探地雷达检测技术在截渗墙工程中的应用（李义军）

摘 要：探地雷达检测技术利用电磁波脉冲来解决埋藏在地面下的隐蔽工程的质量效果，帮助工程技术人员解决难以直接观察和检验的难题，且检测精度很高，是一项技术含量非常高的科学技术。

关键词：探地雷达 电磁波 脉冲

1.前言

中运河（大王庙～二湾）近期扩大工程淮委实施段位于江苏省邳州市境内，是沂沭河洪水东调南下工程的一个重要组成部分。由于堤基为砂基且堤身内存在大量孔洞和裂隙等隐患，因此堤防进行截渗墙加固处理。本工程设计采用水泥土搅拌桩截渗墙加固，张庄至窑湾险工段（左堤43＋070～44＋570）全长1500米，截渗墙顶高程27.00米，底高程18.00米。设计要求截渗墙厚度不得小于120毫米。

张庄至窑湾险工段于98年8月30日施工完毕。

为了查明截渗墙墙体的施工质量，安徽省-淮委水利科学研究院受东调南下直属工程指挥部的委托，采用探地雷达技术对该工程截渗墙进行了检测试验。

2.探地雷达技术的方法与原理

探地雷达检测技术是利用高频脉冲电磁波探测地下介质分布的地球物理勘探方法，它是根据电磁波在不同介质中传播特性不同的原理进行工作的。由雷达仪发射天线将一定工作频率的电磁波送入地下,经地下介质层的传递或不同阻抗的目的体反射后由接收天线接收并被仪器记录下来,反射脉冲总是滞后于发射脉冲一段时间,这个时间是电磁脉冲通过地下介质层的传播速度和目的体埋深的函数,

即t=2×h/v ，式中：

t 为目的体反射波的双程走时（ns）；

h为目的体的埋藏深度（m）；

v为电磁波在地下介质层中传播的速度（m/ ns）。

发射的单脉冲信号以时间和振幅函数记录下来，称之为一次扫描。当收发天线沿地面测线移动时，记录地面不同位置的多次扫描，得到以天线位置为横坐标，双程走时为纵坐标的地质雷达剖面图。若已知地层的电磁波传播速度v， 即可得到目的体的分布。

然后结合计算机和打印机打印出电磁波测出的截渗墙体的断面图进行分析。

3.探地雷达技术测试

本次测试采用的是美国GSSI公司生产的SIR－10型探地雷达仪，选用天线的中心频率为100MHz和500MHz，测试方式主要为连续测量方式。在参数设置时，电磁波传播速度为0.1m/ns，增益为5点（分段）增益窗口为200ns和120ns两种。

张庄～窑湾险工段于98年9月15～17日进行现场检测试验。

测线沿截渗墙轴线布设并适当增设了横断面，对存在异常情况的堤段作了加密和重复探测，因而张庄～窑湾段测线长度为2000米。

本次测试采用的是美国GSSI公司生产的SIR－10型探地雷达仪，选用天线的中心频率为100MHz和500MHz，主要采用连续测量方式进行测试。在参数设置时，电磁波传播速度为0.1m/ns，增益为5点增益，窗口为200ns和120ns两种。

图（a）为波形规则均匀的，这表明墙体是完整连续且较密实，这是在施工有截渗墙的部位测试的情况。其图（b）波形不规则，出现高亮点的部位表示含水量较大且土质比较疏松，局部有裂缝，这是在没有施工无截渗墙的部位测试的坝体情况。

通过探地雷达对张庄～窑湾险工段的测试结果为：墙体的连续性和完整性较好，只有极少数个别桩体垂直度较差，略偏离墙体轴线，但不影响墙体的连续性和完整性。墙体对周边坝体的疏松土体有明显的改善，某些堤段的改善范围可达1～2m，试验剖面上墙体厚度约为25cm。对柳林险工段的测试结果为：大堤经过水泥土截渗墙处理后，该段的密实程度具有明显的提高，墙体总体上其连续性和完整性较好，但在桩号24＋880～24＋870（距起点270m～280m）和桩号24＋590～24＋580（距起点560m～570m）两处墙体局部连续性和完整性较差，后来已进行了重新施工。

（a）完整连续的截渗墙 （b） 无截渗墙的坝体

坝体纵断面有无截渗墙时测试结果对比示意图（略）

4.测试结果及分析

（1）探地雷达波形图波形规则均匀，表明墙体完整连续且较密实；

（2）探地雷达波形图波形不规则，出现亮点的部位表示含水量较大且土质比较疏松，局部有裂缝，这是在无截渗墙的部位测试的坝体情况。

（3）坝体本身比较密实时，经截渗墙处理后，其两侧的改善范围为各0.8米；

（4）坝体本身比较疏松时，经截渗墙处理后，其两侧的改善范围为各1.0米。

（5）在波形总体规则均匀的情况下，局部出现自上而下小范围的异常波，表示墙体完整连续但有个别桩稍有倾斜。

（6）探地雷达波形图波形杂乱不连续，有较强的反射信号，表明墙体完整性、连续性较差；

（7）探地雷达波形图波形有明显的强反射信号，均匀性较差，表明该段墙体密实性较差。

探地雷达测试的截渗墙两侧水位情况与测压管量测的水位情况比较结果见表1。

表1（略）

由表中可见，三组对比资料趋势比较一致，其中44+070和43+570处的水位落差和两种测试方法得出的结果较为吻合，44+320处的水位落差两种方法得出的结果有些误差。另外，由于雷达波速无钻孔资料修正，所以表中反映的两种方法数据相应有较为一致的相对误差。同时，雷达数据所选用的具体部位偏离测压管位置大约2.0米左右（位于测压管外侧），这也是造成相对误差的因素之一。

5.结论

⑴墙体的连续性和完整性较好；

⑵极少数桩体垂直度较差，略偏离墙体轴线，但不影响墙体的连续性和完整性；

⑶墙体对周边坝体的疏松土体有明显改善，某些堤段改善范围可达1～2米；

⑷试验剖面上墙体厚度约25厘米，符合设计要求。

作者简介：李义军，39岁，高级工程师，工程硕士，沂沭泗水利管理局基建处基建科科长，现任嶂山闸除险加固工程建管处工程技术科科长。

来源：《中国水利水电市场》2007年8期