隧道病害治理中雷达探测方法的应用

2020-01-13房欣欣

黑龙江交通科技 2020年9期

房欣欣

(山西省交通新技术发展有限公司，山西太原 030012)

在隧道病害治理过程当中，通过应用雷达探测方法，能够帮助相关人员进一步了解隧道衬砌混凝土施工质量，以及隧道衬砌裂缝发育情况，并结合隧道围岩特征，制定出较为完善的病害治理措施。为了保证雷达探测方法在隧道病害治理当中得到更好运用，本文深入探讨雷达探测方法应用要点。

1 常见隧道病害分析

1.1 结构性病害

隧道变形属于结构性病害的一种，隧道通常会沿着车辆运行方向出现沉降，进而引发隧道的变形。因为隧道出现变形病害，其内部的支护结构受力不集中，容易引发较为严重的结构性破坏。通常来说，隧道支护结构病害分成两种类型，分别是由施工缝所引起的病害，比如隧道管片之间的施工缝，另一种是由隧道变形引起的病害，比如隧道出现不均匀沉降时所产生的裂缝。

1.2 非结构性病害

所谓非结构性病害，指的是对隧道的支护结构不会产生任何影响，但是，对隧道自身的稳定、安全运行会产生较大影响的一系列病害。如果隧道出现非结构性病害，很可能是隧道内部材料受损，或者隧道线路出现老化与磨损现象等。

2 雷达探测方法的应用要点分析

2.1 雷达探测方法原理

探地雷达方法被广泛的应用到隧道病害治理工作中，雷达系统通过向探测物体发射出电磁脉冲，该电磁脉冲能够穿出介质表层，一旦遇到目标物，或者是不同的介质界面，会快速的被反射，雷达系统能够将接收到的反射波，有效的叠加，经过叠加、滤波等处理后，准确的计算出电磁脉冲传送到目标物所使用的时间，进而精确的计算出目标物的实际深度与具体部位。电磁脉冲传输时间主要由物体自身导电性来决定。

隧道病害检测期间，因为隧道衬砌出现大面积裂缝，或者隧道衬砌后背出现孔洞，在裂缝与孔洞周围区域，会形成剧烈的反射电磁波，进而帮助相关人员更加准确的判断出隧道病害具体位置。当前阶段，隧道病害检测当中所采用的探地雷达系统，已经完全实现功能数字化控制目标，同时具备多种天线，能够适应多种检测深度需求，设备实现微型化目标，可以显著缩短隧道检测时间。

结合大量数据得知，雷达电磁波在介质当中的传播速度，受介质自身的介电常数影响较大，如果介质自身的介电常数较大，会降低雷达电磁波传输速度，反之亦然。而介质自身的介电常数不但和自身性质相关，而且和介质自身的含水率息息相关，介质含水量会对反射电磁波产生较大影响，如果介质自身含水量显著增加，介电常数也会增加，电磁波传输速度明显下降，反射电磁波波长逐渐减小。

2.2 应用要点

(1)做好数据分析与处理工作。运用雷达探测方法进行隧道结构检测，重点是利用高频率电磁方法进行探测，在采集数据时，为了保持反射波自身特点，其频带记录较宽，但是，隧道内部的雷达探测数据受环境因素影响较大，所以，为了减小隧道内部因素对雷达探测产生的不利影响，提升雷达探测结果的精确性，相关人员要做好数据分析与处理工作，准确记录下各个桩号的具体位置，保证隧道剖面翻转数据参数更加准确。

(2)做好资料解释工作。探地雷达系统接收数据之后，要求相关人员对其检测到的各项数据信息进行综合分析，将接收到的各项隧道数据在系统中进行回放显示，加强系统分析，解读出各项信息内涵，并准确的判断出信息异常，利用雷达透视扫描，重点观察隧道内部电磁波强弱情况，根据图像当中的频率特征，准确判断出隧道内壁是否出现较大的安全隐患。

此外，相关人员也可以采用雷达专用软件，将收集到的各项数据信息进行高效处理，探地雷达所接收到的反射波不同，其所反映的信息也不同，因此，相关人员要根据探地雷达彩色扫描图，合理确定反射波，从而更好的确定介质电性差异。

(3)明确隧道脱空区检测要点。因为空气和混凝土的物理性质差异比较大，使得两者的介电常数存在一定差异，隧道工程施工期间，如果隧道衬砌混凝土回填质量不满足规定要求，混凝土和围岩间容易出现较大缝隙，在此时期内，电磁波经过空气和混凝土界面，通常会产生特别强的反射信号。脱空区面积越大，相关人员能够在雷达图像当中清晰看到，雷达图像当中的反射波呈现弧形，反射波具备同相轴特点，表明混凝土层下部较多。