浅谈地质雷达检测隧道衬砌厚度的应用技术
地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用
地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用1. 引言1.1 地质雷达技术概述地质雷达技术是一种利用电磁波探测地下结构的无损检测技术。
通过发送电磁波到地下，根据波的反射和传播特性来获取地下结构的信息。
地质雷达技术在地质勘探、环境监测、建筑检测等领域有着广泛的应用。
地质雷达设备一般包括发射器和接收器两部分，发射器向地下发送电磁波，接收器接收反射回来的信号并将数据传输到处理系统进行分析和成像。
地质雷达技术具有高分辨率、快速获取数据、非破坏性检测等优点，能够有效地获取地下结构的信息并用于工程勘测和质量检测等领域。
随着技术的不断发展，地质雷达技术在工程领域的应用将会进一步扩大，为工程建设提供更加可靠的技术支持。
1.2 铁路隧道衬砌质量检测的重要性铁路隧道作为重要的交通设施，在运行过程中需要经常进行维护和检修，其中铁路隧道衬砌质量的检测就显得至关重要。
铁路隧道衬砌是为了增强隧道结构的稳定性和承载能力而设置的，如果衬砌质量存在问题，将直接影响隧道的使用安全和运行效率。
铁路隧道衬砌质量的检测可以保障铁路运输的安全。
不同材质、质量不同的衬砌在承载能力上存在差异，合格的衬砌可以有效提升铁路隧道的安全系数，减少事故发生的概率。
通过地质雷达技术进行衬砌质量检测，可以及时发现衬砌的裂缝、空洞等质量问题，提前采取修复措施，避免发生意外事故。
铁路隧道衬砌质量的检测可以延长隧道的使用寿命。
隧道衬砌作为隧道结构的重要组成部分，质量问题一旦发生将直接影响隧道的使用寿命，甚至引发隧道结构的倒塌。
通过定期使用地质雷达技术进行衬砌质量检测，可以及时发现和修复衬砌的质量问题，延长隧道的使用寿命，节约维修成本，提高铁路设施的整体运行效率。
铁路隧道衬砌质量检测的重要性不言而喻。
地质雷达技术的应用为铁路隧道衬砌质量检测提供了一种高效、准确的方法，对于保障铁路运输安全、延长隧道使用寿命具有重要意义。
2. 正文2.1 地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的原理地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的原理是基于其工作原理和特点实现的。
地质雷达在隧道衬砌检测中应用
地质雷达在隧道衬砌检测中的应用摘要：采用新奥法施工的山岭隧道中，围岩本身和初期支护一起作为隧道的主要受力结构，二次混凝土衬砌则主要是起安全储备作用，因此初期支护背后有无脱空或背后空洞的位置形态以及二次衬砌混凝土的实际厚度对于隧道的安全和质量起着至关重要的作用。
本文通过地质雷达在蔡大岭隧道初期支护及二次衬砌检测中的应用，介绍了地质雷达的原理、方法、参数的设置、及雷达剖面图的分析，结果表明地质雷达在检测隧道衬砌中的质量缺陷具有定位准确，快速，无损等优点。
关键词：隧道；衬砌；地质雷达；检测the application of the geological radar in tunnel lining detectionabstract: it is much important that concerning over detecting the thickness of primary lining concrete, the position and shape of cavity behind tunnel lining, for the primary bearing carrier are primary shotcrete and rock bolts, and the secondary concrete lining acts as safety margin, in tunnels constructed with mine tunneling method. it is convenient for