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892023年12月上 第23期 总第419期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview1雷达无损检测1.1检测仪器采用美国（GSSI）制造的SIR-4000型地质雷达，及400MHz、900MHz 屏蔽天线；中国电波传播研究所生产的LTD 2000型地质雷达，及400MHz、900MHz 屏蔽天线，检测隧道衬砌质量。
1.2检测原理地质雷达工作原理如图1所示。
图1 地质雷达工作原理图1.3检测内容地质雷达法主要针对衬砌背后空洞、脱空、不密实、欠厚及钢筋和钢拱架分布不均等缺陷进行扫描检测[1]。
1.4注意事项（1）现场踏勘。
在检测前，应进一步对隧道现场进行确认，在资料收集的基础上，对待检隧道进行现场踏勘，主要包括查验收集到的资料是否真实准确、检测里程是否满足检测条件、记录待检段落内对检测工作有影响的环境干扰因素，为数据分析处理提供参考依据。
通过对现场的踏勘资料分析，针对各种不利因素制定相应的解决措施，将这些不利因素的影响降到最低。
与现场对接，确定待检隧道具体里程位置，若发现待检隧道内有妨碍检测车通行的情况，督促现场进行清除障碍工作，确定待检隧道电磁波波速标定位置[2]。
（2）介电常数（r ε）的确定。
通过对已知厚度的部位（隧洞口）标定，确定适合隧道二衬混凝土的相对介电常数r ε值，r ε值在8.0～9.0范围。
1.5检测成果1.5.1混凝土厚度的检测混凝土与围岩间会存在明显的反射层，可以利用反射层探明二衬混凝土的厚度。
1.5.2二衬缺陷及衬砌背后缺陷在混凝土内存在不密实以及背后存在空洞（脱空）时，根据地质雷达剖面图上反映的信息进行判断。
《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004）中涉及“不密实”的内容，“衬砌混凝土背后存在不密实时地质雷达剖面图上的波形杂乱，同相轴呈绕射弧形，且不连续较分散”。
检测人员在实际检测中发现，不密实分不同的类型，经打孔、取芯验证，将“不密实”细分为“衬砌内部不密实”和“衬砌背后不密实”两类[3]。
隧道衬砌及路基质量第三方检测汇报材料三、检测方法及频率3.1 隧道衬砌无损检测：3.1.1隧道衬砌按100%做无损检测。
3.1.2根据铁道部《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004J341-2004）和《关于开展隧道衬砌等铁路工程质量第三方检测的通知》）（铁建设[2011]172号）要求，隧道衬砌采用的检测方法有地质雷达法、回弹法及钻芯取样检测。
3.1.3隧道衬砌厚度、背后回填密实度、钢筋钢架分布检测采用地质雷达法布置6条测线进行全隧检测。
3.1.4 隧道衬砌混凝土强度采用回弹法检测，每一百米10测区，检测不合格的进行钻芯取样检测验证。
3.2 路基填筑检测3.2.1路基填筑检测按工程总量的10%进行抽检。
3.2.2路基填筑检测三指标控制，分别为压实系数K、地基系数K30和动态变形模量Evd。
3.2.3 基床以下路堤。
区间正线路基沿线路纵向连续长度每100m、站场路基折合正线双线每100m，每压实层抽样检验压实系数6点，其中：区间正线路基左、右路基边线1m处各2点，路基中部2点。
每填高约90cm抽样检验地基系数K30 4点，其中：区间正线路基距路基边线2m处左、右各1点，路基中部2点。
3.2.4 基床表层以下过渡段。
每过渡段每压实层抽样检验压实系数3点，其中距路基两侧填筑级配碎石边线1m左、右处各1点，路基中部1点。
每填高约30cm抽样检验动态变形模量3点，其中1点应靠近桥台或横向结构物边缘处；每填高约60cm抽样检验地基系数2点，其中距路基填筑级配碎石边线2m处1点，路基中部1点。
4.2.5基床表层。
区间正线路基沿线路纵向连线长度每100m、站场路基折合正线双线每100m，每压实层抽样检验动态变形模量和压实系数各6点，其中区间正线路基左、右距路基边线1.5m处各2点，路基中部2点；抽样检验地基系数K30 4点，其中区间正线路基左、右距路基边线1.5m处各1点，路基中部2点。
3.3 路基挡土墙检测：3.3.1 路基挡墙按100%进行检测。
隧道工程质量验收的标准有哪些隧道工程是交通基础设施建设中的重要组成部分，其质量直接关系到交通安全和运营效率。
