楊 波

(建材成都地質(zhì)工程勘察院，四川成都 610052)

鐵路路基巖溶注漿整治工程的質(zhì)量檢測(cè)過(guò)去一般采用鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)，這種方法直觀可靠，但成本高、工期長(zhǎng)，鉆孔數(shù)量少時(shí)不具有代表性，因此不能對(duì)質(zhì)量做出全面的評(píng)價(jià)。與鉆孔取芯法和壓水試驗(yàn)相比，物探具有成本低、速度快、不破壞整治場(chǎng)地、能夠?qū)こ藤|(zhì)量做出比較全面評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了以物探為主、鉆探為輔的鐵路路基巖溶注漿質(zhì)量檢測(cè)工作模式，具體采用的檢測(cè)方法為多道瞬態(tài)面波法［1］(以下簡(jiǎn)稱面波法)、四極對(duì)稱直流電測(cè)深法［2］(以下簡(jiǎn)稱電測(cè)深法)、鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)。

1 資料采集

1.1 布置

面波法和電測(cè)深法均屬于間接檢測(cè)方法，為保證檢測(cè)工作放在工程的重點(diǎn)部位并且便于資料相互對(duì)比印證，物探測(cè)線布置為:

①在線路中線位置布置一條面波法測(cè)線，點(diǎn)距7 m。

②在線路中線位置布置一條電測(cè)深法測(cè)線，點(diǎn)距均5 m，即與原勘察期間所做電測(cè)深點(diǎn)距相同。

選取2個(gè)物探異常位置進(jìn)行鉆孔取芯和壓水試驗(yàn);在物探測(cè)線外隨機(jī)抽取不少于該標(biāo)段注漿總孔數(shù)的2%，即7個(gè)位置進(jìn)行鉆孔取芯，隨后選取其中1個(gè)孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)。

1.2 設(shè)備

面波法資料采集使用美國(guó)Geometrics公司生產(chǎn)的24道GEODE24工程地震儀;電測(cè)深法資料采集使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZD－2型電法儀;鉆孔取芯使用KY－300地質(zhì)回旋鉆機(jī)和水泵;壓水試驗(yàn)使用PW－150注漿泵、CJ－G3灌漿自動(dòng)記錄儀、25 kW發(fā)電機(jī)及水車等設(shè)備。

1.3 參數(shù)

(1)面波法

采用正向單邊激發(fā)、24道接收的規(guī)則觀測(cè)系統(tǒng);測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距7 m，偏移距一般為10 m，道間距1 m;檢波器主頻2.5 Hz;激發(fā)方式為地表錘擊，在每個(gè)激發(fā)點(diǎn)多次激發(fā)并垂直疊加;采樣率0.125 ms，記錄長(zhǎng)度512 ms，延遲時(shí)間0 ms，濾波檔設(shè)置為全通。

(2)電測(cè)深法

測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距5 m，供電極距選取為:AB/2=1.5 m、2 m、3 m、5 m、7 m、10 m、15 m、20 m、30 m、50 m，MN/2=0.5 m，沿線路方向布極。

(3)鉆孔取芯

在覆蓋層中采用跟管鉆進(jìn)，直徑不小于110 mm;在基巖中采用回旋鉆進(jìn)，直徑不小于91 mm。

(4)壓水試驗(yàn)

采用單點(diǎn)法，壓力為灌漿壓力的80%，在穩(wěn)定壓力下每5 min測(cè)讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1 L/min，即可結(jié)束觀測(cè)，取最終值為計(jì)算值。

2 資料解釋

資料采集后，對(duì)面波法、電測(cè)深法、鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)等四種資料進(jìn)行分析和對(duì)比，并根據(jù)綜合分析得出最終檢測(cè)結(jié)論。

