1.前言
公路山区隧道的围岩和初期支护作为隧道的主要受力结构，二次混凝土衬砌则主要是起安全储备作用，因此初期支护背后有无脱空或背后空洞的位置形态以及二次衬砌混凝土的实际厚度对于隧道的安全和质量起着至关重要的作用。因此必须在施工过程中应及时对隧道施工质量进行检测，以清除质量隐患。地质雷达方法具有快速、连续、高效等优点，被广泛应用于各类隧道衬砌质量检测中。
2.地质雷达数据处理与分析
探测的雷达检测数据以脉冲反射波的波形形式记录，用波形或灰度显示探地雷达垂直剖面图。地质雷达数据分析包括两部分内容：数据处理和图像处理。
2.1地质雷达数据处理
地址雷达数据处理步骤一般分以下4个步骤：
（1）消除随机噪声、压制干扰，改善背景：
（2）自动时变增益或控制增益，以补偿介质吸收和抑制杂波；
（3）滤波处理除去高频，突出目标体，降低背景噪声和余振影响；
（4）通过对检测波形的时间剖面、波形及振幅的变化规律的对比分析，对隧道初支和二衬喷混凝土厚度、背后是否存在空洞及不密实等情况进行综合评判。
2.2地质雷达图像处理
地质雷达图像处理包括图像解释和识别异常，一方面基于探地雷达图像的判别结果，另一方面由工程实践成果获得。只有获得高质量的探地雷达图像，正确的判别异常，才能获得可靠、准确的探测解释结果，因此识别干扰波及目标体的探地雷达图像特征是进行探地雷达图像解释的核心内容。
探地雷达在接收有效信号的同时，也不可避免地接收到各种干扰信号，产生干扰信号的原因很多，干扰波一般都有特殊形状，在分析中要加以辨别和确认。
主要判定特征：①密实：衬砌信号幅值较弱，波形均匀，甚至没有界面反射信号；②不密实：衬砌界面反射信号强，信号为强反射信号，同相轴不连续，错断，一般区域化分布；⑧空洞：衬砌界面反射信号强，呈典型的孤立体相位特征，通常为规整或不规整的双曲线波形特征，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；④脱空：衬砌界面反射信号强，呈带状长条形或三角形分布，三振相明显，通常有多次反射信号；⑤钢筋网：有规律的连续的小月牙形强反射信号，月牙波幅较窄；⑥钢拱架：单个的月牙形强反射信号，月牙波幅较宽；⑦钢格栅：连续的两个双曲线强反射信号。
2.2.1初期支护结构
雷达波经发射天线发射后，最先到达接收天线的雷达波为空气直达波，紧接着为表面直达波，再为喷混凝土和围岩胶结面的反射波。反射波能量与围岩和喷混凝土之间的物性差异有关，两者物性差异越大，反射波能量就越强，反之，其能量就越弱。在地质雷达图像中振幅较强、同相轴比较连续的波就是喷混凝土和围岩界面的反射信号，该界面上到表面就是喷混凝土厚度。当混凝土中存在钢筋时，将产生连续点状强反射信号；当混凝土中有钢拱时，将出现特别强的月牙形反射信号，每一信号表示有一钢拱。当喷混凝土背后回填不密实，混凝土与围岩之间有空隙时，由于空气与混凝土介电常数差别较大，电磁波在喷混凝土与空气之间将产生强反射信号，如图2所示。当空洞比较大时，围岩界面清晰可见，在地质雷达剖面图上主要表现为在喷混凝土层以下出现多次反射波，同相轴呈弧形，并与相邻道之间发生相位错位，且其能量明显增强，如图2所示。
2.2.2二次衬砌结构
二衬检测中重要的是判别初衬与二衬之间的界面反射波，由于反射波能量与二次衬砌和喷射混凝土的物理性质差异有关，两者物理性质差异越大，反射波能量越强，否则其能量越弱，边界不明显。
3.地质雷达对隧道衬砌质量的检测技术重点
3.1检测设备以及检测方法
检测设备：在检测的时候运用产自于瑞典的MRMAC地质雷达，接收天线运用单置式天线。
检测方法：通常在隧道的拱顶、两侧的拱腰以及底墙处各布置一条测线，观察的过程中如果发现存在信号异常，要对该处的测线进行加密检测。测线布置完成之后，在墙壁上每隔10m，用颜色鲜艳的标志做一个标记，然后使天线贴紧隧道的内侧墙壁，沿测线的方向进行测量，并对该过程中的数据进行及时准确的记录。
3.2判断依据
1）隧道衬砌质量检测，其判断依据有以下几点：其一，当衬砌密实程度较好时，雷达的反射信号强度较弱，甚至会出现没有接收到反射信号的现象；其二，当衬砌密实程度较差时，雷达的反射信号强度较强，且出现不连续的弧形形状；其三，当衬砌存在空洞现象时，衬砌界面的雷达信号强度较强，在下部依然存在强度较强的反射信号，但是两组信号的接收时间差较大。
2）对钢筋存在位置的判断：其一，当雷达信号呈现分布较为分散的月牙形，且反射信号强度较强时，则说明此处存在钢架结构；其二，当雷达信号呈现分布较为连续的双曲线的形状，而且其反射信号强度较强时，则说明此处存在钢筋。
3.3地质雷达检测图像的分类
1）当隧道衬砌与围岩的紧密性相对较好，不存在空隙时，界面图像的清晰程度直接受到混凝土与围岩的紧密性以及混凝土介电常数的影响，其雷达反射信号相对较弱，但是可以通过相关软件对隧道衬砌的厚度进行计算。
2）当隧道衬砌与围岩的紧密性较差时，电磁波在衬砌混凝土与空气之间的界面上出现强度较大的反射信号，且其界面很容易被认识，隧道衬砌与围岩之间的空隙可以被计算出来。
3）当雷达的图像中不存在差异较大的信号，且其图像较为均匀，这就说明隧道衬砌混凝土的密实程度较好。
4）当雷达的图像中呈现连续性，而且图像纵向尺寸相对较大。
4.结论与建议
（1）地质雷达检测隧道衬砌厚度、背后脱空、空洞的位置是能够实现的，并且检测速度快、效率高，适合于现场的大面积连续快速检测。
（2）隧道工程中，地面和衬砌表面往往起伏不平，导致在检测过程中，雷达天线的跳动，产生较大的干扰信号。检测长大隧道时，里程较长而累计的里程误差往往使检测结果失真。因此在开展检测工作时，需特别注意，以减小人为误差，提高检测精度。