摘要：本文依托ST隧道施工過程中的監控和檢測工作，應用探地雷達方法對隧道襯砌質量進行系統分析、處理，總結出了一些新的探地雷達檢測隧道典型圖像，為類似的工程檢測提供一個實用的參考及借鑒。
　　關鍵詞：隧道襯砌；地質雷達；無損檢測
　　1.引言
　　地質雷達是采用高頻——超高頻電磁波檢測地下介質的地質特征，對不同巖性分布和對不可見目標或地下界面進行掃描，以確定其內部結構形態或位置的電磁波技術。其探測原理是高頻電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度和波形將隨所通過介質的電性差異及集合形態而變化。通過這一原理，可采用探地雷達發現隧道襯砌質量問題，初期支護中，錨桿支護、噴射混凝土支護和現場量測是“新奧法”施工的三大支柱，初期支護和二襯混凝土共同承擔荷載。襯砌質量的好壞，錨桿、鋼支架缺失與否，直接關系到隧道的安全性是否可靠，以及將來的運行能否得到保障。
　　從現有文獻及國內外對隧道研究現狀看，目前好多專家、學者主要將雷達應用于對已有的運營隧道病害檢測中，已形成了一些共識性的規律，但不同的專家學者間仍存有不少爭議，例如利用雷達波對于混凝土厚度界面層的劃分以及一些物質的介電常數等，目前對雷達襯砌檢測圖像識別方面的研究成果還較少。
　　本文結合雷達圖像特征，從初期支護、二襯、災害地質等幾個方面。分析造成質量缺陷的原因，并對缺陷雷達圖像的特征進行了說明。
　　2.ST隧道概況
　　河南LN高速公路某段設置一隧道ST隧道，該隧道為分離式隧道，左右路線間距24m，隧道軸線間距35.6m，左隧道長1968m，右隧道全長2079m。
　　3.探地雷達初襯圖像識別
　　3.1.襯砌不密實的識別
　　圖3.1中左側是初襯不密實缺陷偽彩圖，右側是初期對應的一個波形圖，波形雜亂，相位幅值異常。可以看出背后混凝土不密實，其波形圖不完整，變化比較大。由于不密實缺陷處的空隙小且連續，給后期處理帶來麻煩，單純的注漿法往往難以達到預期效果。
　　                                  
　                                                   　圖3.1拱頂襯砌不密實典型雷達圖
　　3.2.空洞的識別
　　塌方回填造成的空洞缺陷如圖3.2，雷達波形程典型雙曲線反應。對小規模的塌方（塌方高1m左右）處理要求和超挖相同，如果用漿砌片石填充，要求片石豎向擺放，用擠漿法施工，保證砂漿飽滿，不允許片石橫向擱置或用灌漿法、干砌施工，否則片石間隙不能充填混凝土，造成不密實缺陷。
　　                        
　　                                                                         圖3.2二襯后的空洞典型雷達圖
　　3.3支護鋼架、鋼筋網的識別
　　Ⅴ級圍巖、局部Ⅳ級圍巖或大的塌方、溶洞段，需要采用鋼筋網或鋼拱架作為初期支護，加強襯砌的承載能力。鋼筋網和鋼拱架的數量直接影響數量的安全，因此需要對數量和位置進行檢測。
　　（1）鋼筋網一般采用φ8mm的圓鋼，綁扎成網格20cm×20cm、面積1.0m×1.2m大小的網片，用于對超挖、塌方段的處理，必要時多塊鏈接使用。
　　經鋼筋網雷達圖像進行分析，鋼筋變形為尖銳的拋物線形態，信號能量強，可以直觀地統計出鋼筋數量。
　　                           
　　                                                                    圖3.3等距離鋼拱架雷達反射圖
　　Fig.3.3radarreflectionmapofequidistancesteel-stent
　　（2）鋼拱架一般分為兩種，一是采用不小于16＃的工字鋼（或16B型槽鋼）制作，二是采用4根φ22mm的螺紋鋼做主筋，制成15cm×15cm的柵格拱架。鋼拱架分拱墻局部設置和全環設置兩種情況。在隧道拱部和邊墻安置鋼拱架，稱為拱墻局部設置，拱部、邊墻和仰拱都安置鋼拱架，稱為全環設置。
　　圖3.3是二襯施工結束后的鋼拱架雷達檢測圖。鋼拱架之間距離分別是1.0m（Ⅳ級圍巖）和0.5m（Ⅴ級圍巖），排列整齊，表現為拋物線形狀，但是寬度和幅度遠遠大于鋼筋的反映。右側起第7根鋼拱架前混凝土不密實。圖像中襯砌混凝土厚度難以確定，可以先確定鋼拱架處的混凝土厚度，再加上鋼拱架的厚度來計算混凝土襯砌厚度。
　　隧道洞口或特殊地段需要設置鋼筋混凝土襯砌，一般采用φ12mm的螺紋鋼，制成25cm×25cm的鋼筋網，安置于二襯混凝土中，形成鋼筋混凝土襯砌。
　　鋼筋混凝土襯砌中的大片鋼筋分布表明右側襯砌混凝土中由于存在鋼筋造成強烈反射，信號反映明顯。素混凝土加鋼拱架襯砌設計能明顯區別出來，其襯砌混凝土與圍巖界面也清晰。兩段不同襯砌的界面十分明顯。
　　4.探地雷達二襯圖像識別
　　圖4.1是二襯內無鋼筋情況下的典型圖，由于二襯中沒有金屬對雷達的反射，所以可以看清楚初期支護的鋼支架圖像。及不同層之間的界面，如圖所示。
　　                      
　　                                                            圖4.1二襯內無鋼筋情況下的典型雷達圖（500M）
　　Fig.4.1Typicalradarmapofwithoutsteelinthelining(500M)
　　5管道鋪設影響
　　由于隧道功能的需要，在施工中必然預留一些管道，所以在雷達信號解釋處理要分清預留管道圖像，避免誤識為空洞。下面幾幅圖片是不同深度位置的預留管圖像。
　　                 
　　                                                                   圖5.1不同深處預留管的雷達典型圖
　　6小結
　　本章利用雷達結合實際隧道工程，在現場做了大量試驗，收集了眾多的數據，通過分析處理，得出如下幾點結論：
　　（1）根據現場對照發現，雷達圖像中的空洞長度一般為實際大小1/2～1/3，這主要受天線行走速度及雷達設計參數影響；在具體判定空洞大小時，對于初襯的厚度可參照鋼支架間距加以分析。
　　（2）通過現場實際積累，總結了襯砌缺陷、支護鋼架、鋼筋網片、光爆效果、防水掛板，以及塌方、溶洞、欠挖、回填、管道和裂隙水的雷達識別方法，對今后隧道研究具有一定的理論借鑒意義和重要的工程參考價值。
　　參考文獻:
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