taking measures by detecting primary lining, to achieve effective quality-control of construction. this paper mainly introduces the application of radar method in detecting primary support and secondary concrete lining incai-daling tunnel. the result shows that there are advantages, using radar to detect the defect in tunnel lining, which are swift, lossless and precisely locating, researching from the theory, method, setup of radar and the analysis of radar profile map.key words: tunnel, primary lining, geological radar, detection1．前言隧道因其特有的结构和功能要求，往往施工难度大，容易出现初期支护背后脱空，二次衬砌混凝土厚度不足等问题，给施工和运营造成相当大的危害。
地质雷达在隧道二次衬砌质量检测中的应用
地质雷达在隧道二次衬砌质量检测中的应用发布时间：2023-01-31T06:48:27.939Z 来源：《建筑创作》2022年第16期作者：周帝[导读] 在隧道工程项目建设过程中周帝四川省禾力建设工程检测鉴定咨询有限公司四川德阳 618000摘要：在隧道工程项目建设过程中，隧道的整体建设质量和二次衬砌施工质量有着密切的联系，如果在二次衬砌施工过程中存在衬砌厚度以及质量偏差等问题，则会严重威胁隧道的安全性。
鉴于此，可应用地质雷达检测技术，对二次衬砌质量进行检测。
和其他技术对比，地质雷达检测技术凭借其较高的探测精确度以及应用便捷性等优势可及时发现隧道工程二次衬砌过程中潜在的各类质量问题，有效提升隧道工程的建设质量。
鉴于此，本文首先分析地质雷达检测技术的原理，然后结合具体的工程项目案例，分析隧道二次衬砌质量检测过程中地质雷达技术的实际应用，并以此为基础，提出隧道二次衬砌过程中常见的质量问题，据此给出对应的整改措施，期望对提升隧道工程建设质量有所帮助。
关键词：地质雷达；隧道工程；二次衬砌；质量分析1引言随着我国交通事业的进步和发展也加剧了隧道建设问题。
结合多数案例，可知在隧道工程建设中隧道二次衬砌质量众多，严重威胁了隧道工程项目的整体运行质量以及安全性。
鉴于此，为进一步提升隧道工程施工质量，一定要充分做好二次衬砌问题的检测工作，及时发现潜藏的工程质量问题，最大限度减少对隧道运行安全性产生的影响。
现阶段，随着我国检测技术的不断成熟，可将地质雷达检测技术应用于隧道二次衬砌施工中，应用该技术进行检测可更加直观地显示隧道二次衬砌质量。
2.地质雷达检测原理分析地质雷达检测技术可持续高质量检测，地质雷达检测技术的核心原理是利用电磁波对隧道二次衬砌的实际情况以及具体参数进行收集，然后以图像输出的模式反馈衬砌质量。
和其他检测技术对比，地质雷达检测技术成像分辨率高，可更好地为施工作业人员提供隧道内部的整体质量情况。
考虑到电磁波传导的过程中，其传递质量会受到几何形形态与电性质的影响，从而导致其波形以及传播路径发生波动。
地质雷达技术在隧道衬砌检测中的应用
内会存在各种各样 的缺 陷 ， 如衬砌厚度 内 ， 要 在 隧道 两个 边 墙 上 标 记 相 应 的 道内衬砌完成 的时 间不 同， 需 混凝 土砼 的
响 。在 天 线 移 动 过 程 中 ， 时 随 记 录天线 所在位 置 的现场情
目前 ， 隧道工程衬砌质量无损检 情 况如 图 １ 示 ，主 要测线位 置有拱 取这些相 对介 电常数 的平均值 作为介 对 所
