1、地質雷達在軌道交通建設中的應用與探討交流匯報： UCD 目 錄CONTENTS01單位簡介02地質雷達工作原理及應用03地質調查、勘察中的應用04路面空洞探測、埋藏物探測的應用05隧道超前預報的應用06隧道內無損檢測的應用01單位簡介UCD 單位簡介01 創建于1958年，是新中國成立后最早的甲級巖土工程勘察、測繪單位之一，是全國第一家從事地下鐵道勘察、測繪的大型企業，可承接軌道交通、市政、鐵路、工民建的設計咨詢、勘察、測繪、監測檢測、監理、地質災害危險性評估、巖土工程設計與施工等任務。近十幾年來，我院致力于地下水研究、工程咨詢、智慧城市、自動化監測、各類檢測等方面的研究和探索。02地質雷達工

2、作原理及應用工作原理、儀器設備、主要應用工作原理、儀器設備、主要應用UCD 工作原理01儀器設備主要應用0302 02地質雷達是一種電磁探測技術，原理是利用介質對電磁波的反射特性，對介質內部的構造和缺陷（或其他不均勻體）進行探測。該方法的工作過程是：由發射天線向探測對象中發射高頻電磁波，當其在傳播過程中遇到不同的目標體（巖石、土體、混凝土、空洞等）的介電性差異界面時，就有部分電磁波反射回來被接收天線接收并由主機記錄，從而得到自發射天線經介電性差異界面反射回到接收天線的電磁波雙程走時。當介質中的電磁波速已知時，可根據測得的走時求得目標體的位置和埋深。介質電導率S/m相對介電常數速度(m/s)空氣

3、01300干瀝青0.01-0.12-4212-150濕粘土0.1-15-40134-47干混凝土0.001-0.014-40150-47淡水10-0.018133干沙10-0.0012-6212-122工作原理01儀器設備主要應用030201GR便攜式地質雷達主機、400MHz屏蔽天線工作原理01儀器設備主要應用030201我院使用的是中國電波傳播研究所生產的GR便攜式地質雷達及200MHz、400MHz、900MHz天線。此雷達主機具有輕便、自動化程度高、信號穩定、效率高、分辨率高等優點；可連接使用多種頻率的天線，支持同時連接兩個天線，實時顯示檢測剖面；Windows視窗平臺作業，操作界面友

4、好。GR便攜式地質雷達主機、400MHz屏蔽天線地貌特征01場地環境條件主要應用0302010302目前地質雷達在軌道交通建設中的主要應用有： 路面空洞探測、埋藏物探測的應用路面空洞探測軌道道床檢測地下管線探測地下埋藏物探測地質調查、勘察基巖面、基巖裂隙探測湖底淤泥、湖底探測溶洞、不良地質體探測隧道內無損檢測盾構管片背后注漿密實度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測隧道超前預報隧道超前地質預報03地質調查、勘察中的應用基巖面、基巖裂隙探測、湖底淤泥、湖底探測、溶洞探測UCD 基巖面、裂隙探測01湖底淤泥、湖底探測溶洞探測0302010102采用100兆不屏蔽天線，天線間距

5、1米、疊加64次，用RAMAC/GPR采集軟件成圖。基巖面在1621米處。基巖面、裂隙探測01湖底淤泥、湖底探測溶洞探測0302010302采用50兆天線，在廣西軌道交通1號線探測。從結果看，在該剖面位置裂隙較發育。基巖面、裂隙探測01湖底淤泥、湖底探測溶洞探測0302010301采用100兆不屏蔽天線，在錢塘江做水底形態調查。從剖面中水底形態清晰可見。基巖面、裂隙探測01湖底淤泥、湖底探測溶洞探測03020103010203 采用50兆天線在四川某地勘察的實例。圖中可以看到裂隙和溶洞，地質條件為灰巖。 從圖中可見,在500ns即80米處仍可探出地下溶洞。04地面空洞探測、埋藏物探測的應用路面

6、空洞探測、軌道道床檢測、地下管線探測UCD 路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010102 由于盾構掘進引起的地面沉降，尤其位于老城區的線路，人工填土厚、地下管線復雜，老舊，前期的忽視和僥幸心理會往往會引起路面塌陷，甚至塌方，造成非常嚴重的后果和不良社會影響。路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010102 我院于2018年對鄭州某地鐵站進行了路面空洞探測工作，發現缺陷、空洞非常嚴重，路面下存在兩處明顯的空洞，及時提醒了施工單位。空洞路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010102在注漿處理之后，我院又重新進場進行了路面空洞檢測，檢測結果顯示注漿處理的效果良好。路面空

