DB52 T1403-2019 公路隧道地质雷达检测技术规程.pdf

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1、 ICS 43.180 N 01 DB52 贵州省地方标准 DB52/T 14032019 公路隧道地质雷达检测技术规程 Technical regulation for geological radar detection of highway tunnel 2019 - 04 - 30 发布 2019 - 11 - 01 实施 贵州省市场监督管理局 发布 DB52/T 14032019 I 目 次 前 言 . . II 1 范围 . . 1 2 规范性引用文件 . . 1 3 术语和定 义、符号 . . 1 4 仪器设备 . . 3 5 检测方法 . . 4 6 数据处理 与结果分析 .

2、. 7 7 检测报告 . . 8 附录 A（规范 性附录） 检测测线布置要求 . 10 附录 B（资料性附录） 隧道主体结构（地质雷达法）检测记录表 . 11 附录 C（资料 性附录） 隧道衬砌信息统计表 . 12 附录 D（资料性附录） 地质雷达数据处理操作记录表 . 13 附录 E（资料 性附录） 地质雷达现场标定记录表 . 14 DB52/T 14032019 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。 请注意：本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由贵州省交通运输厅提出。 本标准由

3、贵州省交通运输标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司、贵州省交通建设工程质量监督 局、贵州公路桥梁健康监测与加固技术交通运输行业研发中心。 本标准主要起草人：韩振中、许湘华、李斌、李克伟、黄启舒、谭捍华、彭夔、孟庆生、邱浩浩、 鄢荣杰、邹飞、杨成铭、梅本荣、王安礼。 DB52/T 14032019 1 公路隧道地质雷达检测技术规程 1 范围 本标准规定了公路隧道地质雷达检测的仪器设备、检测方法、数据处理与结果分析、检测报告。 本标准适用于公路隧道地质雷达的检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日

4、期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 JTG H30 公路养护安全作业规程 JTG F90 公路工程施工安全技术规范 3 术语和定义、符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 地质雷达法 geological radar method 利用地质雷达发射电磁波对介质体内部结构进行探测及分析处理的方法。 3.1.2 介电常数 dielectr ic constant 又称电容率，表征电介质极化性质的宏观物理量，即物质在外加电场作用下储存电荷的能力量度。 3.1.3 相对介电常数 relative p ermittiv

5、ity 介质相对于真空的介电常数（介质介电常数和真空中的介电常数的比值）。 3.1.4 中心频率 main f requency 雷达宽频带系统中的中间频率值。 DB52/T 14032019 2 3.1.5 采样率 sampli ng rate 为保证信号不失真而采用的单位时间内的采样点数。 3.1.6 时窗 time window 雷达系统对反射波信号采集的最大时间长度。 3.1.7 电磁波波速 velocity of ele ctromagnetic wave 电磁波在介质中的传播速度。 3.1.8 同相轴 lineups 各道上相位相同的波峰或波谷的连线。 3.1.9 信噪比（SNR）

6、 signal to noise ratio 信号的有效功率和噪声有效功率之比。 3.1.10 增益 gain 对记录道进行幅度补偿处理的时间函数。 3.1.11 滤波 filter 将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。 3.1.12 脱空 void in concrete 不同结构层之间的空腔，如初期支护与二次衬砌之间的空腔、喷射混凝土喷层与围岩之间的空腔。 3.2 符号 下列符号适用于本文件。 a：时窗调整系数，一般取1.31.5。 c：电磁波（或雷达波）在真空中的波速，数值为310 8 ，单位为米每秒（m/s）。 d：检测或标定目标体的厚度（埋深或距离），单位

