第1节 隧道衬砌质量无损检测内容与方法
隧道混凝土衬砌质量检测包括:
①隧道衬砌厚度;
②隧道衬砌背后未回填的空区;
③复合式衬砌中两层衬砌间较大的空段;
④施工时坍方位置及坍方的处理情况;
⑤衬砌混凝土强度。
有时还可检测围岩中地下水向隧道侵入的位置。衬砌混凝土质量的现场检测,曾经常采用电阻率法、瑞利面波波速法等来检测前面的①-④项,近年来采用地质雷达检测混凝土质量得到了广泛的应用。
第2节 地质雷达法检测原理
地质雷达法(Ground Penetrating Radar,简称GPR)利用主频106Hz~109Hz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至地下,经地下目标体或地层的界面反射后返回地面,被雷达天线接收器所接收,通过对所接收的雷达信号进行处理和图像解译,探测隐蔽介质的分布和特征。
1、计算衬砌厚度:
地质雷达发射天线向隧道壁发射高频宽带短脉冲电磁波,遇到相对介电常数差异较大的介质(如空洞、衬砌界面等)就会产生反射波,接收天线接收反射回来的电磁波并记录其反射时间。根据电磁波在介质中的电磁波速(v)和双程旅行时间(t)可以计算衬砌厚度。
2、发现衬砌缺陷(初期支护背后回填不密实,初衬与二衬之间有空隙):
当天线沿隧道壁移动时就能得到衬砌内部电磁波走时图像(见下图)。电磁波由空气进入二衬的混凝土层,会出现强反射;同样,当电磁波由二衬传播至初衬继而由初衬传播到岩层时,如果二衬和初衬接合不良,或存在空隙,亦会导致雷达剖面相位和幅度发生变化,由此可确定衬砌厚度和发现施工缺陷。
3、确定钢筋分布(钢筋,钢格栅,钢筋网等):
电磁波遇到以传导电流为主的介质,比如衬砌中存在的钢筋,会出现强反射,在雷达剖面上呈现明显异常,以此可确定钢筋分布情况。