2.1 面波法

一般說(shuō)來(lái)，巖溶整治注漿效果好，所測(cè)面波速度應(yīng)較高，反之則較低。根據(jù)《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》——條文說(shuō)明17.4.3條——表17.4.3－2判釋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算和參考文獻(xiàn)［4］，當(dāng)合格標(biāo)準(zhǔn)面波速度與低速異常面波速度的差值小于合格標(biāo)準(zhǔn)面波速度的20%，認(rèn)為不存在面波低速異常，判定注漿質(zhì)量合格;反之，則認(rèn)為存在面波低速異常，巖溶整治效果可能較差。在這種情況下，應(yīng)由施工單位對(duì)低速異常位置采取重新注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施或者在低速異常位置進(jìn)行鉆孔取芯或壓水試驗(yàn)檢測(cè)工作，當(dāng)滿足本文2.3或2.4部分所述要求時(shí)，則判定注漿質(zhì)量合格，否則應(yīng)由施工單位對(duì)異常位置采取重新注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施。

需要說(shuō)明的是，一般注漿整治僅限于巖體內(nèi)，未對(duì)覆蓋土層注漿，因此統(tǒng)計(jì)的面波低速異常深度段落僅包括土石分界線以上3 m至設(shè)計(jì)孔底基巖內(nèi)的段落。

2.2 電測(cè)深法

注漿前后的電測(cè)深資料表明［3］:充填溶洞的視電阻率ρs值一般為20～300Ω·m，混凝土的ρs值為500～5 000Ω·m，考慮到注漿后的溶洞是混凝土和溶洞中土的綜和電性層(簡(jiǎn)稱綜合層)，因此綜合層的ρs值應(yīng)介于充填溶洞和混凝土之間，ρs值為 260～2 650Ω·m，故當(dāng)整治注漿后，綜合層與充填溶洞的ρs值差異較大，即綜合層的ρs值比充填溶洞明顯提高，這是電測(cè)深法檢測(cè)巖溶整治注漿效果的依據(jù)和基礎(chǔ)。

把注漿前后，即第一次和第二次采集的電測(cè)深資料視電阻率等值線斷面圖(等ρs斷面圖)進(jìn)行對(duì)比，以注漿后的等ρs斷面圖為準(zhǔn)，一般可能出現(xiàn)以下兩種情況:

①注漿后ρs的背景值比注漿前提高2倍以上，且注漿前的低阻異?；鞠?，判定巖溶整治注漿質(zhì)量合格。

②視若注漿后ρs的背景值與注漿前相差不明顯，注漿前的低阻異常范圍沒(méi)有縮小，其ρs值提高不大，說(shuō)明巖溶整治注漿效果不明顯，未達(dá)到整治的目的。在這種情況下，應(yīng)由施工單位對(duì)低阻異常位置采取重新注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施或者在低阻異常位置進(jìn)行鉆孔取芯或壓水試驗(yàn)檢測(cè)工作，當(dāng)滿足本文2.3或2.4部分所述要求時(shí)，則判定注漿質(zhì)量合格，否則應(yīng)由施工單位應(yīng)對(duì)異常位置采取重新注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施。

2.3 壓水試驗(yàn)

當(dāng)各測(cè)試鉆孔壓水試驗(yàn)獲取的透水率小于47時(shí)，判定巖溶注漿質(zhì)量合格，否則為不合格。

2.4 鉆孔取芯

當(dāng)個(gè)鉆孔注漿段落巖芯多處可見水泥結(jié)石體、水泥結(jié)石體基本填滿裂隙溶洞時(shí)，判定巖溶注漿質(zhì)量合格，否則為不合格。

2.5 綜合評(píng)價(jià)

綜合某一標(biāo)段上述四種檢測(cè)方法資料的解釋結(jié)果，根據(jù)不同情況可能得到該標(biāo)段以下檢測(cè)結(jié)論:

①當(dāng)四種資料判釋巖溶注漿質(zhì)量合格時(shí)，判定該標(biāo)段巖溶注漿質(zhì)量合格。

②當(dāng)所做物探僅局部地段顯示存在低速或低阻異常，或者所做檢測(cè)鉆孔僅少量孔存在鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)顯示注漿質(zhì)量不合格時(shí)，應(yīng)由施工單位在低速和低阻異常位置，以及鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)資料顯示注漿質(zhì)量不合格孔位，采取重新注漿等補(bǔ)強(qiáng)措施，補(bǔ)強(qiáng)后進(jìn)行復(fù)檢工作。復(fù)檢資料顯示巖溶注漿質(zhì)量合格時(shí)，方才可以判定該標(biāo)段巖溶注漿質(zhì)量合格，否則該標(biāo)段應(yīng)重新進(jìn)行巖溶整治。