7、为米（m）。 f：天线中心频率，单位为赫兹（Hz）。 DB52/T 14032019 3 s：采样率。 t：双程走时（电磁波从发射到接收所用的时间），单位为纳秒（ns）。 v：电磁波波速，单位为米每秒（m/s）。 w：时窗，单位为纳秒（ns）。 r：相对介电常数，无量纲。 ：地质雷达天线发射信号主频对应的波长，单位为米（m）。 L：隧道单洞长度，单位米（m）。 4 仪器设备 4.1 地质雷达系统主要由地质雷达主机、天线、测距装置及数据处理软件组成。 4.2 地质雷达技术性能指标及要求应符合表 1 的规定。 表1 地质雷达性能要求 序号 参数类别 技术性能指标 技术要求 1 系统增益 -20 d

8、B +130 dB 2 时窗 5 ns，可选 3 扫描速率 8 scan（记录道）/s，可选 4 采样间隔 0.5 ns 5 每道采样点数 512 6 信号叠加次数 3 7 工作时间 4 h 8 天线中心频率 400 MHz2 GHz，可选 9 系统性能 存储容量 16 G，可扩展存储 10 深度穿透指数 20% 11 振幅抖动 5% 12 时间抖动 1% 13 长时间稳定性 3% 14 时窗线性度 2% 15 技术性能 系统信噪比 100 dB 16 水平定位误差 1% 测深0.1 m 时，10% 17 测试性能 测深测量误差 测深0.1 m 时，10 mm 4.3 地质雷达使用功能要求应符

9、合表 2 的规定。 DB52/T 14032019 4 表2 地质雷达使用功能要求 序号 功能类别 功能名称 功能要求 1 触发模式 时间触发、测距传感器触发、单次触发可选。 2 位置标记 手动或通过测距装置自动标记位置功能可选。 3 实时处理 背景消除、带通滤波、信号叠加可用。 4 显示方式 彩色位图、堆积波形、单道波形显示可选。 5 设置记忆 默认设置、自定义设置，载入已保存的设置。 6 实时采集 存储及回放 数据实时存储，实时回放。 参数编辑 文件头参数、标记信息、里程桩号信息、相对介电常数等应能修改。 8 数据编辑 应能对数据进行剪切、拆分、合并、插值、抽道、反序、放大、缩小、 拉伸、

10、压缩、保存等处理。 9 坐标处理 水平方向距离归一化、深度方向时深转换处理。 10 振幅处理 应能自动、手动、局部或整体调节增益。 滤波处理 应能进行垂直滤波或水平滤波的高通、低通、带通滤波、反褶积等处理。 12 信号归位 偏移处理，使反射波归位、绕射波收敛。 13 目标定位 应能定位、统计异常深度和水平位置。 14 层位识别 应能追踪层位显示、输出层厚曲线。 15 数据处理 报表输出 应能生成层厚报表或病害统计表。 4.4 地质雷达系统维护和操作应符合下列要求： a) 应定期进行检定或校准、期间核查，确保仪器的各项性能满足检测要求； b) 运输过程中应保证仪器安全，轻拿轻放，避免碰撞、强烈振

11、动等； c) 根据设备产品说明书进行定期保养、清洁维护。 5 检测方法 5.1 检测项目及指标 地质雷达检测项目及指标见表3。 DB52/T 14032019 5 表3 地质雷达检测项目及指标 检测阶段和检测类型 检测项目 检测指标 施工过程检测 交（竣）工及专项检测 喷射混凝土厚度 定量检测 - 喷射混凝土密实性 定性检测 定性检测 喷射混凝土背后空洞 半定量检测 半定量检测 初期支护 衬砌 钢拱架数量及分布 定量检测 定量检测（限二衬无配筋时） 二次衬砌厚度 定量检测 定量检测 二次衬砌密实性 定性检测 定性检测 二次衬砌背后脱空 半定量检测 半定量检测 钢拱架数量及分布 定量检测（限二衬

