地质雷达在公路隧道超前地质预报的应用

(重庆交通大学河海学院 重庆 400000)

地质雷达在公路隧道超前地质预报的应用

彭世琥

(重庆交通大学河海学院重庆400000)

地质雷达法是隧道超前地质预报的常用方法，能有效的探明隧道前方的地质情况，正确指导隧道施工，本文结合具体的工程案列，对探地雷达在公路隧道施工应用进行了分析研究。

地质雷达；隧道；施工

引言

随着高速公路的快速发展，公路隧道工程作为高速公路的一部分，在上世纪50年代取得长足的发展，当前，江西省有许多新建或在建隧道，尽管在隧道兴建初期，对隧道选址进行了详细的地质勘查，但这种地质勘查往往只能提供大区域的地质情况，不能满足隧道的正常施工，在隧道施工的过程中，地质勘查资料不能详细的提供隧道掌子面前方的地质情况，这样就关系到隧道施工质量、进度、安全，同时给隧道坍塌埋下了隐患。因此，在这样情况下下，超前地质预报工作在隧道施工中被大量应用，其中地质雷达能够准确的探测隧道掌子面前方的地质情况，给隧道施工提供了有力的地质情况，在一定程度上保障了隧道施工的安全。

一、地质雷达原理

地质雷达系列仪器由三部分组成，即地质雷达主机、控制和显示单元、天线；其功能分别是，地质雷达主机：为系统提供电源、连接外部硬磁盘与外围设备、对系统恢复初始设置条件以及连接两个标准或四个任选传感器。控制和显示单元：是一个多功能笔记本电脑，它可以显示和实时监控测量结果，并且还有各种输入、输入的端口。天线：分单天线形式及多天线形式。单天线形式是利用一个天线发射宽频带短脉冲电磁波并接收来自地下介质的发射回波，多天线可同时接四个天线。

二、地质雷达在实际工程的运用

(一)工程概况

某公路隧道是一座上下行分离的四车道高速公路特长隧道。该隧道的起讫里程桩号为：左洞ZK0+000～ZK1+992，长1992米，右洞YKO+000～YK1+982，隧道全长1982米，左右洞相距32米左右，隧道洞轴线为东西走向，隧道设计路面标高(黄海高程系统)左洞为479.835(路线起点)～447.951米(隧道出口)，右洞为480.075(路线起点)～448.380(隧道出口)米。左右线隧道整体位于直线段内。

本次对隧道右线进行了地质雷达探测。

(二)现场测试：

1.测线测点布置

使用地质雷达作超前预报时，以掌子面前方为探测目标，采用“二”字线性。

现场仪器采用SIR-20探地雷达系统对隧道进行了地质超前预报工作，并配备了100MHz天线和后处理软件RADAN7.0等。目前隧道的掘进方法是台阶法和局部爆破的方式，本次探测采用点测探测方法，天线贴掌子面移动，每次移动距离10cm，采集一次数据，首先进行1号探测路线，由技术人员站在台车上，同时双手拖着天线贴在掌子面上缓慢移动，重点探查拱顶前方的地质情况；其次进行2号探测线，同样由技术人员抬着天线在隧道路面贴掌子面缓慢移动，同时避开掌子面碎渣的影响。天线向掌子面前方岩土体发射高频脉冲电磁波，并接受掌子面前方不良地质体反射回来的信号波，然后通过电脑主机存储记录，得到一组信号。经过相应的数据处理，然后处理后的数据图像结合相应工程地质情况，就可以推测掌子面前方的地质情况为隧道施工提供有力的保障。

此次地质雷达探测主要设计参数如下表格：

表1 地质雷达采样参数设置情况

2.探地雷达预测结果与分析

此次地质雷达预报范围里程段是右线YK0+030～YK0+060，掌子面里程为YK0+030，根据现场掌子面情况来看，掌子面揭露围岩为黄褐色强风化混合花岗岩，敲击可碎，掌子面发育一组节理：342°∠45°，节理间距40cm～120cm，局部节理裂隙较发育。整体而言，围岩较破碎，岩体自稳能力差，掌子面局部地下水发育。

经过数据处理后的地质雷达波列图如图1。

1号测线波形图 2号测线波形图

3.预报结果

在地质雷达探测右线里程YK0+030～YK0+060，结合现场掌子面地质反映情况和勘察地质资料及地质雷达探测的波形图，前方围岩主要为强风化混合花岗岩，掌子面前方30米范围内反射波振幅较弱。

结语

地质雷达法是目前分辨率较高的探测前方地质情况的方法，广泛地应用于工程质量检测，准确的探测了掌子面前方的地质情况，为不良地质段隧道施工提供了较为准确的地质情况；但在探测之前，最好进行现场的场地调查，做好相应准备工作，因为地质雷达在采集数据时极易受到施工现场坏境的影响，尤其是金属(锚杆、台车等)。在进行地质预报的时候，必须结合地质勘查资料和现场对掌子面的勘查情况，才能做出合理，准确的预报。

[1]李二兵,谭跃虎,段建立.地质雷达在隧道工程检测中的应用[J].地下空间与工程学报,2006,2(2):267-270.

[2]由广明,刘学增,汪成兵.地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用[J].公路交通科技,2007,24(8):92-95.

彭世琥(1992.03-)，男，汉族，江西人，研究生在读，毕业院校重庆交通大学，就职于河海学院，研究方向隧道工程。