GPR 探地雷达在隧道衬砌检测中的应用(标准版).pdf

GPR探地雷达在隧道衬砌检测中的应用

根据《隧道衬砌质量无损检测技术规程（T/CSPSTC55-2020）》、《公路

隧道检测规程（T/CECSG-J60-2020）》、《铁路隧道衬砌质量无损检测规程

（TB10223-2004）》等标准文件的指示，在隧道建设过程中需要对隧道衬砌

结构的施工质量进行检测。

合格的隧道衬砌包括:

开挖断面达到设计要求；

初期支护数量达到设计标准；

围岩、初喷混凝土、二衬混凝土间结合紧密等。

探地雷达，可以有效检测隧道围岩、初支、二衬以及仰拱等结构的混凝土

层厚度、钢筋网分布以及内部缺陷等问题。

不密实：衬砌界面的强发射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，较分散[1]。

脱空：出现多次反射，电磁波同相轴呈弧形，相位与相邻道发生错断，振

幅明显增强[1]。

空洞：衬砌界面反射信号强，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[1]。

不密实

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脱空

空洞

隧道衬砌常见缺陷及雷达检测图示

围岩

1.光爆效果不好造成的空洞

光面爆破控制不好，导致超挖、欠挖现象频繁出现，隧道断面出现锯齿状

的起伏。雷达图像上部显示脱空，空洞规模小且不连续[3]。

初支和围岩间空洞的雷达图[3]

2.超挖回填造成的不密实缺陷

当隧道的超挖尺寸过大时，若通过灌浆法或干砌法，进行片石而非同级混

凝土回填，则容易出现片石间空隙未被混凝土填满的现象，最终造成不密实

缺陷。下图为片石回填不密实的雷达图像，衬砌设计厚度55cm，检测厚度

50cm，混凝土厚度没有达到设计要求。背后混凝土不密实[3]。

片石回填不密实的雷达图[3]

3.大塌方或大溶洞形成的空洞

衬砌背后溶洞的雷达图[3]

4.塌方回填造成的不密实缺陷

对小规模塌方（坍高1m左右）的处理要求和超挖相同-用浆砌片石填充，

要求片石竖向摆放，用挤浆法施工，保证沙浆饱满；禁止片石横向搁置或用

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灌浆法、干砌法施工，否则片石间空隙不能填充混凝土，会造成不密实缺陷。

下图所示是小规模塌方处回填片石的图像。衬砌设计厚度45cm，检测混凝

土厚度55cm，混凝土厚度达到设计要求。背后回填片石沙浆基本饱满，局部

片石间存在少量空隙[3]。

塌方回填片石后的雷达图[3]

5.小溶洞

小溶洞的处理方法和塌方类似，雷达图像特征基本相同。较大溶洞一般采

用喷锚支护，以稳定溶洞处的岩体，再用浆砌片石回填洞穴。如下左图所示，

是溶洞回填后的雷达图像[3]。

隐伏溶洞指在设计和施工过程中都没有发现的溶洞。如果隧道围岩水量丰

富或有水腐蚀时，会逐渐发展成渗水、漏水等病害，在北方冬季还会形成冻

害。下方右图中，衬砌背后清晰地反映出隐伏溶洞的位置。该段衬砌混凝土

设计厚度30cm,溶洞处在施工时已经发现有溶蚀现象，采用了钢拱架加固，

衬砌界面反射强烈。检测出溶洞长度约5m,深度1.2~2.4m[3]。

溶洞回填片石雷达图[3]

隐伏溶洞雷达图[3]

初期支护

初期支护一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架

联合支护等形式。

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国内某隧道现场检测初支

准确检测喷射混凝土厚度要在二衬混凝土施工前进行，喷射混凝土厚度一

般小于25cm。V级围岩、局部IV级围岩或大的塌方、溶洞段，作为初期支护

的钢筋网或钢拱架，需要对其数量和位置进行检测。

国内某隧道现场图像

国内某隧道雷达图（部分）

通过软件，可实现多条探地雷达检测路线的立体式成像。

GPR-slice处理雷达数据

初支缺陷的图像特征

如下雷达图像，显示出中部钢筋网背后浆砌回填片石不彻底，存在空洞；

右侧钢筋网缺失，衬砌背后存在空洞[3]。

初支的空洞、钢筋网缺失[3]

下图显示出，钢筋网在中间错断，左侧钢筋网突起位置衬砌混凝土厚度

15cm,钢筋网背后没有空洞，该段设计衬砌厚度42cm,属于严重欠挖缺陷[3]。

初支的空洞、钢筋网缺失[3]

二衬

防水层：复合式衬砌结构的防水层，铺设在初支与二衬之间，包括无纺布

和防水