地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用

刘艳军

（大秦铁路股份有限公司朔州工务段，山西 朔州036000）

1 引言

现如今，我国作为一个正处于社会主义现代化改革开放进程中的发展中国家，整体的综合实力在不断进步，已经能够和世界上一些发达国家媲美，在一些市政基础设施的建设中也获得了一定的成绩。铁路作为我国交通运输行业中最为重要和关键的一种交通方式，其建设过程较为艰辛，需要进行隧道的挖掘，这就造成了极大的安全隐患，因此加强地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用尤为关键。

2 地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中应用的意义

随着我国科学技术水平和经济水平的发展进步，对我国的工程质量提升也作出了关键的推动作用。现阶段在大部分的交通工程建设过程中，都会涉及对地理信息的统计、地下障碍物的排除以及相关建设项目的质量提升，但是相关的科学技术和手段还不够完善，对于铁路隧道衬砌质量的检测还存在着较多的不足和影响。而地质雷达作为一种新型的、科技性比较强而且优势特点较多的检测设备，能够将铁路隧道衬砌工程中所存在的地下障碍物及时检测出来，对一些质量稳定性不强的区域进行探索，从而有效地帮助了工作人员发现安全隐患存在的问题，并加以经验和手法对实际的铁路隧道衬砌质量检测工作效果做出了一定程度上的提升和促进。而且对于施工安全的保障来说也具有一定的关键意义。因此，地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用对于我国大部分的铁路建设工作来说都产生了推动作用，而且也在长期的演变过程中得到了工程界的青睐和重视。

3 地质雷达概念解析

3.1 概念解析

地质雷达是我国现阶段一种最为先进的电磁波勘探技术[1]，该种技术的应用比较广泛，而且已经在较多的社会基础建设过程中得到了良好的应用。长此以往，相关领域的专家已经总结出了地质雷达的优秀特性，例如对于外部环境所产生的电流干扰、电磁干扰以及其他的一些环境干扰要素都起到了一定程度上的庇护和抗干扰作用。而且对于铁路隧道内部的一些构件来说，地质雷达也不会对探测对象造成相应的破坏。整个测量过程中会比较简单易操作，最终所能够得到的测量数据和结果也很清楚、直观，容易被从业者了解和分析。总的来说，地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测的过程中具有较多优势，对于尽可能地提升相关检测工作的工作效率也做出了巨大的贡献。因此，地质雷达在对于铁路建设过程中的隧道项目而言会对相关的工程质量做好提升工作，将已经出现的或者可能会存在的安全隐患进行及时的解决，从而进一步为铁路的运营创造良好条件。

3.2 基本原理

地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁波技术，在其进行实际工作的过程中，主要需要两根天线来进行信号的获取、传输和分析。这其中的一根天线用于向地下发射无载波电磁脉冲，另一端的天线则被用于接受从地下不同介质中经过界面反射所传递回来的电磁波[2]。在这一过程中，电磁波作为主要的地质传播信号，会在经过相关介质的时候使得介质发生不同于本身的变化，而且相应的传播路径、电磁场的强度情况以及电磁波的波形都会随着所需要通过介质的电性以及目标体几何形态的不同而发生相应的变化。然后另一端的天线和介质又会根据已经进行过一半处理之后的、被再一次反射回来的信息进行接收和处理，从而更好地帮助工程队来探测铁路隧道衬砌质量建设提升过程中的地下层结构特征和埋藏的目标体。需要注意的是，在地质雷达方法应用的过程中，一般来说，电磁波通常都被近似地看作是一种比较均匀传播的平面波形，其传播速度在高阻断介中取决于媒质的相对常数Er，也就是V=C/(Er)1/2，这其中，C 的取值一般都被控制为0.3m/ns，而Er作为媒质的相对介电常数，需要根据不同媒介的特征有一个确定的数值供计算者选择。其次还需要知道电磁波在遇到不同媒质界面时的反射系数，相应的计算方式如下：R=[(E1)1/2-(E2)1/2]/[(E1)1/2+(E2)1/2]。从这一点就能够看出，电磁波的反射系数取决于界面两边媒质的相对介电常数的差异，差异越大，反射系数也越大。由于地质雷达在进行铁路隧道衬砌质量检测过程中会利用到的煤质类型较为多样，这其中以混凝土、钢筋、空气、水体、岩石最为常见，而这几种物质的媒质差异性也比较显著，就会形成比较大的反射现象，使物性的差异成为我们在目前所应用的地质雷达法检测隧道的一些关键环节的必要前提。

4 工程应用

4.1 专业工具的采用

目前根据我们所了解的情况来看，我们在地质雷达检测当中主要应用的是美国公司生产的一种新型的地质雷达，它的技术相比较我们来说有更高层次的要求，所以其使用范围要更加的广泛。由于我们目前所要处理的对象是铁路隧道，所以在进行这样专业工具的选择时，需要根据当地的情况，因地制宜地做出更加合适的选择。通常情况下，我们检测在选择天线频率的时候应当控制在800～1000MHz，其次我们在选择专业技术之后，还应当将其专用赫兹控制在400～900MHz，在检测隧道底部时应当控制在200～500MHz。

4.2 侧线的具体应用

根据我们目前对于隧道的施工情况来看，我们在单线隧道的施工过程当中，应当一共设6 条侧线，在我们的双线铁路当中，我们一共要设置7 条侧线，这是我们在侧线的具体应用当中所体现的一些关键的地方。

4.3 测量参数的标准

目前在具体的工程施工的过程当中，选择测量参数时应当严格按照国家标准进行，通常选取50ns 和100ns。

4.4 测量方式

主要是针对铁路隧道建设工程中的避车洞、接触网吊柱、积水等地形地物或影响因素进行标记，采取的是相对来说比较科学的纵向布线连续测量的方式，以5m 为单位进行位置和点位的确定。

4.5 测量结果

无论是对于地质雷达在衬砌中的脱空检测，在衬砌中的钢筋钢架检测，还是隧道底部的检测来说，该种方式都能够反映出强烈的信号供研究者分析。

4.6 特点总结

首先是针对于地质雷达本身来说，在进行铁路隧道衬砌质量检测时，操作简单、结果精确等特点有效地优化了相关的工作效果，高质量的地质雷达检验数据为工作人员提供了必备的基础。

其次是地质雷达在进行铁路隧道衬砌质量检测时结合了宏观性的综合评判，将可能出现的问题作出了详细的分析和控制，满足各种设计要求。

最后，对于一些电磁波衰减的现象来说，也能够有效地借助地质雷达处理软件中的反褶积等多种数学处理手段来控制结果的精确程度。

5 结语

总而言之，随着我国社会经济水平的不断提升，整个城市化的进程也在不断推进，长此以往，人们对交通便利性和快捷性的需求也在不断增加，这使得铁路及其相关项目的建设压力日益增强。这其中最为重要的是要注意地质雷达在对铁路隧道建设过程中衬砌质量的检测和提升，借助科学的技术和精确的数据来将可以利用到的原始数据进行还原，积极促进铁路隧道的施工与建设。