地质雷达在玉溪友谊隧道衬砌质量检测中的应用.pdf

38云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2022-02-08 作者简介：陆全周（1989-），男，甘肃定西人，工程师，主要从事路基工程病害处理、隧道工程质量检测及病害处理等工作。地质雷达在玉溪友谊隧道衬砌质量检测中的应用陆全周（兰州交通大学工程检测有限公司，甘肃兰州730000）摘要：友谊隧道通过地段工程地质及水文地质情况复杂，还存在顺层偏压、滑坡、溜等不良地质条件以及软土、岩盐、石膏、膨胀土等特殊岩土。通过地质雷达对友谊隧道衬砌进行衬砌厚度、钢筋（钢架）分布情况、衬砌背后回填密实度以及二衬混凝土强度等工程质量检测，检测结果可以直接反映隧道衬砌结构变化情况，对后期工程缺陷整治和验收提供数据支撑和方法指导。关键词：地质雷达；友谊隧道；衬砌；质量检测；结果分析中国分类号：U456.3 文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)03-0038-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.010Application of Ground Penetrating Radar in Quality Inspection of Lining in Yuxi Youyi TunnelLU Quanzhou(Lanzhou Jiaotong University Engineering Testing Co.,LTD.,Lanzhou 730000,China)Abstract：The engineering geology and hydrogeological conditions of the section where Youyi Tunnel passes through are complex,and there are also adverse geological conditions such as bedding pressure,landslides,and landslides,as well as special rock and soil such as soft soil,rock salt,gypsum,and expansive soil.By using ground penetrating radar,the thickness of the lining,distribution of steel bars(steel frames),compactness of backfill behind the lining,and strength of the secondary lining concrete of the Friendship Tunnel lining are tested for engineering quality.The detection results can directly reflect the changes in the tunnel lining structure,providing data support and method guidance for later engineering defect rectification and acceptance.Keywords：ground penetrating radar;Youyi Tunnel;lining;quality inspection;result analysis0引言我国高原、山地面积大，隧道成为铁路建设的重要组成，施工质量的好坏直接影响铁路后期的安全运行，对人民的生命财产安全至关重要。由于受复杂地形地质条件、勘察技术水平、设计施工水平等各方面因素影响，导致隧道施工质量问题屡见不鲜。地质雷达检测应用与隧道检测，是在不损伤隧道结构完整性的前提下进行的检测并可获得检测数据以及较高分辨率的雷达图像，以判断隧道衬砌质量。采用地质雷达检测对玉溪友谊隧道进行检测，检测结果可为隧道竣工验收提供基础资料。1工程概况友谊隧道位于玉磨线磨憨站磨万线磨丁站区间，隧道为单线布置，设计时速 160 km/h，友谊隧道是 1 条连接中国和老挝的隧道，总长 9.592 km1，其中，中国境内段正线长 7.17 km，老挝境内段正线长 2.422 km，铁路沿线埋深在 180 m左右，隧道过中国段最大埋深达 220 m。