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基于探地雷達(dá)的公路隧道無損檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理

文檔作者：羅雪濤吉銳文檔來源：四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司		更新日期： 2026年08月22日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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工程技術(shù)研究 第10卷 總第180期 2025年2月 工程管理
113
摘要：為了提高公路隧道在施工和運(yùn)營(yíng)期間的安全性，
應(yīng)及時(shí)對(duì)其開展無損檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)。文章以某山區(qū)高速
公路的分離式隧道為例，闡述了探地雷達(dá)的關(guān)鍵探測(cè)
參數(shù)、測(cè)線布置方案、探測(cè)數(shù)據(jù)處理等，分析了隧道
初期支護(hù)、二次襯砌和仰拱的檢測(cè)結(jié)果，并探討了隧
道的養(yǎng)護(hù)管理，研究成果可為類似隧道檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)提
供參考。
關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；無損檢測(cè)；公路隧道；探測(cè)參數(shù)；
養(yǎng)護(hù)管理
Abstract: In order to improve the safety of highway tunnels
during construction and operation, non-destructive testing
and maintenance should be carried out in time. Taking
the separated tunnel of a mountainous expressway as an
example, this paper expounds the key detection parameters
of ground penetrating radar, survey line layout scheme and
detection data processing, analyzes the detection results
of initial support, secondary lining and inverted arch of
the tunnel, and discusses the maintenance management of
the tunnel. The research results can provide reference for
similar tunnel detection and maintenance.
Keywords: ground penetrating radar; non-destructive
testing; highway tunnel; detection parameter; maintenance
management
分類號(hào)：U45
修建山區(qū)公路時(shí)，隧道是保證線形平順的重要結(jié)
基于探地雷達(dá)的公路隧道無損檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理
羅雪濤，吉　銳※
四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041
The Non-destructive Testing and Maintenance Management of Highway Tunnel Based on
Ground Penetrating Radar
LUO Xuetao, JI Rui※
Sichuan Highway Planning, Survey, Design and Research Institute Ltd., Chengdu 610041, Sichuan, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2025.04.037 .
構(gòu)物。隧道工程的施工內(nèi)容復(fù)雜、施工難度大，且屬
于隱蔽工程，如隧道施工質(zhì)量不合格，會(huì)給后期公路
運(yùn)營(yíng)帶來較大的安全隱患，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致人員傷亡。
目前，探地雷達(dá)是隧道施工質(zhì)量檢測(cè)常用的手段之一，
其屬于無損檢測(cè)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)沒有任何損傷，檢測(cè)結(jié)
果與探測(cè)參數(shù)、測(cè)線、波形圖等因素密切相關(guān)，且影
響后期養(yǎng)護(hù)管理[1]。因此，基于探地雷達(dá)技術(shù)研究公
路隧道無損檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理十分必要。
1 隧道概況
1.1　隧道參數(shù)
文章以某高速公路的隧道為例，利用探地雷達(dá)對(duì)
隧道開展無損檢測(cè)，并分析其養(yǎng)護(hù)措施。該隧道為雙
向四車道分離式隧道，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，隧道長(zhǎng)度
為660 m，左線起止里程樁號(hào)為ZK32+635 ～ ZK33+
295。隧道采用復(fù)合式襯砌防護(hù)，初期支護(hù)噴射混凝
土+ 鋼拱架，二次襯砌為噴射混凝土，設(shè)計(jì)厚度為
40 cm，洞門形式為端墻洞門，建筑限界凈寬為11.0 m、
凈高為5.0 m，設(shè)單側(cè)檢修道。隧道最大埋深約為110 m，
曲線最小半徑為810 m，縱坡采用人字坡，最大縱坡
