地质雷达在隧道工程质量检测中的应用

第２期　福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｆｕｊｉａｎ　１９１　

地质雷达在铁路隧道工程钢筋钢架检测中的应用　

李清华　

（福建省建设工程物探试验检测中心，福州，３５００１１）　

摘　要　隧道工程质量影响着铁道运营，大量的铁道隧道病害表明，钢筋、钢架的缺失是　导致隧道病害发生的重要原因。为了严格控制隧道工程的钢筋、钢架施工质量，运用高效率、　高分辨率和图像直观的地质雷达无损检测成为了隧道质量检测的重要内容。在简述相关理论的　基础之上，分析了地质雷达检测铁路隧道钢筋、钢架的几个典型案例。　

关键词　地质雷达　铁路隧道　钢筋钢架　质量检测　

１地质雷达技术及其原理　

地质雷达技术是利用天线发射宽频短脉冲电磁波信号进入介质物体，当电磁波信号遇到　

不同的媒质界面时将产生反射信号，根据天线接收到的雷达反射波的到达时间、振幅强度等　参数进行处理和图像解释，可以推断出目标物体的位置、结构、形态等。地质雷达天线发射　的电磁波频率一般为１２．５～２　５００　ＭＨｚ，对隧道工程的钢筋、钢架检测而言，结合使用发射　

频率为４００　ＭＨｚ和９００　ＭＨｚ的天线基本能满足衬砌、隧底中钢筋、钢架检测的要求［１］。　

根据电磁波原理，在介质中传播的平面电磁波，在遇到不同的波阻抗界面时将发生反射　和透射，产生反射波和透射波。地质雷达的隧道检测是根据接收到的反射信号来分析评断工　

程质量的，对地质雷达应用效果起决定作用的是介质的电导率和介电常数，其中电导率决定　了电磁波在该介质中的穿透深度，其穿透能力随电导率的增加而减小；介电常数则决定了电　

磁波在该介质中的传播速度，同时还决定了２种不同介质的对比度（即两个介质的界面是否　有反射）以及电磁波在介质中的“足印”（电磁波在介质中的覆盖范围）ｒ－２３。垂直界面入射电　

磁波的反射系数为Ｒ　一（　一￣／ｓ。）／（　＋　。），￡　和　分别为界面两侧的相对介电常　数，电磁波的反射系数取决于界面两边媒介的相对介电常数的差异，差异越大，反射系数也　越大　］，因此当两侧介电常数差异显著时，反射现象明显。表１为隧道钢筋、钢架检测中常　

中国水利水电第三工程局有限公司　

地质雷达检测技术在大西客专２标　

隧洞工程中的应用　

李磊王鹏禹　陈光荣董栋　

（中国水利水电第三工程局有限公司）　

【摘要】地质雷达检测技术属于工程物探的方法。本文结合大西客专２标工程施工介绍了在隧洞工程中超　前地质预报、工程检测的情况。地质雷达作为进行隧道施工中的超前预报的方法之一。预报的距离一般可以　达到３Ｏ米左右。由于地质雷达的高效、准确、无损伤，现已被广泛应用于工程的检测。　【关键词】地质雷达地质预报混凝土检测　

