地鐵隧道施工的應用范文

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1地質雷達探測原理、參數和應用方法簡述

在地質雷達探測中，分辨不同地質體依據的主要物理參數為地質體的介電常數εr，而在自然界中，不同巖土體的介電常數相差很多，這為我們采用地質雷達提供了很好的物理前提。一些典型地質體的介電常數參考值如表1所示。分辨率和探測深度也是地質雷達的重要參數，在地下工程領域的應用中，地質雷達的探測深度直接影響到探測能觸及的范圍和儀器的可利用性情況;其分辨率的大小關系到地質雷達的精度和工程數據處理人員分析和理解數據的準確性。地質雷達的探測深度主要與雷達的發射，接受功率，天線增益，目標體的截面，目標深度傳播媒介的散射損耗等參數有關系;其分辨率主要與波速，接收天線的頻譜等參數有關，提高發射信號的帶寬可以有效的提高地質雷達的垂直分辨率，提高接受信號頻譜的帶寬可以提高地質雷達的水平分辨率。地質雷達不同的頻段與探測深度和分辨率的關系如表2所示。根據不同的工程性能要求應該選用不同的頻段天線，在地下工程，市政工程中，我們常用的頻段為100MHz，400MHz和900MHz天線。在進行現場采集數據之前，首先要對地質雷達的參數進行選取和設置，因為選取參數的合理與否直接關系到采集數據的質量和我們采用地質雷達探測的應用效果，地質雷達參數設置主要包括以下幾個方面:1)確定介電常數，介電常數的值一般根據現場的實驗來定;2)設置采樣點數，采樣點數的數量影響到掃描線的平滑性;3)確定時窗長度，時窗長度與地質雷達的探測深度密切相關;4)確定掃描數和掃描率，這項參數關系到雷達的分辨率，掃描數越多，分辨率越高;5)確定延時;6)設置濾波參數，濾波是為了改善雷達的成像質量。在現場檢測的工程中，往往還會有一些干擾信號會影響地質雷達的數據采集，應該注意，不能使電纜線和天線處于平行的位置，雷達系統應遠離電線電纜，遠離照明系統和高壓電線，否則會干擾信號，造成成像質量不佳，甚至會損害到地質雷達系統。

2地質雷達應用實例

北京地鐵十號線二期11標段西局站—六里橋站區間右線始發井至六里橋車站區間隧道采用盾構法施工、淺埋暗挖法施工。其中采用盾構法施工的設計里程為K44+978．574～K45+051．322。該標段地形較為平坦，地面高程范圍46．82m～47．33m，處于永定河沖積扇的中上部，為第四系全新統地層。其表層為人工填土層，層厚3m～5m;下有第四系新近沉積層，厚度不大，為2m左右;新近沉積層以下則以密實的砂性土和卵石為主，暗挖隧道主要穿越卵石層。該標段工程地質條件差，管線較多，另外還要下穿西局村民房及橫向下穿豐臺北路，存在著塌方、地面不均勻沉降等施工風險，施工難度非常大，具有工期緊、施工難度大、高險的特點。針對上述施工特點及風險，施工方在施工過程中采用地質雷達對主要風險地段進行探測，對有問題的地段及時發現并進行相應的處理。在整個盾構施工過程中，施工方都采用了地質雷達探測的方法對開挖的地質條件進行預先評估。在每段采用地質雷達前，技術人員均根據現場的地質情況設置了相應的地質雷達參數，來保證數據采集的準確性，并通過相應的數據分析，得到了比較可靠和接近真實情況的成像數據。如圖3所示是當開挖至里程K45+021．022時采用地質雷達超前預報，分析、綜合探測雷達數據后得到地質雷達成像圖形。在取得現場探測的地質雷達數據之后，首先通過分辨反射波的振幅、相位等特征確定掌子面前方土體的分層情況，然后通過分析反射波組的波形和強度特征，確定反射波組的地質含義，最后經過相應的成像處理，生成可以用于指導現場生產的地質圖像。在成像圖中，橢圓中的部分顏色偏淺，地質雷達分層沉降圖像變化相對紊亂，經過對應的數據分析，發現該部分為土質疏松;而如圖4所示的地質雷達探測成像是良好土質條件，如果兩者進行對比，可以很容易的發現地質疏松土質的成像規律。施工方在工程進行的前、中、后期都大量密集的應用了地質雷達探測技術，提前發現和暴露了一大批地質條件差，地層薄弱的地段，從而做到了早發現，及早采取措施，有效降低了施工風險。

3結語

通過地質雷達探測，可以準確探測到地層中的薄弱環節。通過分析管道頂線圍土雷達波的相位、頻率與振幅等特性，能夠識別出因盾構施工形成的隧道頂部圍土擾動異常，比如土質疏松、脫空或空洞等。而土質疏松的特點是圍土層位形成明顯變化且有沉降幅度，一般波及到上覆土層;脫空或空洞的特點是由于土層嚴重疏松引起的脫空或超挖等原因留有的空洞未被填實。同時，通過地質雷達探測的分析結果，可以快速的做出地層處理的方案。由超挖等原因引起的疏松及脫空，應重新注漿處理;根據雷達成像圖表顯示有空洞的部位可以采用人工挖孔樁進行排查，如果發現有些地方土層不密實，甚至有空洞存在時，應采取相應措施進行加固處理。由此可見，地質雷達探測技術在地鐵工程中能夠起到很好的空洞判斷作用，能夠有效的減少后續可能發生的安全、質量隱患，為工程勘察和施工帶來了很大的便利。相信地質雷達探測技術在地下工程勘察和施工領域內會得到越來越廣泛的應用。

作者：李強單位：中鐵十六局集團地鐵工程有限公司