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 、 质 雷 达 检 测 技 术 的 原 理 地 地 质雷达 （ ｒｕ ｄ ｅｅ ａ ｎ Ｒ ｄｒ Ｇｏ ｎ Ｐｎ ｔ ｔ ｇ ａａ， ｒｉ
不足、 混凝 土 层 不 密 实 、 次 衬 砌 背 后 里程 。一般地 ， 二 测线上每 ５ 米需要做一 原料配 比不同 ， 其介电常数 在隧道不 同
脱空 、 初期 支护背后 的空洞 ， 以及 钢筋 个标记 ， ５ 每 ０米需要做一个 特殊标记 。 的位置也会有所不 同。 这就要求 我们尽 与钢拱架的间距偏 大等等ｌ ｌ Ｉ 。 测 的主要方法是地质雷达法 。 的特点 它 然后 ， 布置测线 。 一般地 ， 隧道测线 布置 可 能 多选 择 几 处 来 标 定 介 电 常 数 ， 选 并 电常数的最终标定结果 。 （ ） 三 数据采集 。 在采集数 据的过程 中， 天线要尽 可能绕 开 干扰源 ，如金 属物 和水 等 等， 以此降低 对数据质量的影
论认识 ， 本文系统地论述 了地质 雷达检 外界客观 因素造成的检测结果误判 。 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
地质雷达检测技术在隧道衬砌质量检测中的应用
地质雷达检测技术在隧道衬砌质量检测中的应用【摘要】目前，运用地质雷达对隧道衬砌的质量进行检测受到了越来越多的关注，其对隧道衬砌的检测方面包括混凝土的厚度、钢筋的数量、混凝土的密实程度、是否出现脱空现象等。
该检测方式不仅能够实现对隧道衬砌的无损检测，同时还具有图像分辨率较高、精确性高、检测速度较快等特点，并且在对隧道衬砌的检测方面已经取得了较为显著的效果。
【关键词】地质雷达检测技术；隧道衬砌；质量检测；应用1前言随着我国经济建设的不断提高，高速公路建设也随之出现了高峰期，各种隧道工程相继出现，而隧道的质量也成为社会日益关注的焦点问题。
在隧道施工过程中常常会混凝土密实程度较低或者出现脱空现象，这对隧道的整体质量产生严重的威胁，对其使用性能也有着重要的影响，因此对隧道衬砌的检测工作就显得尤为重要。
现阶段对隧道衬砌质量的检测主要是针对隧道砌体的力学性质以及是否存在不足等方面，检测方面主要包括隧道衬砌中钢筋的数量以及布置方式、衬砌混凝土的强度、密实程度等。
现今对隧道衬砌进行无损检测的方式有很多，其中包括地质雷达检测、声波检测以及超声波检测等。
而这些检测手段中，以地质雷达的使用范围相对较广，这种检测方式具有检测深度较大、准确度较高等有点，是一种较为有效的检测方式。
2地质雷达的工作原理地质雷达（英文简称为GPR）的工作原理是利用一定频率的电磁波，对物体内部电性分布进行检测，其电磁波的频率一般使用1000000到1000000000Hz 之间。
这种频率相对较高的电磁波通常是以脉冲的形式，并借助发射天线从物体的表面进入其内部。
当电磁波进入物体内部之后，其传播的路径以及电磁波的形状会随着物体电学性质以及几何形状的不同而发生相应的变化，在通过地下的反射界面将电磁波射回到地面，通过接收装置接收之后，对电磁波信号进行分析和处理，实现对地下物体的相关检测。
适用地质雷达进行检测的物体一般是具有多面结构的物体。
比如岩层、地层当中的松散层等，而在隧道工程中的隧道围岩、衬砌等也具有多面结构。
地质雷达在隧道衬砌无损检测中的应用
地质雷达在隧道衬砌无损检测中的应用发布时间：2022-08-31T05:25:43.794Z 来源：《建筑创作》2022年2期1月作者：周乃波[导读] 隧道质量检测是隧道施工与竣工验收的重要环节，对隧道质量评价和安全状态监控都有重要意义周乃波重庆精衡信工程质量检测有限责任公司重庆市 400000摘要：隧道质量检测是隧道施工与竣工验收的重要环节，对隧道质量评价和安全状态监控都有重要意义，为避免检测给隧道结构造成的破坏及影响，时常采用无损检测方法进行检测，在不同的无损检测技术中，又以地质雷达较为常用。
在具体的技术应用中会涉及到诸多的要点，这就要求在实际技术应用方面加强质量控制，主要从理论角度就隧道检测中地质雷达无损检测技术应用原理和具体的应用详细探究，希望能发挥地质雷达无损探测技术优势，提高检测的质量。
