探地雷达在地铁隧道工程检测中的应用

探地雷达在地铁隧道工程检测中的应用

侯晖

中铁上海工程局集团市政工程有限公司上海200331

摘要：近年来，探地雷达在地铁隧道工程检测中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。在探讨探地雷达在地铁隧道工程应用要点的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其智能化发展问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：探地雷达；地铁隧道；检测；应用

1前言

作为地铁隧道工程检测中的一项重要方面，对探地雷达的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对探地雷达应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化地铁隧道工程检测工作的最终整体效果。

2探地雷达工作原理与作用

探地雷达又称地质雷达，是一种新兴的高分辨率物探设备。在隧道工程检测中，探地雷达有效应用了现代非侵入性探测技术，即不必将传感器放入隧道检测介质内，就可以安全的在地面与地下进行各种现场数据检测操作。探地雷达由于采用了宽频带、短脉冲和高采样率，其探测分辨率高于其它地球物理探测手段，又由于采用可程序高次叠加和多波形处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。在隧道工程检测中，探地雷达的工作原理主要是借助探地雷达所产生的高频电磁波，以宽频带短脉冲形式通过天线向地下发射，并在岩层中透射，遇反射目标后返回地面，由接收天线接收。

探地雷达在隧道工程检测中的应用，其所具有的作用是十分重大的。探地雷达不但可以提高隧道工程检测的安全系数，而且有效保证了隧道工程检测数据的科学性和可靠性，这对于隧道工程的开展和进行都是极其重要的。探地雷达是现代隧道工程检测中所应用的主要科学仪器之一，探地雷达的应用对于推动隧道工程建设和工程建设行业的发展也具有深远意义。隧道工程多是在较深的地下进行施工和操作的，其危险系数自然相对较大，传统的隧道工程检测多是由技术人员深入到隧道深处，这样必然会引起安全隐患和工程事故的发生。探地雷达的运用，技术人员只需掌握和熟悉设备的操作流程，就可以在短时间内获取所需的各项数据，并且可以确保数据的全面性和准确性。

3探地雷达在隧道工程检测中应用探讨

3.1隧道衬砌结构检测

隧道工程施工中，在加固处理拱顶空洞病害泵送混凝土过程中，往往会因机械设备所造成的压力过大造成衬砌结构的破坏，如不及时进行检测与修复，必然会留下隧道工程施工安全隐患。衬砌结构经常会由于岩体受力断裂而出现小型断裂的现象，由于衬砌结构裂隙内有不同成份、不均匀的填充物，与周边围岩形成电性差异，因此具有采用地球物理探测的基础，而探地雷达则是有效实现衬砌结构检测的主要仪器之一。探地雷达有效应用了现代非侵入性探测技术，通过发射高频的电磁波，以宽频带短脉冲形式获取相应的衬砌结构小型断裂的相关检测数据，并且具有较高的准确性和真实性。如果在隧道衬砌结构的检测中，难以全面掌握小型断裂部分的位置及危害性，必然导致隧道工程在建设或使用过程中出现塌方的现象，其所造成的经济问题和社会危害是难以估量的。

3.2隧道初衬与围岩间脱空的检测

探地雷达在对隧道初衬与围岩间脱空进行检测时，主要是应用在岩层中透射的原理，遇反射目标后返回地面，由接收天线接收而获取相应的各项数据。如果隧道衬砌无缺陷，隧道初衬结构雷达波形特征，电磁波在地层同一界面中的传播是不断衰减的，然而当进入另一界面时，由于介质介电常数之间存在的差异，因此所产生的反射波也会有所变化，这种反射波的变化不是很强，但是当将其反映在雷达图像中则会观察到明显的不同。探地雷达对隧道初衬与围岩间脱空的检测，对于隧道工程施工工作的安全开展和进行是很重要的。如果隧道初衬围岩间存在脱空的现象，而在工程检测中未能及时的发现，进而制定相应的技术措施和手段，必然会影响到隧道工程施工人员的生命安全，以及整个隧道工程项目的建设进度和工程质量。在隧道工程建设中，在应用探地雷达隧道初衬与围岩间脱空的检测中一定要注意对各项数据的分析和研究，进而制定出完善、合理、科学的施工计划和方案。

4探地雷达在地铁隧道工程应用中的注意要点

探地雷达对地铁隧道下方溶洞的探测效果良好，无论溶洞是否被充填，溶洞与围岩雷达反射波组的特征都存在明显的区别，从反射波同相轴的分布特征可获取介质的分布形态，雷达波的振幅和波长特征反映了电磁波所穿透介质的电性属性，整体溶洞的雷达波形特征是被溶洞侧壁的强反射所包围的弱反射空间，或是被弱反射所包围的强反射空间，对这类反射特征的准确识别具有重要意义。

需要注意的是：

（1）探地雷达图像的识别和判读依赖于辨别各种不良地质因素的图像特征，因此对雷达图像特征的全面掌握显得尤为重要。（2）探测过程中经常会有干扰因素存在，如隧道钢架结构、钢筋网、电线等干扰源，应正确识别干扰的波形特征，排除干扰；隧道地面是否平坦，对探测结果的准确性也有一定影响。工作中应特别注意检测天线的定点和贴面，防止探测结果产生畸变。（3）提高数据处理和解释水平，使雷达波组图像对岩体构造反映清晰、真实，易于判读。探地雷达技术用于检测地铁隧道下方一定深度范围内岩体中隐含的溶洞是有效的，并且具有很高的精度，其探测效率高，速度快，成本低，抗干扰能力强，应用前景将越来越广。

5探地雷达应用技术的智能化发展

探地雷达现已被广泛应用于各类隧道工程检测中，其应用技术必须向智能化的方向发展才能符合隧道工程检测不断提出的新标准、严要求。探地雷达应用技术的智能化发展，代表着隧道工程行业技术应用的高水平阶段，是隧道工程行业传统检测技术与现代信息技术完美结合的产物。探地雷达应用技术的智能化是指以隧道工程建设项目为平台，以现代隧道工程技术系统、信息自动化为骨架的隧道工程与信息技术的综合体，是隧道工程技术应用科学发展与全面创新的必经之路。

探地雷达应用技术的智能化发展，及其辅助功能综合化和自动化的逐步实现，为隧道工程技术人员与施工人员提供了一个更为安全、方便、稳定的地下施工环境，并且进一步增强隧道工程建设高效、经济、节能的新时期特点。因此，探地雷达应用技术的智能化发展必然受到世界范围内的重视，并逐渐成为隧道工程领域中的一个新的技术应用类型，而被应用于更为广泛的领域。

目前，国内隧道工程建设行业对于先进科学技术的应用逐渐呈现出全方位、多角度、立体化的发展趋势，并正处于与世界隧道工程行业先进技术的融合和交汇过程中，必将得到进一步的发展与完善，基本满足现阶段我国隧道工程行业对于新技术、新设备的要求。但是，隧道工程检测技术管理人员切不可固步自封，在积极应用探地雷达、地下探测仪等先进仪器的同时，还要坚持发扬与时俱进的创新精神，不断对现有的隧道工程检测技术进行全面的改革与创新，以促进我国隧道工程建设行业的全面、健康、和谐、稳定发展。

6结语

综上所述，加强对探地雷达在地铁隧道工程检测中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的地铁隧道工程检测过程中，应该加强对探地雷达关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

［1］周立军，董荣伟，徐波，等．探地雷达在城市地质调查中的应用［J］．工程地球物理学报.2016（10）：60-62.

［2］邱祖林，缪晓图．南京地铁三号线地质环境特征与地质灾害防治［J］．地质学刊.2017（01）：115-116.