12、无配筋时） 定量检测（限二衬无配筋时） 二次衬砌 二次衬砌内钢筋分部 半定量检测 半定量检测 仰拱厚度 半定量检测 半定量检测 仰拱 仰拱填充密实性 定性检测 定性检测 5.2 检测准备 检测前准备工作应包括以下内容： a) 检测前应对隧道进行现场勘查，掌握检测作业条件。收集勘察设计、施工文件等资料，记录横 洞、电缆线槽位置，衬砌表面渗水、开裂等明显病害的类型与位置，了解并记录施工过程中出 现的特殊情况； b) 标记里程桩号点，标记点距按照以下要求： 施工过程质量控制检测时，标记点距不宜大于 5 m； 交工检测时，标记点距不宜大于 10 m； 病害专项调查时，标记点距不大于 3 m； c) 清

13、除测线位置处及行进路径中可能的障碍物； d) 根据作业面高度，选定合适检测辅助平台或检测台车，检查并确认其安全性； e) 调查并记录工作范围内可能对雷达检测产生影响的强磁干扰源，有条件的可以实施规避； f) 应根据衬砌混凝土厚度及检测要求来确定天线的中心频率。应在满足分辨率和场所条件的情况 下，尽量选用中心频率低的天线； g) 根据检测目的，结合所收集资料编制形成检测方案。 5.2.1 检测测线布置要求应符合附录 A 的规定。 5.2.2 检测原始记录表参照附录 B、附录 D、附录 E，隧道衬砌信息统计表参照附录 C。 5.3 现场检测 5.3.1 地质雷达法检测时，混凝土宜达到设计强度要求。

14、 5.3.2 地质雷达检测时应进行以下参数设定： a) 时窗应根据最大探测深度和混凝土的电磁波波速确定，按公式（1）计算； 9 10 2 a v d w . (1) DB52/T 14032019 6 b) 采样率和采样点数设置，并符合下列要求： 采样率应大于记录的反射波中最高频率的 2 倍，为使记录波形更加完整，采样率宜大于天 线中心频率的 6 倍； 隧道初期支护和二次衬砌检测时，采样间隔不宜大于 0.5 ns，采样点数宜大于 1024 个； c) 纵向布线时宜采用连续测量方式，扫描速度不得小于 40 道（线）/秒；特殊地段或条件不允许 时可采用点测方式，测点点距宜小于 10 cm。 5.3

15、.3 波速标定 5.3.3.1 检测前应对衬砌混凝土的介电常数或电磁波波速做现场标定，且每座隧道应不少于 2 处，每 处实测不少于 3 次，取平均值为该隧道衬砌混凝土的介电常数或电磁波波速。当隧道长度大于 1 km 时， 需增加标定点数，每 km 不少于 1 处。 5.3.3.2 波速标定时应满足下列要求： a) 标定目标体的厚度已知、且不宜小于 15 cm； b) 标定记录中界面反射信号应清晰、准确； c) 标定结果应按公式（2）或公式（3）计算。 2 2 3.0 d t r . (2) 9 10 2 t d v . (3) 5.3.3.3 波速标定可采用下列方法： a) 在预设测线上钻取衬

16、砌混凝土芯样，测量芯样长度，并从地质雷达图像上读出钻取位置处衬砌 混凝土反射层面的双程走时，按公式（3）计算电磁波波速； b) 条件允许时，直接量取衬砌厚度，并从地质雷达图像上读出该处衬砌混凝土反射层面的双程走 时，按公式（3）计算电磁波波速； c) 利用已知埋深厚度的标志物（如金属预埋件等）的反射走时按公式（3）计算电磁波波速。 5.3.4 标定长度 当采用测距传感器记录里程信息时，标定长度不宜小于100 m。 5.3.5 数据采集 5.3.5.1 检测前应检查主机、天线连接是否正常、预热运行，使之均处于正常状态。 5.3.5.2 检测时天线宜平稳移动、速度均匀，移动速度宜为 3 km/h5