阐述无损检测技术在隧道工程施工检测中的具体应用，保障施工质量的可靠性。
关键词：地质雷达；隧道；衬砌无损检测；应用引言隧道检测工作中为能提高检测的质量效果，这就要求选择无损检测的技术，其中地质雷达无损检测技术应用比较重要，该无损检测技术应用广泛，这对保障隧道检测工作的质量有着积极意义。
只有了解地质雷达的工作原理、检测过程存在的干扰因素、影响检测精度的原因，并结合检测情况采取一定的措施，才能提高地质雷达在隧道衬砌检测中的精度。
1地质雷达原理简述地质雷达是一种利用高频电磁波技术探测地下物体的电子设备。
地质雷达天线发射端发射出中心频率为12.5~1200MHz、脉冲宽度为0.1 ns 的脉冲电磁波信号，电磁波在穿过不同介质时的直达信号和反射信号通过地质雷达检测天线接收端输入雷达主机，信号放大后由示波器显示出来。
在电磁波传输过程中，不同介质的介电常数不同，对电磁波信号吸收、反射程度不同，所以在传播过程中，当电磁波信号从一种介质进入另一种介质时，就会在 2 种介质分界面发生反射，雷达天线接收端接收反馈的信号在示波器显示就会有差异。
小议地质雷达在隧道衬砌检测中的应用
小议地质雷达在隧道衬砌检测中的应用摘要：21世纪，随着我国基础建设的发展非常迅速，隧道工程也在蓬勃兴起，人们对隧道的地质和质量问题也逐渐重视起来。
隧道衬砌质量是隧道稳定及安全运营的关键因素，而衬砌结构受力特性较为复杂，容易出现病害，因此隧道衬砌施工质量尤为重要。
采用地质雷达法重点对隧道衬砌质量进行快速检测，得到衬砌内部空洞或不密实等异常部位，并对隧道衬砌厚度进行检测，对隧道衬砌混凝土施工质量进行评价。
关键词：隧道衬砌；地质雷达；质量检测；应用；施工质量引言：新时期下，由于社会在不断的进步发展，我国对于各类基础设施的建设力度也在逐步加大，铁路、公路等产业均得到了极为良好的发展。
而在这些基础建设中，隧道工程的比重极大。
运用雷达方式对隧道最终的衬砌状况进行检测能够获得较高的精度，但也不可否认存在着一定的问题，影响其最终检测效果。
本文采用地质雷达快速无损检测方法对某高速隧道衬砌施工质量进行检测评定，取得了较好的效果。
1、地质雷达简要介绍众所周知，地质雷达技术是一门新兴的检测技术，其优势特点为能够实现长时间的检测，且获得较好的检测效果。
因此，雷达检测手段已广泛应用于隧道衬砌及路面的检测工作中。
在对隧道衬砌进行科学检测时，还需应用到升降机。
在将工作人员抬升至指定位置后，工作人员需将雷达上的天线与隧道中的衬砌面相互贴合，而其具体的检测速度是每小时3～5 千米。
整体的检测效率极为低下。
而由于铁路的天窗时间受到一定程度上的限制，因此，上述所说的检测方法无法对现场类的检测工作需求进行充分满足。
为铁路隧道进行相关检测车辆的配置，对其具体的技术状况进行科学检测成当务之急。
运用专属的雷达检测车辆进行隧道检测，应着重关注两方面的问题：第一，使地质雷达上配备的天线与隧道衬砌保持适宜的距离，以此将整体的检测速率进一步提升；第二，配备多个雷达天线并完成相应的安装工作，以此实现对多条线路的检测工作。
2、地质雷达无损检测技术传统隧道病害检测方法基于人工视觉已不能满足隧道工程发展要求，建立一种既不破坏隧道结构又能快速有效检测隧道质量的方法成为一个亟待解决的问题。
地质雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用研究
种 工作 方法 。当发射 天线 和接 收天 线 的间距 为零
时， 也就是发射天线和接收天线合二为一时 ， 称为单 天线 形式 ， 反之 称 为 双 天线 形式 。剖 面法 的测 试 结
果可 以用 地质 雷达 时 间 剖 面 图像 表 示 ， 横 坐 标 记 其 录 了天线 在地 表 （ 或衬 砌 面 ） 的位 置 ， 坐标 为 反 射 纵 波双 程走 时 ， 示 雷 达脉 冲从 发 射 天 线 出发 经 过 地 表 下界 面反 射 回到接 收天 线所 需要 的 时间 。这种 记 录
（） ３ 探测 过程 中经 常会 有各 种干 扰 因素存 在 ， 因
