操作便利、费用较低、不破坏结构、可重复测验等优点。无损检测办法包括回弹法、垂直反射法、浅层地震法、超声波法以及这些年发展起来并得到广泛应用的探地雷达法。每种检测方法都有各自的优点，同时也有各自的缺点。
二.探地雷达用于隧道检测的发展前景
雷达技能用于地下，是一项很早就提出的课题。但是，也只是在高频微电子技能以及计算机技能敏捷发展的20世纪后期，此项技能才取得突破性发展。现在开发的探地雷达不仅在勘探配备方面高度集中了近代电信技能成果而取得极大的改善，其使用领域也已由低损耗地质介质向较深的有耗地下区域敏捷延拓。
与雷达技能类似，探地雷达也是使用宽频带时域电磁脉冲波的反射探豁意图体，只是它的频率低于前者，并且是从地上向地下发射电磁波来完成勘探的意图。
随着仪器信噪比的大大提高和数据处理技能的使用，70年代以后，探地雷达的实践使用范围敏捷扩展，其中有：石灰岩区域采石场的探侧，淡水和沙漠区域的探侧，工程地质勘探；煤矿井勘探，泥炭查询：放射性废料处理查询，以及地上和钻孔雷达用于地质构造填图、水文地质查询、地基和路途下空洞及裂缝查询、埋设物勘探、塘坝、隧道、堤岸、古墓遗址探查等。
理论研讨方面，目前仍相对地集中在信号处理上，这是由于探地雷达所接纳的信号十分复杂。
脉冲在经过地下介质的过程中，由于介质的物性和几何性质的不均一性，波形和波幅将发作较大的改变，而脉冲余振、天线方向图形、天线的地表混合程度、体系内部的干拢、地下介质的不均匀、反射面不光滑等导致的辐射效率、散射的改变以及剖面旁侧的绕射等干扰，均使实时记载图画复杂化，当时的信号处理还停留在地震材料处理技能的学习和移植上，电磁波实践传达特性需求雷达材料处理在相当程度上有别于弹性波的办法。
三.隧道衬砌质量检测
3.1工程概况
二○一二年十二月对某运营高速公路隧道的衬砌质量进行无损检测， 目的是检测二衬结构的厚度以及衬砌背后空洞分布情况。 根據本次检测隧道的具体情况， 按照规范要求，分别在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙内布设 了5 条雷达纵向测线，进行全线检测.
3.2检测内容及标准
检测内容： 检测二次衬砌厚度是否满足设计要求及其背部是否存在空洞； 检测标准： （1）《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009，（2）《公路隧道设计规范》JTG D70-2004，（3）《公路工程质量检验评定标准：土建工程》JTG F80/1-2004，（4）《铁路隧道村砌质量无损检测规程》TB 10223-2004/ J341-2004。
3.3检测仪器设备基本原理
本次检测探地雷达的原理是：向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波传播的过程中遇到不同电磁性介质分界面时，一部分能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量透过界面继续传播，再次遇到界面时，又产生反射波返回地面。接收到反射波并利用所带信息加以分析，就可获得被探测介质的层厚、密实性等物理量。
二次衬砌混凝土一般其内部介质相对均匀，其混凝土与初期支护或围岩之间具有一定的电性差异，这就为检测其厚度提供了条件。实际工作中，由于测试现场各种因素的影响，造成了混凝土与初期支护或围岩的反射界面不清楚，因此需要对数据进行处理，滤掉各种杂波影响，以使其界面更清晰，便于解译。
通过同相轴追踪可以测定各介质反射层的反射波旅行时T。根据地下介质的电磁波速V和反射波旅行时T，由以下公式可计算目的层的深度h：
式中h为目的层的深度，x为发射天线和接收天线的间距，V值为介质中的电磁波速度。
地质雷达可在隧道表面以扫描的方式进行无损探测，如同沿测线垂直于衬砌表面切一剖面，观察其内部情况。因空气与混凝土或围岩的介电常数差异较大，所以雷达图像对空洞或较大空隙一般反映都较明显。
3.5结论和建议
用探地雷达做隧道质量检测是一项较为成熟的技术，目前在国内得到大量应用。
可以说，雷达方法是隧道检测最有效和快速的方法.用探地雷达法进行隧道质量检测，可以检测衬砌厚度以及衬砌背部的缺陷等。用雷达做隧道质量检测时，要根据检测需要选择合适的天线，一般选择的天线频率范围是 400～900 兆天线，探测深度可以达到 3～4 米，基本可以达到探测混凝土厚度和背部空洞的目的。根据现场检测记录，结合设备配备的处理软件，分析检测结果。
结束语
地质雷达无损检测技术在公路隧道衬砌质量检测中已得到广泛应用，检测技术关键在于天线频率的选择、介质介电常数的标定、图像软件的分析等。地质雷达技术近年来虽然得到了重大发展，但雷达测试的精度、天线频率的选择以及地质雷达的校准等方面均需要进一步深入研究。
参考文献：
[1]李多田. 基于小波分析的结构无损检测的应用研究[D].安徽理工学，2008.
[2]周道传. 地质雷达检测砼结构性能的试验研究及应用[D].郑州大学，2006.
[3]王山山. 基于振动理论的水工结构无损检测技术研究[D].河海大学，2005.
[4]李明. 山岭隧道与地下工程健康评价理论研究及应用[D].西南交通大学，2011.
[5]李波. 超声回弹综合法检测混凝土强度试验研究[D].西安理工大学，2010.
[6]田迎春. 钢结构无损检测的动力学方法研究[D].河北农业大学，2002.