地质雷达在高铁检测中的应用.doc

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1、地质雷达在高铁检测中的应用自21世纪以来，中国高铁的现代化建设加快推进取得了举世瞩目的成就，目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。根据中国中长期铁路网规划方案，至2012年年底，中国将建成42条高速铁路客运专线，基本建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网，总里程1.3万公里。我国高速铁路取得了飞跃式发展，但同时高铁是否安全也成为人们关注的焦点。目前，高速铁路客运专线正式投运时间尚短，相关病害（缺陷）检测工作开展相对滞后，随着高速铁路的运营，病害也相继发生。病害的发展是有一个过程的，如果能在病害恶化之前发现，并及时采取整治措施，则可为高铁的维护、维修与管理决策提供依据

2、和指导，大大提高铁路运营的安全性。因此为了确保高速铁路的安全运行，做到安全可控，对高速铁路病害进行无损检测十分必要。一、隧道检测：隧道病害主要表现为衬砌背后有空洞，隧道衬砌厚度不足，衬砌表面裂缝，渗漏水等。表1高速铁路隧道主要病害类型及其原因序号病害部位病害类型可能原因发展结果1隧道衬砌厚度不足施工质量等空洞，掉块2隧道衬砌不密实、空隙、空洞施工工艺，质量等（尤其衬砌模板台车交界处，注浆成型过程中难以到达，常见1～2米大小空洞，如下图）空洞，掉块3隧道衬砌混凝土裂缝混凝土质量等渗漏水，掉块图1：隧道拱顶空洞照片（模版台车交界处，注浆不充分造成的空洞）隧道检测主要采用地质雷达法和现场调查

3、法相结合。地质雷达方法通过地质雷达发射天线向地下连续发射脉冲式高频电磁波，当遇到有电性差异的界面或目标体（介电常数和电导率不同）时即发生反射波和透射波。接收天线接收反射波并经电缆传递给主机，在主机显示屏上形成实时的时间剖面。根据记录到的反射波的到达时间和求得的电磁波在介质中的传播速度，确定界面或目标体的深度；同时根据反射波的形态、强弱及其变化等因素来判定目标体的性质。主要仪器：美国劳雷公司地质雷达仪（Sir-20型主机，配备400M天线）。隧道地质雷达无损检测，一般在拱部布置4条测线，分别为拱顶下行外侧、下行内侧、上行内侧、上行外侧位置，详细见下面示意图。图2：隧道拱部地质雷达检测测线

4、布置示意图基于多条运营高铁隧道衬砌检测的基础上，我们最后总结采用适当改装的供电梯车进行检测。此方法能最大限度的减少检测盲区。（之前利用轨道车进行检测，因检测设备不能触碰接触网等设备，在轨道车行进过程中，会产生在接触网立柱前后5～8m的检测盲区）。我们采用改装后的梯车平台进行检测，只在接触网立柱处存在1～2m的检测盲区。此盲区可采用小锤敲击进行检查，亦可发现空洞较严重的病害。现场进行地质雷达无损检测时，将地质雷达配置的400MHZ天线紧贴隧道表面，以供电梯车车载方式，利用杠杆原理，以3km/h速度匀速移动天线，采用人工触发方式，每25米打一个标记，进行连续测量。现场检测工作照片如下：图3

5、：高铁隧道现场检测图4：地质雷达设备SIR20系列图5：地质雷达检测结果无病害典型图图6：隧道衬砌质量检测不密实及钢筋图像二、路基轨道板检测路基轨道板病害主要表现为无砟道床板于支撑层之间出现缝隙，道床板裂缝等病害。表2高速铁路无砟轨道中的主要病害类型及其原因序号病害部位病害类型可能原因发展结果1道床板表面裂缝设计配筋与施工质量等上下贯穿裂缝2道床板内部不密实、空隙、空洞施工捣固等承载力过低、道床板破裂3道床板内部钢筋异常配筋大小不一或错位道床板承载力不均、破损4道床板与支撑层间空隙、脱空凿毛、去渣，干缩，道床板裂缝等承载力过低、道床板破裂、支承层破裂5道床板与支撑层间抗剪销钉缺失未做抗

6、剪销钉道床板挠曲变形、层间空隙，道床板破裂6支撑层表层空隙、起伏找平或道床板下部破坏摩擦引发道床板、支撑层整体破损、破裂7支撑层内部空隙、不密实、破裂捣固不均，异物掺杂等支撑层破损、破裂8级配碎石下沉地基下沉等道床整体下沉、破损等9双块轨枕周边空隙、裂缝捣固、干缩等道床板裂缝等图7：道床板于支撑层之间空隙病害图8：轨枕块裂缝病害无砟轨道路基检测主要采用地质雷达法。主要设备仪器：美国劳雷公司地质雷达仪（Sir-20型主机，配备900M天线）。正常的无砟轨道，钢筋混凝土道床板（轨道板）、素混凝土支撑层（CA砂浆层）与级配碎石（路基基床表层）分层性特征明显，层间特征反射面光滑、平整；道床板内

7、部钢筋反应清晰明显，钢筋粗细及位置均一，表现在地质雷达图像上为形态相似的强反射区点。各结构层内除钢筋强反射外，无强烈反射位置，表征层内密实程度较好，无不密实、空隙及空洞存在；各层间反射同相轴较均一，未见强烈反射，表征道床板与支撑层，支撑层与级配碎石层间接触良好，无空隙或破损起伏。图9：无砟轨道现场检测图10：正常的无砟轨道典型检测图像图11：道床板与支撑层间的空隙及支撑层起伏图12：道床板内部空隙或不密实探测典型图像三、挡墙检测通过开展挡土墙的