此 ， 地 质雷达 图像 的处 理 分析 过程 中， 做 到正确 在 要 识 别 干扰 ， 综合 考 虑各 种 环 境 因素 以得 到 正确 的分
析结 果 。
（） １应用 地 质雷 达检 测 隧道衬 砌质 量 ， 无论 是通 过理 论研 究 还是 实 际操 作 都 是 可 行 的 ， 且 其 无 损 并 检测 这 一特 点优 于大 部 分传统 检测 方法 。 （） ２地质 雷 达是 一 种 尚在 不 断发 展 的无 损 探 测 技术 ， 理论 研究 与 实践 操作 尚有 未完 善之 处 ， 然 其 虽 对 隧道衬 砌 的探测 效 果 良好 ， 准确 率 不 可 能 达 到 但 百分 之 百 。因此 对 地质 雷 达探 测 图像 的处 理 、 析 分 和解 释 ， 应结 合地 质 、 探 和其 他 资 料 进 行 ， 注 重 钻 并
下深 处 界 面 的反 射 波 会 由于 信 噪 比过 小 而 不 易 识
Ｇ Ｒ 方法是一种用于确定地下介质分布的广谱 电 Ｐ）
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1 GPS RTK 技术简介
GPS RTK 定位技术就是基于载波相位观测值为根据的实 时动态定位技术，它将 GPS 与数据传输技术相结合，实时解算 并进行数据传输，能够实时提供流动站在指定坐标系中的 3 维 定位结果，并达到厘米级精度。
GPS RTK 系统由 GPS 信号接收系统、数据实时传输系统、 数据实时处理系统 3 部分组成。GPS RTK 定位有两种测量模 式：快速静态定位和动态定位，实际作业中两种定位模式相互 结合，既可以解决线路勘测中诸如中桩放样测量、横断面测量、 线路纵断面测量、地形测量，又可以解决线路勘测中一定等级 控制测量（平面或高程）等。
建设行业技术专版 地质勘测
专版
浅谈地质雷达检测隧道衬砌厚度的应用技术
曹荣
（广东 花都 510800）
摘 要：衬砌是隧道工程加固常用的方法之一，该文介绍了地质雷达法检测的基本原理，并通过实例分析说明，利用这种方法可准确对 衬砌后的厚度情况进行无损检测。
1 引言
近几年来，随着我国国民经济的快速增长，国家对基础设 施建设投资力度的加大，广东省的高速公路建设已延伸至边远 的山区县市，许多省际的铁路、公路穿过山区，从工程成本及生 态保护出发，隧道开挖已较为普遍。
何形态而变化，根据接收到波的旅行时间（亦即双程走时）、幅
度、频率与波形变化资料，可以推断介质的内部结构以及目标
的深度、形状等。
3 测线布置位置
根据现场条件，在隧道进口布设了 3 条测线，其中在进口 拱顶布第一条测线，沿拱顶向下 3m 于两侧各布置一条测线，隧 道检测测线纵向示意见图 2，横断面示意见图 3。
原理是应用脉冲电磁波来探测隐蔽介质的分布和目标物。当发
射天线向衬砌内发射高频宽带短脉冲电磁波时，遇到具不同介
电特性的介质就会有部分电磁波能量被返回，接收天线接收反
射回波并记录反射时ε）r
C
为电磁波在真空中的传播速度
0.3m/ns，εr
为相
对介电常数。根据电磁波在介质中的波速和旅行时间可以计算
6 结束语
通过上述工程三条测线的野外数据采集、资料处理和解释 成果的对比可知：
（1）探地雷达对衬砌加固后的厚度检测是一种比较轻便、 快速、准确的方法。
（2）本检测方法是一种无损检测，因此在工程施工中有较 好的应用前景。
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广东科技 2010.3 总第 233 期
2 GPS RTK 的作业步骤
2.1 选择合理作业时段
在线路勘测中，进行实时动态 GPS 作业为获取完整的数 据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫
星的几何分布越好，定位精度就越高，卫星的分布情况可用随 机软件中的 Planning 工具软件查看多项预测指标，根据预测结 果合理安排工作计划。根据实际工作经验，白天中午 12~13 点， 受电离层干扰特别大，公用卫星较少，因而初始化时间较长甚 至不能初始化，也就无法进行测量。