为了确保隧道工程的质量，需要遵循一系列严格的验收标准。
以下将详细介绍隧道工程质量验收的主要标准。
一、隧道工程的总体要求1、隧道的位置、长度、坡度、横断面尺寸等应符合设计要求。
2、隧道的线形应顺畅，不得出现明显的扭曲、突变等情况。
3、隧道的进出口应与周边地形、地貌相协调，排水系统应完善，防止雨水倒灌。
二、隧道衬砌质量验收标准1、衬砌混凝土的强度应符合设计要求，通过现场取样试验进行检测。
2、衬砌的厚度必须满足设计规定，使用无损检测设备或钻孔抽检等方法进行测量。
3、衬砌表面应平整、光洁，不得有蜂窝、麻面、裂缝等缺陷。
4、衬砌的防水性能要良好，不得有渗漏现象。
通过观察、水压试验等方法进行检验。
三、隧道支护结构验收标准1、初期支护的锚杆、锚索的长度、间距、抗拔力等应符合设计要求。
2、钢拱架、格栅拱架的安装位置、间距、连接质量要达标。
3、喷射混凝土的厚度、强度和粘结性能应满足规范。
四、隧道防排水工程验收标准1、防水板的铺设应平整、无破损，焊接质量可靠。
2、止水带、止水条的安装位置准确，固定牢固，接头处理符合要求。
3、排水盲管的布置、坡度和通水性能要符合设计，确保隧道内的积水能够及时排出。
五、隧道通风与照明工程验收标准1、通风设备的型号、数量、安装位置应符合设计，通风效果要达到规定的标准。
2、照明灯具的亮度、均匀度、布置间距等应满足隧道行车安全的要求。
六、隧道监控量测验收标准1、监控量测方案应合理，测点布置、测量频率符合规范。
2、量测数据应准确、完整，对隧道变形、受力等情况的分析和判断应科学合理。
七、隧道附属设施验收标准1、紧急电话、消防设施、安全标识等应齐全、有效。
2、电缆沟、边沟等附属设施的尺寸、位置、坡度等应符合设计。
八、隧道施工资料验收标准1、施工过程中的各种记录、报告应齐全，包括地质勘察资料、施工方案、原材料检验报告、隐蔽工程验收记录等。
公路隧道衬砌质量无损检测技术规程1范围本标准规定了公路隧道衬砌质量无损检测方法。
本标准适用于山西省境内公路隧道衬砌施工过程、工程验收及运营维护的质量检测。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
JTG F60-2009公路隧道施工技术规范JGJ/T23-2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程3术语和定义3.1地质雷达法借助空间探测雷达原理，使用仪器向被探测物体（地质体、建筑物等）发射高频电磁波束，通过观测研究反射电磁波的时间滞后及强弱特征，来研究地质体的电磁勘探法。
3.2声波反射法利用激振声波信号，实测加速度或速度响应曲线，依据波动理论进行分析，评价锚杆锚固质量的无损检测方法。
3.3介电常数介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，在相同的原电场中某一介质中的电容率与真空中的电容率的比值即为介电常数。
3.4相对介电常数介质相对于真空的介电常数。
3.5采样率每个采样周期的采样点数。
3.6采样间隔相邻采样点间的采样时间间隔。
3.7时窗信号采集的时间范围。
3.8直达波由信号发射端直接传播到接收端的波。
3.9有效异常检测目标体产生的异常。
3.10干扰异常检测目标体以外的其他因素引起的异常。
3.11二度体具有一定走向，且沿走向方向变化不明显的目标体。
3.12三度体没有明显走向的不规则目标体，是三维空间函数。
3.13锚杆锚固岩体、维护围岩稳定的杆系状结构物。
本标准中所涉及的锚杆均指系统锚杆。
3.14频率域以频率作为变数对振动所进行的研究。
3.15锚固段通过粘结材料或机械装置将锚杆与周围介质锚固的部分。
3.16自由段利用弹性伸长将拉力传递给锚固体，且运行期内能够适应设计范围内的拉力变化以及伸缩和弯曲变形的杆体部分。
3.17锚固密实度锚杆孔中填充粘结物的密实程度，一般用锚杆孔中有效锚固长度占锚杆设计长度的百分比来评价。
隧道衬砌质量检测技术规程
以下是关于隧道衬砌质量检测的一般技术规程：
1. 衬砌材料检测：
- 材料外观：检查衬砌材料表面是否有明显的裂缝、缺陷、变形等。
- 尺寸精度：测量衬砌块的尺寸，检查其是否符合设计要求。
- 抗压强度测试：进行抗压强度试验，检测衬砌材料的承载能力。
- 其他特殊检测：根据具体的材料特性，进行相应的特殊检测，如耐腐蚀性能测试等。
2. 衬砌施工质量检测：
