地质雷达法检测隧道衬砌施工质量技术总结(5)

2019-01-07 12:51

同一底层反射波组的波形、波幅、周期(频率)及其包络线形态等有一定特征,不同地层的反射波组形态将有差异。

(4)地下介质电性及几何形态决定波组的形态特征

确定具有一定形态特征的反射波组是反射层识别的基础,而反射波组的同相性和相似性为反射层的追踪提供了依据。

地质雷达工作频率高,在地质介质中以位移电流为主。因此,高频宽频带电磁波传播过程中很少频散,速度基本上有介质的介电性质决定。电磁波传播理论与弹性波的传播理论有许多相似之处,两者遵循同一形式的波动方程,只是波动方程中变量代表的物理意义不同。雷达波与地震波在运行学上的相似性,可以在资料处理中加以利用。

5.1.4判释图像

根据反射层建立检测目标体的结构模型,判定目标体的性质,定量计算目标体的规模。解释过程中,需要将时间剖面进行“时深转换”,形成深度剖面。要得到探测物体的深度,必须知道电磁波在介质中的传播速度。

5.1.5电磁波在介质中的传播速度的确定

确定电磁波在介质中的传播速度的有以下几种方法: (1)直接测量介质介电特性,并计算速度(不常用)。 (2)用单稳态天线来测量、计算。

(3)用双稳态天线来测量、计算(CDP法)。

(4)根据已知点的深度计算速度:在剖面上确定一点,采取开挖、钻孔的方法或根据已知资料确定该点被探测目标体的深度(或厚度),然后用公式计算出速度。

在隧道检测中常用第4种方法,尤其是目前较多隧道在地质雷达检测的同时,对衬砌混凝土进行钻芯法强度检测,我们可以利用芯样中钢筋的位置或芯样的长度(钻芯至防水板)来计算波速。

5.2美国劳雷SRI-3000型地质雷达数据处理

此处引用文件:

地质雷达3000资料处理步骤cn1.doc。

六、雷达资料解释和衬砌质量评价

6.1典型雷达图像、缺陷图像特征及分析

从地质雷达检测评价的角度来看,隧道衬砌质量合格的标准包括开挖断面达到设计要求,初期支护数量达到设计标准,围岩、初喷混凝土、二衬混凝土间结合紧密等几项内容,如果达到上述标准,由于二衬混凝土、初支混凝土和围岩的电特性相似,介电常数接近,雷达图像是难以分辨出衬砌界面的,但此时往往钢筋钢架图像较易分辨。在实际检测中,大部分隧道衬砌质量不能全满足上述合格标准,缺陷类型多种多样,产生的雷达图像也是千差万别。

6.1.1图6-1是某隧道的一段衬砌质量合格的雷达图像,光爆效果好,没有超挖和欠挖,100cm间距的格栅间距满足要求,初支、防水板和二衬之间密贴,无空隙。

图6-1 衬砌质量较好的雷达图像

6.1.2衬砌不密实或空洞的图像特征

(1)光爆效果不好或防水板悬挂不当造成的空洞

光面爆破控制不好,超挖、欠挖现象频繁出现,造成隧道断面出现锯齿状的起伏,如防水饭悬挂过紧或过松都会造成背后脱空,并且空洞出现的频率与光爆质量密切相关。图6-2是防水板上部脱空的雷达图像,图像中空洞规模大且连续。

图6-2 雷达空洞图像

(2)混凝土浇筑施工过程形成的空洞

①采用人工输送混凝土时,由于人为失误造成混凝土输送量不足,导致混凝土未注满模板,衬砌中形成空洞。空洞一般表现出连续性,且横向或纵向尺寸较大。图6-3是某隧道该里程段拱顶3条不同测线检测出的衬砌中的空洞,二衬

混凝土设计厚度40cm,实测最厚处混凝土厚度55cm,最薄处混凝土厚度约5cm,空洞纵向尺寸达到3.6m,横向尺寸至少为3.0m。检测时敲击混凝土表面,呈空洞声音。

②挡头模板位置处的空洞。在泵送混凝土衬砌时,两个衬砌循环的衬砌连接处,后一循环的挡头模板位置形成空洞,图6-4是空洞形成的示意图,其雷达图像如图6.6,清晰的反映了分界处两侧的衬砌状态。

图6-4 空洞形成示意图

图6-5 挡头模板处的空洞雷达图像

6.1.3衬砌厚度不足的图像特征

图6-6为由于欠挖造成的衬砌厚度不足雷达图像。设计衬砌厚度40cm,检测最薄处混凝土18cm,平均厚度34cm。

图6-6 衬砌厚度不足雷达图像

隧道欠挖属于工程质量通病,应该在二衬施工之前进行处理,二衬结束后,欠挖缺陷只能采取破坏手段进行修复,如果保留,容易发生衬砌开裂病害。图6-7是某运营铁路由于隧道欠挖造成衬砌开裂的图片,该段衬砌设计厚度30cm,实际厚度8cm。

图6-7 欠挖缺陷发展到衬砌开裂,形成病害

6.1.4隧底检测情况

(1)仰拱中存在的不密实情况

图6-8为仰拱中存在不密实情况的雷达图像。


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