00000000000000000000000000000000000000000000000
图 7 某隧道左线 LK53+383～LK53+500 段二衬检测成果图
综合本次检测资料，可得出以下结论：
（1）所有测段二次衬砌厚度均达到设计要求: 左线 LK53+380～LK53+500 测段,二次衬砌厚度 36～88cm； 右线 RK53+380～RK53+500 测段,二次衬砌厚度 36～56cm； 左线 LK57+880～LK57+885 测段,二次衬砌厚度 49～54cm； 右线 RK57+880～RK57+885 测段,二次衬砌厚度 48～56cm； （2）所有测段测线位置，二次衬砌与初期支护间无明显脱 空。
2.2 求取地方坐标转换参数
合理选择线路沿线设计坐标系 （北京 54 坐标系或地方独 立坐标系或工程独立坐标系） 下的已知平面以及高程的控制 点，求解转换参数，为 RTK 测量做好准备。
选择转换参数时要注意以下两个问题： （1）求解平面转换参数，至少要联测两个平面坐标点，求解 高程转换参数则需要联测三个高程点。要选测区四周及中心的 控制点，均匀分布。 （2）为提高转换精度，进而提高待测点的精度，通常要联测 尽可能多的已知点。最好选 3 个以上的点，利用最小二乘法求 解转换参数。 转换参数的求得通常有两种方法：
界面深度（h=V×t/2）。当发射天线沿着探测物表面移动时就能得
到其内介质剖面图像（其工作原理见图 1）。并可通过方法技术
的选择来提高分辨率。依据电磁波场理论，人工发射高频宽频
带电脉冲波利用物质介电性、导磁性，根据接收到波的运动学
和动力学特征，从而推断隐蔽介质的空间展布特征。电磁波在
介质中传播时，其路径、波形将随所通过的介质的电性质及几
4 工作方法技术
4.1 野外数据采集
根据探测目的及现场工作条件，检测仪器使用美国劳雷公 司生产的 SIR-2 型雷达，选用 900MHz 高频天线工作，样点数 512 个/Sc，扫描速率 32 次/S，移动速度 1km/h；天线沿衬砌表面 以连续扫描方式进行测量。
4.2 室内资料处理
现场检测工作结束，即对现场采集资料进行整理及初步处 理。内容有：校核班报记录与磁盘文件，回放图像记录，对记录 进行增益调整、滤波等初步处理，进行记录质量初评，分析现场 采集数据过程所用方法及参数是否达到或接近最佳，并对记录 进行初步解释。雷达资料采用与仪器配套的后处理软件进行分 析解释。处理试验包括：振幅调整、频谱分析、垂直滤波试验与 水平滤波试验等，主要用于抑制随机噪声，压低非目的体的杂 乱回波，改善图像质量。
对隧道进行衬砌加固处理后，如何准确检测衬砌的厚度能 否满足规范及设计要求，是保证工程质量的关键，目前使用地 质雷达对衬砌加固后的厚度检测是一种比较轻便、快速、准确 的方法。
2 检测设备及工作原理
检测采用地质雷达探测法，所用设备为美国 GSSI 公司生
产的 SIR-2 地质雷达，天线中心频率为 900MHz。地质雷达工作
建设行业技术专版 地质勘测
GPS RTK 在线路勘测中的应用及其新技术的发展
王 磊 苗立新 王 建
摘 要：在介绍 RTK 技术的基础上，根据笔者的工作经验，阐述了 GPS RTK 技术在线路勘测中的应用领域和作业步骤，指出了应用中 质量控制方法，最后介绍 GPS RTK 的最新技术及发展。 关键词：GPS RTK；线路勘测；新技术；应用
5 检测成果评价
图4、图 5、图 6 分别为左线隧道进口端拱顶、左拱腰、右拱 腰位置的雷达 GPR 图像。设计钢筋混凝土衬砌部分均有钢筋 显示，二次衬砌厚度均达到设计厚度，二次衬砌与初级支护间 均无明显脱空。
图 1 地质雷达检测隧道衬砌原理与记录示意图
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广东科技 2010.3 总第 233 期
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