隧设计为单面上坡，线路坡度按里程从小到大分别为 6和 10，线路长度分别为 1 400 m、5 770.4 m，该隧 道 中 国 境 内 D1K505+925 D1K506+145.48、D1K510+513.91 D1K513+095.4 段为直线段，总长 3.164 km，其余洞段（长 4 008.43 m）位于半径39陆全周地质雷达在玉溪友谊隧道衬砌质量检测中的应用R=5 000 m 的右偏曲线上外。本次对友谊隧道衬砌进行衬砌厚度、钢筋（钢架）分布情况、衬砌背后回填密实度以及二衬混凝土强度等工程质量检测，以保证友谊隧道结构安全。工程区属中低山剥蚀地貌，地形以丘陵、低山及陡峭的中山地形组成，最高点高程 1 042 m，最低点高程765 m，高差27285 m，坡度5 45，地形局部较陡，山间浅沟发育，基岩部分裸露，洞身低洼平缓处被垦为旱地。洞身穿越地层主要为泥岩夹砂岩、砾岩，泥岩岩质较软，易风化剥落，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性，隧洞最大埋深 220 m，隧道正洞正常涌水量为 12 000 m3/d（最大 14 000 m3/d）。工程区不良地质及特殊岩土类型分以下 3 种情况：顺层偏压：隧道进口段岩性（E1m）泥岩夹砂岩、砾岩、岩盐含石膏，层理交状为 N20 W/41 NE，岩层走向与线路呈小角度相交（夹角约 17）2，岩层倾向线路左侧，视倾角 40，进口右侧边坡存在顺层，进口段右侧存在顺层偏压3；滑坡：位于隧道进口D1K506+040 D1K506+215 右侧 2 36 m 位置，滑坡体体积约 11.3104 m3，滑坡体类型为为中型深层滑坡；溜坍：尚勇 3 号溜坍位于隧道洞身D1K508+100 D1K508+239 段，纵向长约 140 m、横向宽约 50 m、厚 3 8 m，体积约 4.2104 m3。2检测原理2.1检测原理及方法地质雷达进行衬砌质量检测的工作原理和方法已相当娴熟，当雷达信号发生器产生电磁波进入到两种不同材料接触面或者相同材料不连续面时，通过不同程度的反射、折射和散射被吸收和衰减4，检测人员通过分析接收回波的特征差异情况，就可以判断出隧洞衬砌内部构造及围岩结构特征及衬砌存在的病害缺陷情况5。友谊隧道衬砌检测采用中国电波传播研究所生产的 LTD-2100 型、LTD-2600 型、中电生产的 GER-10 型和美国劳雷便携式地质雷达，是目前国内先进的瞬态无载波脉冲雷达，检测所配天线为 GC900MHz、GC400MHz、GC270MHz 整体式屏蔽天线，隧洞测线布置分别为拱顶、拱腰、边墙及仰拱共布置 6条测线6。2.2数据处理与资料分析地质雷达检测隧道衬砌质量的记录数据，在现场回放检查合格后按对应文件转存到计算机上7，通过外业实测资料经室内数据处理软件的处理、分析，计算出衬砌厚度、确定衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架分布情况8，数据处理与解释流程见图 1。图 1地质雷达法检测流程图3检测结果分析3.1地质雷达检测图谱的判释与推定衬砌背后回填密实度和衬砌内部钢筋、钢架位置分布情况的判定要求见表 1。表 1地质雷达隧道衬砌质量检测判定依据表检测项目判定依据判定结果衬砌背后回填密实度信号幅度较弱，甚至没有界面反射信号密实衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续较分散不密实衬砌界面的强反射信号强，三振相明显，在其下部仍有强反射界面信号，两组信号时程差较大衬砌背后回填存在空洞衬砌内部钢筋、钢架位置分布连续的小双曲线形强反射信号钢筋分散的月牙形强反射信号钢架3.2雷达检测结果检 测 公 司 在 2017 年 10 月 16 日 至 2021年 08 月 10 日 采 用 地 质 雷 达 法 对 友 谊 隧 道D1K505+925 D1K513+095.4 段衬砌进行工程质量检测。检测部位为拱顶、左右拱腰、左右边墙及仰拱共计 6 条测线（单线仰拱布置 1 条测线，边墙为抽检）。经检测，该隧道衬砌共检测出缺陷 485 处，其中二衬空洞（脱空）115 处，二衬厚度不足 27 处，二衬背后脱空 311 处，衬砌不密实 21 处，仰拱不密实 11 处。隧道衬砌厚度检测汇总表见表 2，检测缺陷及整改闭合情况见表 3。