- 衬砌安装质量：检查衬砌块的安装情况，包括对齐、垂直度等。
- 衬砌接缝检测：检查衬砌接缝的密封性和粘结强度。
- 衬砌缺陷检测：通过无损检测方法，检查衬砌中的裂缝、空洞等缺陷。
- 衬砌厚度检测：使用超声波或其他方法测量衬砌厚度，确保符合设计要求。
3. 衬砌结构和稳定性检测：
- 衬砌结构稳定性评估：通过工程测量和数值模拟等方法，评估衬砌结构的稳定性。
- 衬砌变形监测：使用变形监测设备，检测和记录衬砌的变形情况。
- 渗水检测：检测衬砌存在的渗水情况，评估衬砌的抗渗性能。
4. 其他相关检测：
- 地下水位监测：监测隧道周围地下水位的变化，评估对衬砌稳定性的影响。
- 土压力监测：监测土体对衬砌的压力变化，评估衬砌的抗土压能力。
- 地震影响评估：评估衬砌在地震作用下的安全性能。
需要注意的是，以上是一般的技术规程，具体的隧道衬砌质量检测技术规程应根据不同的项目、地质条件、设计要求等情况进行调整和补充。
在实际工程中，应遵循相应的国家标准、技术规范和工程实施方案。
隧道混凝土衬砌内部缺陷的检测内容
隧道混凝土衬砌内部缺陷的检测内容包括：
1. 空洞和虚拟龟裂检测：通过声音透射、超声波、雷达或地震等方法来检测混凝土内部的空洞和虚拟龟裂。
2. 锈蚀和腐蚀检测：使用电化学测量或电位扫描等方法检测混凝土表面或内部的金属锈蚀和腐蚀情况。
3. 渗水检测：使用压力测试、漏水检测或电子感应法等方法检测混凝土的渗水情况。
4. 内部裂缝检测：通过X射线、红外线成像或激光扫描等方法来检测混凝土内部的裂缝情况。
5. 弯曲和变形检测：使用倾斜计、测距仪或位移传感器等方法来检测混凝土的弯曲和变形情况。
6. 混凝土质量检测：包括混凝土密度、孔隙度、抗压强度等的检测。
7. 混凝土粘结力检测：通过剪切测试、拉伸测试或粘结强度测试等方法来检测混凝土与其他材料的粘结力。
这些检测内容有助于评估混凝土衬砌内部的质量和完整性，以及对其进行必要的维修和保养。
隧道衬砌质量检测白雪冰孔祥春一、工程概况北京鑫衡运科贸有限责任公司工程检测部于二○○五年三月十一日至二十一日对某公路隧道的衬砌，进行无破损法检测，目的是检测二衬结构的厚度、衬砌内部及背后缺陷分布情况。
因本次检测的具体情况，经业主单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设5条雷达纵测线，进行全线检测.二、工程地质、水文地质概况隧道东线出口段K79+816~K82+816段3000m、续建段K74+280~K75+180段900米以及西线YK73+835~78+335段4500米隧道穿越地段岩性以含绿色矿物混合花岗岩和混合片麻岩为主，间夹蚀变闪长岩，霏细岩及花岗伟晶岩脉。
以上三段隧道共穿越大小断层13条，围岩类别变化频繁，地质结构复杂、通风排烟困难、岩爆频繁是本工程的特点和难点。
三、检测内容及标准1、检测内容：(1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌内部及背后缺陷；(2)初衬内部及背后缺陷；2、检测标准:(1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98；(2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97；(3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002；四、测线的位置测线共五条，纵向布置在隧道衬砌表面，具体见以下示意图。
五、检测仪器设备基本原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。
脉冲波旅行时间为T。
当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。
雷达系统的基本部分如下图：电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
隧道衬砌质量检测
白雪冰孔祥春
一、工程概况
北京鑫衡运科贸有限责任公司工程检测部于二○○五年三月十一日至二十一日对某公路隧道的衬砌，进行无破损法检测，目的是检测二衬结构的厚度、衬砌内部及背后缺陷分布情况。
因本次检测的具体情况，经业主单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设5条雷达纵测线，进行全线检测.