１前言　

近年来国内铁路、公路、水电、城市建设　

等行业的基础建设迅猛发展，地质雷达在工程　

勘察、质量检测和地质与工程病害的预报和诊　

断等环节发挥着重要作用。在铁路、交通等行　

业地质雷达检测技术已成为工程质量日常检测　

的重要手段。　近年来工程地质雷达在解决工程疑难问题　的能力方面有明显提高，一些无法解决的工程　

检测问题，现在有了较为成熟的技术和技术设　

备。地质雷达技术用于土建隐患的探测，通过　掌握不同隐患类型在雷达图像上的反映特征，　

提高异常的判断能力和精度，较确切地推断工　

程隐患的性质和位置，以指导工程施工和管理。　

２地质雷达设备系统及工作原理　

２．１地质雷达系统　

地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方　

法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁　

波的运动特点进行探测的。地质雷达系统的基本　

部分如图１所示：　

图１　地质雷达系统基本部分组成　

（１）控制单元：控制单元是整个雷达系统的　

管理器，计算机（３２位处理器）对如何测量给出　

详细的指令。系统由控制单元控制着发射机和接　收机，同时跟踪当前的位置和时问：　

（２）发射机：发射机根据控制单元的指令，　产生相应频率的电信号并由发射天线将一定频率　

的电信号转换为电磁波信号向地下发射，其中电　

磁信号主要能量集中于被研究的介质方向传播；　

（３）接收机：接收机把接收天线接收到的　电磁波信号转换成电信号并以数字信息方式进行　

ＦＡｚＨＡＮ・ＸＵＥｓＨＵＺＯＮＧＨＥＮＧ　学术纵横　

地质雷达技术在隧道衬砌检测中的应用　

摘要：地质雷达技术已经成为一　

种主流的高效、直观、有效的隧道衬砌　

无损检测手段。基于地质雷达技术的理　

论认识，本文系统地论述了地质雷达检　

测工作模式，包括雷达数据采集、处理　

以及解释评价，给出了一些隧道内典型　

内部缺陷的雷达映像特征规律，并结合　

兰新铁路第二双线大坂山隧道的检测　

实例，验证了地质雷达无损检测技术的　

应用效果，为隧道工程质量无损检测工　

作提供了重要参考。　

关键词：地质雷达雷达映像隧　

道无损检测　

一、引言　

近年来，随着高速铁路的飞速发　

展，国家对铁路设计和施工要求也越来　

越高。特别是隧道工程，它是隐患发生　

最多的地方。由于种种原因，隧道工程　

内会存在各种各样的缺陷，如衬砌厚度　

不足、混凝土层不密实、二次衬砌背后　

脱空、初期支护背后的空洞，以及钢筋　

与钢拱架的间距偏大等等ｌｌＩ。　

目前，对隧道工程衬砌质量无损检　

测的主要方法是地质雷达法。它的特点　

是效率高，能直观地对隧道内部常见的　

各种缺陷进行有效评价。　

二、地质雷达检测技术的原理　

地质雷达（ＧｒｏｕｎｄＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＲａｄａｒ，　

简称ＧＰＲ）作为一种无损检测技术Ｎｏｎ—　

Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ），自上世纪７０年代　

开始应用至今已有３０多年的历史，在　

工程各个领域都有重要的应用，主要解　

决场地勘查、线路选择、工程质量检测、　

病害诊断、地质超前预报和地质构造等　

问题。地质雷达技术是利用主频为Ｈｚ　

至Ｈｚ波段的电磁波，以宽频带短脉冲　

的形式，由地面通过天线发射器发送至　

地下，经过地下目的体或地层界面反射　

后返回地面，并被雷达天线接收器接　

收，通过对接收到的雷达信号进行处理　

和解释，从而达到探测目标体的目的的　

一种新技术。　口海洋　

地质雷达的检测工作模式应包括　

地质雷达数据采集、处理以及解释评　

价。采用规范的检测工作模式，可降低　

第１７卷第３期　２０１１年７月　铁道运营技术　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶＯｌ　１　７　ＮＯ　３　Ｊｕｌｙ　２０１１　

地质雷达在广西铁路隧道质量检测中的应用　

李青燕　，曾召田　，张锦锦　

（１．湖南省水丁环地质工程勘察院，工程师，湖南长沙４１０００２；广西大学土木与建筑工程学院，　２．博士研究生；３．硕士研究生，广西南宁　５３０００４）　

摘要：地质雷达检测具有连续、无损、快速、高精度等优点，是目前迅速发展且效果显著的无损检测方　法之一。简要介绍了地质雷达的检测原理和检测中注意事项；结合地质雷达在广西铁路隧道检测　的　程实例，分析了隧道检测中的常见质量问题与典型雷达图像特征，表明地质雷达在广西铁路　隧道质量检测中具有良好的应用效果。　关键词：地质雷达；铁路隧道；衬砌质量；脱空；钢筋；检测　中图分类号：ＴＵ４４３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８６８６（２０１１）０３—０００４—０４　

隧道的施工质量关系到铁路的安全运营，一直　

是铁路工程建设中极为关键的问题。由于工程地质　条件相对复杂，施工环境较为恶劣，如果施工工艺不　

规范，工序不严谨，铁路隧道极易出现衬砌厚度不　

够、衬砌与围岩贴合不密实、脱空和钢筋数量不足等　质量问题。如何发现这些质量隐患，并采取相应的　

解决措施，已成为急需解决的问题。　

上世纪９０年代以来，铁路工程建设中开始应用　地质雷达技术检测隧道衬砌和挡墙的工程质量。经　

过十几年的发展，这种技术在铁路隧道质量检测中　

已被广泛采用。利用地质雷达探测隧道的衬砌厚　度、密实情况、钢筋的数量和分布，取得了良好的检　

测效果。　近几年，广西掀起了铁路建设的新浪潮。本文　

结合广西铁路隧道检测中的工程实例，简要介绍地　质雷达的检测原理、现场检测注意事项和数据处理　

方法，并分析隧道检测中遇到的常见问题和典型雷　

达波形图像，表明采用地质雷达对广西铁路隧道衬　砌混凝土质量进行检测具有良好的效果。