7、洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測020101022019年10月，我院全程參與洛陽某線突發路道路塌陷應急搶險工作，并體現了空洞探測的重要作用。路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010102路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010101勘察揭露在u型槽和高架變換部位分布有巨厚層雜填土，最大深度為14m。2018年，我院對鄭州某運營地鐵的區間道床進行了空洞雷達探測。u型槽和高架變換部位，U型槽段采用cfg樁復合地基，高架段采用樁基礎路面空洞探測路面空洞探測01軌道道床檢測02010101軌道道床底板下方1.2m2.6m土體有明顯沉降截止至今，該部位軌面累計最大沉降21mm，嚴

8、重影響運營安全，現已制定了專項處理方案，正在處理我院選用頻率為200MHz（加強型）屏蔽天線，根據現場條件，沿地鐵軌道道心分別在左、右線各布置1條測線。路面空洞探測路面空洞探測01地下管線探測地下管線探測02010101路面分層和地下管線探測混凝土層混凝土層土壤土壤管線管線05隧道超前地質預報隧道超前地質預報隧道超前地質預報UCD 隧道超前地質預報01 適用于暗挖法施工，對掌子面前方的地質情況進行超前預報，對于砂層中可能存在的空洞、水囊，基巖地層中的裂隙、空腔、溶洞，軟硬地層有很明顯的效果，指導施工，驗證圍巖等級。06隧道無損檢測盾構管片背后注漿密實度檢測、襯砌厚度檢測、襯砌脫空和密實度檢盾構

9、管片背后注漿密實度檢測、襯砌厚度檢測、襯砌脫空和密實度檢測、鋼筋和鋼架分布情況檢測測、鋼筋和鋼架分布情況檢測UCD 盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 必要性：盾構法施工技術是軟土層中施工隧道的一種主要手段，但是在軟土和砂卵石地層中施工引起的后期沉降控制常常會導致周圍地層發生過大變形，影響周邊構筑物的安全。 盾構引起的沉降分為5個部分，盾構到達前、盾構到達時、盾構通過時、管片變形、地表后期固結沉降，其中盾構通過時引起的沉降占總沉降量的20-100%，是影響的最主要因素。 原因是盾構機外徑大

10、于管片外徑，盾尾過后其中的空隙就需要及時填充。但往往由于沒能及時填充或注漿不當，盾尾空隙中的漿液厚度環向分布不均（拱頂薄），充填不實，未能形成環箍，進而軟土在不能形成有效承載情況下自行填入盾尾空隙，土層應力釋放，造成盾尾地層下沉。 管片背后注漿由于漿液的流動性，滲透性，穩定性等，以及隧道所處地層的特性，漿液在管片背后的分布形態不均勻，且極易沿著某些溢漿通道流失，導致注漿量大，注漿壓力不夠。因此盾構管片背后注漿效果進行檢測是必要的。04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢

11、測0302010102 目的：對注漿層厚度和注漿層缺陷進行的檢測，對于控制地層沉降、保護管片結構有重要意義，并可為二次注漿的提供依據。針對盾構隧道的施工工藝和管片防水性，目前使用地質雷達進行測試是現行較為有效的手段。 探測可行性： 根據地質雷達的電磁波原理，探測目標體（水泥砂漿凝固體）與管片、圍巖層介電常數差異較大，雷達信號在界面處會存在較強的反射，用來分析注漿體厚度分布和缺陷。04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼

12、筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 測線布置：對地鐵隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻、仰拱（隧底）

13、的管片背后密實度、基底密實度等進行一次無損檢測。04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測另外，測線布置還應符合下列要求：1) 測線主要沿線路走向布置，重點區域進行局部加密并布置交叉測線，測線布置在通道表面障礙物較少的區域。2) 當測區邊界附近發現重要異常時，應進行網格式加密檢測。盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 現場檢測：（1） 測線位置與標記 本工程測線的位置在現場選定檢測起點后，嚴格將測線位置進行實地測量，每隔10m做一個標記，記錄每條測線的起訖位置。應用手持測距輪及皮尺等輔

14、助工具進行距離標識，以保證檢測位置的準確性。（2）現場記錄 現場記錄很重要，它是資料解釋的基礎。除了記錄測線的起訖點、檢測位置、文件號外，還需要對環境干擾信號進行記錄，如電線反射、側面墻反射、金屬物品反射等，如不參考現場記錄很容易將干擾信號錯判為異常體。現場記錄的要點是把可能產生反射干擾的干擾源都記錄下來，注明它們的性質、與測線的距離、位置關系等。（3）檢測速度 雷達檢測速度不宜太快，一般在35km/h。04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010102 數