二、工程地质、水文地质概况
隧道东线出口段K79+816~K82+816段3000m、续建段K74+280~K75+180段900米以及西线YK73+835~78+335段4500米隧道穿越地段岩性以含绿色矿物混合花岗岩和混合片麻岩为主，间夹蚀变闪长岩，霏细岩及花岗伟晶岩脉。
以上三段隧道共穿越大小断层13条，围岩类别变化频繁，地质结构复杂、通风排烟困难、岩爆频繁是本工程的特点和难点。
三、检测内容及标准
1、检测内容：
(1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌内部及背后缺陷；
(2)初衬内部及背后缺陷；
2、检测标准:
(1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98；
(2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97；
(3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002；
四、测线的位置
测线共五条，纵向布置在隧道衬砌表面，具体见以下示意图。
五、检测仪器设备基本原理
地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。
脉冲波旅行时间为T。
当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。
雷达系统的基本部分如下图：
电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：
1. 电磁脉冲波旅行时
v z v x z t 2422≈+=
式中：z —勘查目标体的埋深； x —发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X 可忽略）；v —电磁波在介质中的传播速度。
2. 电磁波在介质中的传播速度
r r r c c v εμε≈=
式中 c —电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns ）;r ε—介质的相对介电常数，r μ—介质的相对磁导率（一般r μ1≈）
3. 电磁波的反射系数
电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：
2
122122
112221122)()()
()(εεεεμεμεμεμε+-≈
+-=
r
孤立体
地层
式中r — 界面电磁波反射系数；1ε—第一层介质的相对介电常数；2ε—第二层介质的相对介电常数。
4. 地质雷达记录时间和勘查深度的关系
t c vt z r
⋅⋅==
ε2121 式中z — 勘查目标体的深度；t — 雷达记录时间。
测试方法：
由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。
此次检测的有效深度在3米以内，查找空洞、不密实体和脱空等，由于二衬，初衬及围岩的介电常数不同，且变化较大，选择500M 天线是适宜的。
综合场地的特点，我们选择CUII 主机,500兆屏蔽天线.采样频率为7300,样点数为480,65ns 的采集时窗，自动迭加，时间触发测试方式，时间间隔为0.1～0.3秒。
六、数据处理和解释
探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录，以波形或灰度显示探测雷达剖面图。
地质雷达探测
资料的解释包括两部分内容，一为数据处理，二为图象解释。
由于地下介质相当于一个复杂的滤波器，介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。
另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。
因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像。
对于异常的识别应结合已知到未知，从而为识别现场探测中遇到的有限目的体引起的异常，以及对各类图像进行解释提供了依据。
图像处理包括消除随机噪声压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频，突出目的体，降低背景噪声和余振影响。
图像解释是识别异常，这是一个经验积累的过程，一方面基于地质雷达图像的正演结果，另一方面由于工程实践成果获得。
只有获得高质量的地质雷达图像并能正确的判别异常才能获得可靠、准确的地质解释结果。
识别干扰波及目标体的地质雷达图象特征是进行地质雷达图像解释的核心内容。
地质雷达在地质和地表条件理想的情况下，可得清晰、易于解释的雷达记录，但在条件不好的情况下，地质雷达在接收有效信号的同时，也不可避免地接收到各种干扰信号。
产生干扰信号的的原因很多，隧道常见的干扰有电缆、衬砌表面金属物体、天线耦合不好，地下异常的多次波等，干扰波一般都有特殊形状，易于辨别和确认。
（见图1）
图一 衬砌表面的钢拱架
图二 衬砌边墙上的避车洞造成的干扰
雷达图中可以看到衬砌表面的钢拱架形成的多次振荡干扰。
图中看到由于在有避车洞的地方天线没有与其耦合而形干扰。
图三二衬表面的管槽造成的干扰雷达波图四由于天线没有耦合好的干扰雷达波
图中有标记的地方显示的是由于二衬表面有管槽而形图中的黑筐内显示的是由于暂时离开了衬砌表面而形成的干
成了类似空洞的双曲线波形。
扰波
七、检测结果
本次检测工作结果如下：此次检测共5条测线，全长40310米，查清了初衬和二衬的缺陷位置和结构，以及二衬的厚度，有缺陷的典型雷达图像见以下附图。
图中红色线筐内表示的是初衬后的围岩内部有空洞现象存在。
图中红色线筐内表示的是初衬后的围岩内部有裂隙存在。
图中红色线筐内表示的是初衬背部有空洞存在
图中红色线筐内表示的是衬砌背部的围岩内还有隐患—蜂窝、空洞组织促在。
红色线筐内表示的是围岩内部的空洞。
红色线筐内表示的是初衬后可能存在的空洞。
图中红色线筐表示的是隧道二衬中的长约12米的内部脱空带。
八、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.用探地雷达方法进行隧道质量检测,可以确定衬砌厚度,围岩和衬砌内的缺陷,探测钢筋和钢拱架等.
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,其中最常用的是500兆天线,它的探测深度可以达到3~4米,基本可以达到探测混凝土和围岩的目的.如果只检测二衬厚度,可以用800兆或1000兆天线.
值得注意的是,在做二衬厚度检测时,如果衬砌做的很完美,二衬的界面是不太容易看出的(初衬和二衬的介质基本一样,不会有明显反射层).但我们总可以根据其缺陷(层间空洞、脱空、不密实等)来找到该反射界面.
在做初衬检测时,由于隧道表面凸凹不平,特别是地面也不平整,给雷达检测造成很大困难,此时要注意观察天线的工作状况(是否离开隧道表面,是否突然移动到另外的地方等),并在天线工作不正常处打标记,这样就不会产生误判.。