為1%。
1.2　隧址區(qū)建設(shè)條件
隧道穿過丘陵地貌區(qū)，圍巖以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中
風(fēng)化花崗巖等為主，位于亞熱帶季風(fēng)溫潤(rùn)氣候區(qū)，年
平均氣溫為22.5 ℃，年平均降水量為1 805.5 mm，夏
季高溫濕熱，降水量大，且暴雨集中，冬季低溫干燥。
地下水以第四系孔隙潛水、基巖裂縫水等為主，地下
水對(duì)隧道混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，水文地質(zhì)分區(qū)屬于
作者簡(jiǎn)介： 羅雪濤，男，本科，工程師，研究方向?yàn)樗淼拦こ瘫O(jiān)控
量測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和質(zhì)量檢測(cè)。
※ 通信作者： 吉銳，男，本科，工程師，研究方向?yàn)樗淼拦こ瘫O(jiān)控量
測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和質(zhì)量檢測(cè)。
工程管理 2025 年 第04 期 總第180 期 工程技術(shù)研究
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中等富水區(qū)。
2 探地雷達(dá)的檢測(cè)原理及關(guān)鍵參數(shù)
為了保證隧道支護(hù)質(zhì)量，擬利用精度高、穩(wěn)定性
強(qiáng)、操作界面簡(jiǎn)單的RAMAC X3M 探地雷達(dá)檢測(cè)初支
和二襯的施工質(zhì)量。
2.1　檢測(cè)原理
探地雷達(dá)主要利用發(fā)射天線發(fā)射的高頻脈沖電磁
波檢測(cè)隧道病害。當(dāng)電磁波進(jìn)入混凝土襯砌后，會(huì)不
斷向前傳播[2]。如遇到不連續(xù)界面或性能有差異的界
面，一部分電磁波會(huì)被反射，另一部分電磁波會(huì)繼續(xù)
向前傳播，直至電磁波能量完全消散，探地雷達(dá)電磁
波傳播如圖1 所示。隨后，檢測(cè)人員從探地雷達(dá)中導(dǎo)
出檢測(cè)數(shù)據(jù)后，利用專門軟件處理波形圖，并據(jù)此判
斷隧道缺陷的空間分布情況。
圖1　探地雷達(dá)電磁波傳播示意圖
2.2　關(guān)鍵探測(cè)參數(shù)
（1）天線中心頻率。探地雷達(dá)的天線中心頻率不
同，電磁波的穿透能力不同，應(yīng)結(jié)合實(shí)際探測(cè)需求選
擇。在探測(cè)深度滿足要求的前提下，盡量選擇中心頻
率低的天線。在制訂檢測(cè)方案時(shí)，應(yīng)初步擬定天線中
心頻率，計(jì)算探測(cè)深度。如計(jì)算的探測(cè)深度大于實(shí)際
目標(biāo)深度，說明選擇的天線中心頻率可行。否則，應(yīng)
降低天線的中心頻率繼續(xù)試算[3]。天線中心頻率f 的計(jì)
算公式如下：
（1）
式中：x 為探測(cè)深度；ε 為介質(zhì)的介電常數(shù)。
隧道介電常數(shù)參考值如表1 所示。
表1　隧道介電常數(shù)參考值
（2）時(shí)窗。探地雷達(dá)時(shí)窗是指數(shù)據(jù)采集開始至結(jié)
束的時(shí)間長(zhǎng)度，其決定了電磁波在介質(zhì)傳播中的雙程
走時(shí)。時(shí)窗W 取決于最大探測(cè)深度dmax 和電磁波的傳
播速度v，三者之間的關(guān)系可用式（2）表達(dá)：
（2）
式中：K 為時(shí)窗計(jì)算系數(shù)，取1.3。
考慮到現(xiàn)場(chǎng)情況的不確定性，如底層與勘察設(shè)計(jì)
不符，時(shí)窗要預(yù)留30%[4]。
（3）采樣率。采樣率是用于表示相鄰采樣點(diǎn)之間
的時(shí)間間隔。如果采樣率過高，則采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集
速度不易控制。如果采樣率過低，則可能導(dǎo)致采集的
數(shù)據(jù)不完整，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。根據(jù)耐奎斯特采樣定
律，采樣率可取天線中心頻率6 倍，兩者之間的關(guān)系
可用式（3）[5] 表達(dá)：
（3）
式中：Δt 為采樣率。
（4）系統(tǒng)增益。電磁波在隧道中傳播時(shí)會(huì)遇到各
種不同的介質(zhì)，傳播能量難免出現(xiàn)損耗，使接收天線
接收到的反射波信號(hào)微弱。為了彌補(bǔ)電磁波的能量損
失，提高電磁波反射信號(hào)的強(qiáng)度，可通過改變系統(tǒng)增
益的方法對(duì)深部信號(hào)進(jìn)行加強(qiáng)。
3 探地雷達(dá)檢測(cè)的要點(diǎn)
3.1　隧道測(cè)線布置
在隧道無損檢測(cè)前，組織專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)詳
細(xì)踏勘，收集隧道設(shè)計(jì)圖紙、施工方案、施工記錄等
基礎(chǔ)資料，做好隧道里程標(biāo)記，并據(jù)此布置探測(cè)測(cè)線。
公路隧道初支和二襯質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，可布置5 條測(cè)
線，拱頂1 條，左側(cè)和右側(cè)拱腰各1 條，左側(cè)和右側(cè)
邊墻各1 條，測(cè)線水平向間距控制在8 ～ 10 m。公路
隧道仰拱質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，在隧道中心線兩側(cè)各布置1 條
測(cè)線即可，且左側(cè)和右側(cè)測(cè)線距隧道中心線的距離控
制在2 ～ 3 m。隧道測(cè)線布置方案如圖2 所示。如檢
測(cè)期間發(fā)現(xiàn)支護(hù)或仰拱不合格，可適當(dāng)增加測(cè)線。
3.2　探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理
隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜，會(huì)使探地雷達(dá)采集的
原始數(shù)據(jù)中包含各種噪聲，噪聲甚至?xí)采w掉有效信
息。為了解決這一問題，需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具
體處理措施如下：
（1）零點(diǎn)歸位。零點(diǎn)歸位是將起跳波的位置調(diào)
介質(zhì)類型介電常數(shù)
空氣1
水80
花崗巖4 ～ 6
混凝土 4 ～ 20
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為零點(diǎn)，并以新的零點(diǎn)計(jì)算探測(cè)目標(biāo)體距介質(zhì)表面的
距離。
（2）增益調(diào)整。為了強(qiáng)化探測(cè)目標(biāo)體周圍的信號(hào)，
要進(jìn)行局部增益調(diào)整，即將時(shí)窗劃分成至少5 段，分
別設(shè)置增益參數(shù)。
（3）數(shù)字濾波。數(shù)字濾波是利用頻譜信息的不同，
將雜波和干擾波清除干凈，濾波方法可選擇非遞歸型
濾波和遞歸濾波。
4 隧道無損檢測(cè)結(jié)果
（1）初期支護(hù)。由雷達(dá)波可知：隧道初期支護(hù)噴
層背后有連續(xù)的強(qiáng)反射信號(hào)，反射波振幅明顯增大，
雷達(dá)圖像呈弧形狀，這說明初期支護(hù)背后有“空洞”。
隨后，對(duì)初支混凝土進(jìn)行破檢，發(fā)現(xiàn)空洞是超挖未回
填引起。
（2）二次襯砌。利用探地雷達(dá)對(duì)該隧道左洞和右
洞的二次襯砌厚度進(jìn)行檢測(cè)，該隧道左洞和右洞的二
次襯砌厚度均小于設(shè)計(jì)值（40.0 cm）。左洞二次襯砌厚
度的最大值為39.6 cm，最小值為35.5 cm，平均值為
37.7 cm ；右洞二次襯砌厚度的最大值為39.9 cm，最小
值為38.6 cm，平均值為39.4 cm。相對(duì)于左洞，右洞
的二次襯砌施工質(zhì)量更高，但仍有待改進(jìn)。
（3）仰拱。該隧道仰拱沿深度方向的波形不均勻，
距地表80 ～ 115 cm 處的波形較雜亂，這說明該區(qū)域
仰拱回填的混凝不密實(shí)。
5 隧道養(yǎng)護(hù)管理
我國(guó)公路隧道工程普遍存在“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”
的問題。公路隧道的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作。
為了保證隧道的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，應(yīng)采取以下措施。
5.1　加大隧道檢查力度
隧道檢查包括日常性檢查、定期檢查等，可以及
時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道的病害及設(shè)備損傷問題。對(duì)于標(biāo)志、標(biāo)牌、
照明燈等物件，其損傷容易被發(fā)現(xiàn)，可開車日常巡查。
對(duì)于隧道砌襯、洞門等土建結(jié)構(gòu)的損傷，養(yǎng)護(hù)人員需
攜帶專門測(cè)量工具定期檢查。
5.2　加強(qiáng)隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)
預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就是在隧道病害發(fā)生前采取一定的養(yǎng)
護(hù)措施，具體如下：（1）定期檢查隧道排水系統(tǒng)，如
發(fā)現(xiàn)排水溝淤積雜物，要及時(shí)疏通；（2）定期檢查隧
道襯砌開裂情況。對(duì)于非結(jié)構(gòu)性裂隙，可用水泥漿或
水泥砂漿。對(duì)于結(jié)構(gòu)性裂縫，要進(jìn)行加固；（3）定期
檢查臨時(shí)設(shè)施，如發(fā)現(xiàn)損傷，應(yīng)立即安排施工人員修
復(fù)，以免影響行車安全。
5.3　建立隧道養(yǎng)護(hù)信息庫
目前，隧道養(yǎng)護(hù)信息統(tǒng)計(jì)多基于辦公軟件，在
信息傳遞過程中易出現(xiàn)錯(cuò)誤。如條件允許，隧道管
養(yǎng)單位應(yīng)建立養(yǎng)護(hù)信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)記錄隧道運(yùn)營(yíng)期
間的病害、檢查時(shí)間、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施和時(shí)間等，并
上傳至云平臺(tái)。具有全線的管理人員和技術(shù)人員可利
用App 查閱養(yǎng)護(hù)信息，為后續(xù)制訂隧道養(yǎng)護(hù)方案提供
依據(jù)。
6 結(jié)論
（1）探地雷達(dá)利用電磁波的反射檢測(cè)隧道病害，
對(duì)隧道結(jié)構(gòu)無損傷。在檢測(cè)前，要在隧道拱頂、拱腰、
仰拱等位置布置多條測(cè)線。
（2）探地雷達(dá)的天線中心頻率、時(shí)窗、采樣率等
參數(shù)不宜過大或過小，應(yīng)結(jié)合介質(zhì)介電常數(shù)、探測(cè)深
度等確定。
（3）經(jīng)檢測(cè)，該隧道的初期支護(hù)局部存在空洞區(qū)，
但二次襯砌的厚度小于設(shè)計(jì)值。
（4）為了提高隧道養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，應(yīng)做好隧道檢查、
隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、建立隧道養(yǎng)護(hù)信息庫等工作。
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路，2022（13）：106-108.
Z—隧道支護(hù)；Y—隧道仰拱。
圖2　隧道測(cè)線布置方案示意圖

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