17、 km/h。 5.3.5.3 除空气耦合天线外，检测时应保持天线与衬砌表面密贴。 5.3.5.4 检测时应调整增益，使得显示最大正负波形幅度宜占调试框宽度的 50%70%，避免信号微弱 或饱和失真。 5.3.5.5 检测时应密切注意雷达图像的变化，对图像异常段做好记录，必要时进行复测。 5.3.5.6 单次采集长度不宜大于 500 m，并在采集过程中及时核对和校正记录与实际桩号的差异；连续 分段检测时，相邻检测段重复长度不应小于 5 m。 5.3.5.7 随时记录可能对检测产生影响的对象（如渗水、电缆、铁架、预留洞室等）及位置，以便在 分析时区分有效异常（由于检测目标所引起的异常波形）和干扰异

18、常（由检测目标以外的其它因素所引 起的异常波形）。 5.3.5.8 检测中发现存在较大范围空洞、不密实等缺陷时，可加密测线，必要时可增加环向测线。 DB52/T 14032019 7 5.3.5.9 检测完成后，应对数据进行回放检查，确保数据记录完整、信号清晰、里程标记准确。 5.3.5.10 对数据采集质量不满足要求的区域应及时进行重复检测，直至符合要求。 5.3.5.11 对检测中出现的异常情况，应及时进行处理，无法达到检测目的的，应停止检测，分析原因， 故障排除后，进行补充、重复检测。 5.3.6 作业安全 地质雷达法检测时应按照JTG H30、JTG F90及设备厂家的相关操作指南，配

19、备必要的安全防护人员 及设施，确保作业安全。 6 数据处理与结果分析 6.1 数据处理 6.1.1 处理要求 6.1.1.1 位置标记准确，应记录数据处理过程操作，记录表参照附录 B、附录 D、附录 E。 6.1.1.2 数据处理成果及记录表应作为过程记录保存。 6.1.2 流程图 数据处理与解析流程图见图1。 图1 数据处理与解析流程图 6.1.3 数据解析 6.1.3.1 应在掌握衬砌结构及检测对象物性参数的基础上，由已知到未知、定性指导定量的 原则进行。 6.1.3.2 结合现场记录，分析可能存在的干扰体位置与雷达记录中异常的关系，准确区分有效异常与 干扰异常。 6.1.4 衬砌界面确定

20、 DB52/T 14032019 8 衬砌界面应根据反射信号的强弱、频率变化及延伸情况确定，并按公式（4）或公式（5），计算衬 砌厚度。 9 10 2 t r c d . (4) 9 10 2 1 tvd . (5) 6.2 结果分析 6.2.1 衬砌厚度分析 6.2.1.1 初期支护厚度按以下进行分析： a) 初期支护厚度检测结果的统计，沿测线宜以 0.2 m1 m 间距为一个点进行统计； b) 计算所有统计点的最小值、平均值及合格率。 6.2.1.2 二次衬砌厚度按以下进行分析： a) 施工过程质量控制检测时，二次衬砌厚度检测结果的统计应沿测线以小于 5 m 的等间隔提取分 析一个点进行；

21、 b) 交工验收质量检测时，二次衬砌厚度检测结果的统计应沿测线以小于 L/34 且不得大于 20 m 的等间隔提取分析一个点进行； c) 计算所有统计点的最小值、平均值及合格率。 6.2.2 衬砌背后密实性评价 衬砌背后密实性按密实、不密实、脱空三类进行评价，主要判定特征如下： a) 密实：反射信号幅度较弱，甚至没有界面反射信号； b) 不密实：衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续、较分散； c) 脱空：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。 6.2.3 衬砌内部钢 衬砌内部钢支撑、钢筋主要判别特征如下： a) 钢支撑：分散的月牙形强反射信