15、據處理：04鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測 地質雷達在檢測過程中，由于受周圍環境電磁信號、儀器本身的噪聲和地下介質的復雜性等因素的影響，記錄的信號會受許多干擾因素的影響。這些干擾因素掩蓋了真實異常并且經常產生假異常，使檢測結果不準確，因此在進行檢測結果解釋之前，需要進行數字處理來壓制干擾波，提高信號的信噪比，同時還需要結合地質、構筑物結構等信息和現場記錄，盡量剔除假異常，得到真正的目標結構信息，使雷達檢測信息和目標體真實情況相對應，獲取真正的異常信息，并對異常信息進行綜合解釋。盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌

16、脫空和密實度檢測030201010104鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測 襯砌厚度盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測030201010104鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測 二襯欠厚6-16cm我院于2011年對某隧道進行了隧道襯砌無傷檢測。盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測030201010104鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測測量雙程走時t測量墻體厚度h由實際測得的t0和h0計算電磁波

17、在襯砌混凝土中傳播速度 v =2*h0/t0 （cm/ns）由速度可以根據走時t確定后續襯砌檢測厚度h盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010204鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測03驗證情況：最薄處厚度8cm，最大脫空44cm。注漿約8方驗證：最薄處7cm，最大脫空60cm，注漿約6方盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010204鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測04設計鋼筋間距20c

18、m，實測間距約40cm盾構管片背后注漿盾構管片背后注漿密實度檢測密實度檢測01襯砌厚度檢測襯砌厚度檢測襯砌脫空和密實度檢測襯砌脫空和密實度檢測0302010204鋼筋和鋼架分布情況檢測鋼筋和鋼架分布情況檢測04很清晰明顯的看到鋼筋的分布、間距，并得到了驗證。結束語 此外，基于地質雷達的無損檢測方法，同時對于地形地貌要求較低，目前在軌道交通、橋梁檢測、房屋檢測、地下水研究、斷裂帶、考古等領域也有非常廣泛的應用。 但是，由于探測環境影響，導致天線與探測面有耦合不好的情況，再加上物探方法技術本身的局限性、多解性和地下隱蔽工程的復雜性以及工作中實測剖面位置的電性參數與標定位置的參數有可能存在差別，這些

19、因素都會造成探測的誤差。010000010100000000010001000101001000000001000101010101010101010100101010101010111101001010100101001000000010101010100100010010111011000101000101010000100100000101000000000100010001010010000000010001010101010101010101001010101010101111010010101001010010000000101010101001000100101110110001

20、010001010100001010100001011011010100010101000100100100100100100000001001001010000100000100111001010010000010100000000010001000101001000000001000101010101010101010100101101000010110110101000101010001001001001001001000000010010010100001000001001110010100100000101000000000100010001010010000000010001010

21、101010101010101001010101010101111010010101001010010000000101010101001000100101110110001010001010100001010100001011011010100010101000100100100100100100000001001001010000100001010101011110100101010010100100000001010101010010001001011101100010100010101000010101000010110110101000101010001001001001001001

22、000000010010010100001000001001110010100100000101000000000100010001010010000000010001010101010101010101001010101010101111010010101001010010000000101010101001000100101110110001010010011100101001000001010000000001000100010100100000000100010101010101010101010010101010101011110100101010010100100000001010

23、101010010001001011101100010100010101000010101000010110110101000101010001001001001001001000000010010010100001000001001110010100100000101000000000100010001010010000000010001010101010000101010000101010000101101101010001010100010010010010010010000000100100101000010000010011100101001000001010000000001000

24、100010100100000000100010101010101010101010010101010101011110100101010010100100000001010101010010001001011101100010100010101000010101000010110110101000101010001001001001001001000000010010101010100101010101010111101001010100101001000000010101010100100010010111011000101000101010000101010000101101101010

25、001010100010010010010010010000000100100101000010000010011100101001000001010000000001000100010100100000000100010101010101010101010010101010101011110100101010010100100000001010101010010001001001010000100000100111001010010000010100000000010001000101001000000001000101010101010101010100101010101010111101

26、001010100101001000000010101010100100010010111011000101000101010000101010000101101101010001010100010010010010010010000000100100101000010000010011100101001000001010000000001000100010100100000000101110110001010001010100001010100001011011010100010101000100100100100100100000001001001010000100000100111001

27、010010000010100000000010001000101001000000001000101010101010101010100101010101010111101001010100101001000000010101010100100010010111011000101000101010000101010000101101101010001010100010010010010010001010101010101010101001010101010101111010010101001010010000000101010101001000100101110110001010001010

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