王 兵

（中交一公局集团有限公司 （中交隧道工程局有限公司），北京 101102）

1 检测原理

地质雷达能释放高频率、宽频带的电磁波信号，电磁波通过天线的连续拖动扫描整个断面介质的情况，并形成扫描图像。地质雷达发射出的电磁波在需要探测的物体中传到时会在不同的介质界面经历反射折射，不同的界面反射系数也不相同，所以介质的介电常数的差异会直接反应在反射电磁波当中。而隧道建设过程中的围岩、二次衬砌、衬砌内部等等各层的介电常数都会有明显的差异，形成反射系数较大的反射层，电磁波在每层的反射情况也会不同。

2 检测方法与应用

1）测线的布置铁路隧道的断面相对铁路更大，初期支护耗费大量时间和材料，因此施工过程中有时会出现偷工减料的情况，这样很可能造成隧道背后存在空洞并使得施工过程中塌方。侧线的布置为，在拱顶和左右两侧的拱腰布置三条测线来检测初支状况；而二次衬砌则需要七条测线，同时也可以检测仰拱。地质雷达采用的测量方式是连续测量。对于初期支护的检测需要注意的是上断面支护完成后下断面还并没有开挖，所以通行的道路不会平整，这会使得检测净空在水平位置上下浮动，影响到检测精确度，因此检测难度很大。解决方法是挖出台架的长度，并且做好行进标记，不适用工程车，利用施工台架，人在台架上行走，以避免路面不平整造成的影响。

2）数据采集过程中要求各项参数都要准确设置，否则可能会造成图像质量的损失，这时在数据后期处理时难以补救的。在检测过程中要注意的数据采集参数主要有以下 ：①时窗长度 （单位纳秒），时窗长度需要根据要求的深度电磁波在介质中传播速度来计算 ；②一般选择工作方式为“连续扫描”；③滤波器的模式通常有自动模式和手动模式两种，通常可以用自动模式。当探测图像中有比较明显的噪音和干扰时需要手动调节，将低通和高通模式的信号频率偏离，使信号频带在滤波器中更窄。④通常将增益调节设置为手动模式；重要的是要注意，在测量隧道拱顶和拱形腰部时，很难使天线靠近衬里表面。原因是国内外使用的天线粗笨 （特别是低频天线）。由于负载过重，工作人员无法持续维持，导致数据收集不令人满意。考虑到当前可用的技术，天线电源组件 （例如电池）可以用作外围组件以将它们分开以降低雷达天线的质量。除此以外天线材料的选择应着重选择轻质、坚硬、屏蔽的材料。在现场检查中，工程车应尽可能均匀移动，里程布局必须清晰准确。标定波速时，使用直接法和间接法用于校准电磁波在介质中的速度。当前，外界的信号干扰是地质雷达测量中的主要干扰，因此，在测试之前应尽可能地创建良好的测量环境。必须达到以下几点：首先，在测试之前拆除隧道中的所有附件，例如汽车和模具，金属干扰，如建筑机械。第二是停止所有操作以减少噪声干扰。第三，对于不能清理的扰乱信号物体，例如附近建筑物，电线，通信线等，必须清楚地记录它们的位置，以便在后处理阶段可以准确地过滤或消除它们的影响。

3）数据分析，在数据分析过程中，充分利用前一时期建立的标准地图库中的数据，使用已经开发的数据处理软件和其他分析软件进行差异分析，以便使数据相对清晰。在直观地质雷达图像缺陷的后处理中，可以准确地精确定位缺陷区域，并且效果非常好。地质雷达数据处理可分为预处理和滤波分析。数据预处理包括标记、标题、复选标记，站信息添加和数据文件修改，滤波分析包括背景噪声消除和信号滤波，目的是消除雷达图上的随机干扰，抑制干扰信号并突出显示有用的信息。

3 结语

语采用地质雷达进行无损探测技术，在铁路隧道的施工和检测中起到了有效的信息提供作用，高效率、低成本地检测隧道施工过程中可能存在的缺陷，无伤的同时又具有很高的精确度。同时也有很多值得优化和注意的地方：1）检测过程要使用专用检测车为设备操作人员创造实用、安全、方便的环境，减轻收集天线的重量同时使用轻质材料电缆 ；2）采取多种波速测量方法的互补，雷达天线的正确选择以及各种雷达的互补性可以产生高质量的捕获信号；3）创建良好的信号采集环境，最大限度地减少主观干扰，增强屏蔽以得到更安静的外部环境，控制、降低环境噪声，减少电脉冲和无线电干扰信号；4）地质雷达无损检测技术为我们带来了更好的测量方式，有助于发现施工中的缺陷，提高铁路隧道建设和运营过程中的安全系数。