22、号； b) 钢筋：连续的小双曲线形强反射信号。 6.2.4 综合评定 对于衬砌厚度及密实性评价宜结合钻芯取样法/钻孔法综合评定。 7 检测报告 7.1.1 检测报告编写前，应对记录及资料进行全面整理、归档，并长期保存。 7.1.2 检测报告至少应包括以下内容： a) 前言：任务来源及目的； b) 工程概况：隧道技术指标、水文、工程地质条件、设计参数、施工日期、检测日期等； c) 检测内容、方法及频率； DB52/T 14032019 9 d) 检测依据：技术标准、设计及变更文件、合同文件； e) 仪器设备； f) 数据处理、分析与结果； g) 结论及建议； h) 附件：衬砌厚度检测结果统计表、

23、衬砌缺陷统计表、缺陷的典型解释图件等。 DB52/T 14032019 10 A A 附 录 A （规范性附录） 检测测线布置要求 A.1 验收质量检测 交工验收质量检测时，检测测线布置按以下要求： a) 以纵向布线为主、必要时辅以环向布线； b) 纵向测线沿隧道拱顶、两侧拱腰部位布置，并记录测线准确位置； c) 2 车道及以下隧道纵向测线数量不少于 3 条，3 车道及以上隧道纵向测线数量不少于 5 条（增 加测线的位置）。 A.2 仰拱检测 仰拱检测时，每车道纵向不少于1 条测线，必要时增加横向测线。 A.3 施工控制检测 施工过程质量控制检测时，测线位置、数量和长度可根据委托要求确定，但纵

24、向测线沿隧道拱顶、 两侧拱腰、两侧边墙部位布置测线数量应不少于5 条。 A.4 病害专项调查 病害专项调查时，应根据检测目的沿纵向、环向布置网格状测线，纵向检测长度应超过病害范围前 后各10 m。 A.5 布置示意图 所有检测测线均应有带位置信息的示意图。 DB52/T 14032019 11 B B 附 录 B （资料性附录） 隧道主体结构（地质雷达法）检测记录表 表B.1 隧道主体结构（地质雷达法）检测记录表 第 页，共 页 唯一性标识编号 试验室名称： 记录编号： 项目名称 任务性质 隧道名称 起讫桩号 环境条件 检测对象 检测依据 施工日期/龄期 仪器设备及编号 采集方式 采集时窗 预

25、设介电常数 采样率 叠加次数 标记点间距 采集参数设置 测线基本信息 线位洞别 检测段落 测线方向 测线部位 存储文件名 备注（索引） 测线位置示意图 备注（索引）： 检测： 复核： 时间： DB52/T 14032019 12 C C 附 录 C （资料性附录） 隧道衬砌信息统计表 表C.1 隧道衬砌信息统计表 第 页，共 页 唯一性标识编号 试验室名称： 记录编号： 项目名称 隧道名称（起讫桩号） 施工单位 设计单位 监理单位 设计文件编号 衬砌类型 衬砌厚度（cm） 备注 序号 桩号段落 施工支护级别 钢支撑规格型 号及间距 二衬钢筋布 设及间距 初期 支护 二次衬 砌 仰拱及填 充层

26、统计： 复核： 确认： 时间： DB52/T 14032019 13 D D 附 录 D （资料性附录） 地质雷达数据处理操作记录表 表D.1 地质雷达数据处理操作记录表 第 页，共 页 唯一性标识编号 试验室名称： 记录编号： 项目名称 任务性质 隧道名称 检测对象 序号 文件名 数据处理操作记录 数据处理： 复核： 时间： DB52/T 14032019 14 E E 附 录 E （资料性附录） 地质雷达现场标定记录表 表E.1 地质雷达现场标定记录表 第 页，共 页 唯一性标识编号 试验室名称： 记录编号： 项目名称 任务性质 隧道名称 起讫桩号 环境条件 检测对象 检测依据 施工日期/龄期 仪器设备及 编号 采集方式 采集时窗 预设介电常数 采样率 叠加次数 标记点间距 采集参 数设置 序号 桩号及部位 实测厚度（cm） 文件编号 备注 示意图 检测： 复核： 时间： _ DB52/T 1403-20 19