40云南水力发电2024 年第 3 期4结束语友谊隧道长度为 7 170 m，采用地质雷达法检测 30 688 测线米。经地质雷达法检测，该隧道衬砌共检测出缺陷 485 处。施工单位应依据新建玉溪至磨憨铁路工程友谊隧道衬砌质量检测报告中检测缺陷的位置及缺陷情况要求制定相应处理措施进行整改，整改后第三方检测单位复检，结果符合要求时才能达到竣工验收条件9。建设单位应根据检测结果，要求设计施工单位对存在问题的路段进行整改，并加大监管和惩处力度，以保证工程质量和进度。建议在施工过程和质量验收过程中把“第三方检测单位”作为终验的权威单位和把关单位。参考文献：1 罗铮.加筋土挡土墙在公路工程中的应用J.西部探矿工程.2017，29（1）：185-187.2 曾健新.川东红层地区铁路工程地质问题研究D.成都：西南交通大学，2012.3 常立军.高速铁路软弱围岩隧道明挖法综合施工技术J.山西建筑.2015，41（4）：156-158.4 王永鑫.浅谈地质雷达在铁路隧道无损检测中的应用J.山西建筑，2010，（2）：340-342.5 王瑞杰，郑佑文，余向东.地下管线探测技术在地铁工程中的应用效果J.资源环境与工程.2011，25（1）：56-596 剧红斌，周永胜，闰小兵，等.地质雷达在隧道质量检测中的应用J.工程地球物理学报，2009，6（1）：119-124.7 夏勇，史娟娟.地质雷达在公路隧道混凝土衬砌脱空检测中的应用J.云南水力发电，2017，33（3）：98-100.8 张志清.地质雷达在螺丝湾水电站建设中的应用J.云南水力发电，1999，15（3）：13-14.9 阮志武.地质雷达在隧洞混凝土无损检测中的应用J.云南水力发电，2017，33（3）：35-40.表 2友谊隧道衬砌厚度检测汇总表（部分）里程范围拱顶、拱腰、边墙实测衬砌厚度/cm仰拱衬砌厚度/cm设计拱顶右拱腰左拱腰左边墙右边墙设计实测D1K505+925 D1K505+9305555550/108127D1K505+930 D1K505+94010596361/108128D1K505+950 D1K505+96010597364/108145D1K506+010 D1K506+02010626064/108123D1K506+040 D1K506+05010646163/108120D1K506+070 D1K506+08010565661/124125D1K506+080 D1K506+09010504950/124125D1K506+130 D1K506+14010484948/124127D1K506+150 D1K506+16010515049/124137D1K506+190 D1K506+20010484747/124137表 3检测缺陷及整改闭合情况一览表（部分）检测 位置缺陷里程范围长度延米缺陷深度/cm内部缺陷描述整改及闭合情况设计实测拱顶D1K506+392.8 D1K506+389.23.6 4051 55二衬背后脱空已整改/闭合拱顶D1K506+372.0 D1K506+370.41.6 4034 38二衬脱空已整改/闭合拱顶D1K506+365.1 D1K506+359.65.5 4052 57二衬背后脱空已整改/闭合左拱腰D1K506+550 D1K506+5533.0 4040 45二衬脱空已整改/闭合左拱腰D1K506+556.5 D1K506+5581.5 4041 46二衬背后脱空已整改/闭合左拱腰D1K506+321.9 D1K506+325.33.4 4038 43二衬脱空已整改/闭合右拱腰D1K506+310.6 D1K506+314.03.4 4041 45二衬背后脱空已整改/闭合右拱腰D1K506+350.9 D1K506+357.36.4 4038 43二衬脱空已整改/闭合右拱腰D1K506+493 D1K506+494.51.5 4047 52二衬背后脱空已整改/闭合拱顶D1K506+021 D1K506+0232.0 456 35二衬脱空已整改/闭合拱顶D1K506+057 D1K506+0592.0 4545 65二衬背后脱空已整改/闭合拱顶D1K506+127.5 D1K506+128.51.0 4537 44二衬不密实已整改/闭合仰拱D1K508+016 D1K508+0193.0 10823 30不密实已验证/闭合仰拱D1K508+050 D1K508+0588.0 10824 30不密实已验证/闭合