③當(dāng)所做物探地段普遍顯示存在低速或低阻異常，或者所做檢測(cè)鉆孔普遍存在鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)資料顯示注漿質(zhì)量不合格時(shí)，判定該標(biāo)段巖溶注漿質(zhì)量不合格，應(yīng)重新進(jìn)行巖溶整治。

3 實(shí)例

下面以某客運(yùn)專線一標(biāo)段巖溶整治工地所做的實(shí)例介紹綜合檢測(cè)工作。

2008年在該標(biāo)段的勘察設(shè)計(jì)期間，進(jìn)行了第一次電測(cè)深工作，發(fā)現(xiàn)巖溶發(fā)育，2012年進(jìn)行注漿整治，注漿后，采集綜合檢測(cè)資料。

在資料解釋過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該標(biāo)段一測(cè)點(diǎn)的面波頻散曲線(見圖1)在4.5～7.8 m深度范圍內(nèi)(面波速度分層厚度D=3.3 m)出現(xiàn)低速異常，其面波速度VR僅為378 m/s。根據(jù)《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》—條文說(shuō)明17.4.3條—表17.4.3－2判釋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，合格標(biāo)準(zhǔn)面波速度應(yīng)為508 m/s，合格標(biāo)準(zhǔn)面波速度與低速異常面波速度的差值為508 m/s－378 m/s=130 m/s，因此其差值大于合格標(biāo)準(zhǔn)面波速度508 m/s的20%，故判定該測(cè)點(diǎn)的面波低速異常，應(yīng)為巖溶整治效果較差。為此，施工單位在該低速異常位置進(jìn)行重新注漿補(bǔ)強(qiáng)，在補(bǔ)強(qiáng)過(guò)程中，該位置注進(jìn)了大量的漿液，印證了面波資料的可靠性，及時(shí)彌補(bǔ)了注漿質(zhì)量缺陷。

圖2(a)和圖2(b)分別為該標(biāo)段一段注漿前后所對(duì)應(yīng)的等ρs斷面圖。由圖2(a)可知，接近地表高程1 270 m附近的ρs背景值較低，小于100Ω·m，對(duì)應(yīng)了土層的電性;在1 265 m高程以下，ρs背景值較高，為200～300Ω·m，對(duì)應(yīng)了灰?guī)r的電性，其中在485測(cè)點(diǎn)位置存在垂直低阻帶或低阻閉合圈;判釋為該地段由薄層土覆蓋，下部灰?guī)r溶蝕破碎，巖溶發(fā)育，并且在485測(cè)點(diǎn)位置存在垂直的溶蝕通道或溶洞。經(jīng)注漿整治后，ρs背景值提高到300～600Ω·m，即注漿后的ρs背景值提高較大(見圖2(b))，但與注漿前相比，特別是在485測(cè)點(diǎn)位置差別并不明顯，低阻異常形態(tài)基本未變，范圍亦沒(méi)有縮小，其極小值甚至從131Ω·m降至107Ω·m，判定巖溶整治注漿效果不明顯，未達(dá)到整治的目的，建議施工單位對(duì)該低阻異常予以重新整治。后在補(bǔ)強(qiáng)鉆探取芯驗(yàn)證過(guò)程中，在該異常位置的1 260～1 245 m高程孔段，揭示了溶洞充填物并且未見水泥結(jié)石體，印證了電測(cè)深資料的可靠性。

圖1 一測(cè)點(diǎn)的面波頻散曲線與低速異常

圖2 注漿前后電測(cè)深等ρs斷面圖與低阻異常

［1］ JGJ/T143—2004 多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程［S］

［2］ TB10013—2010 J1089—2010 鐵路工程物理勘探規(guī)范［S］

［3］ TB10106—2010 J1078—2010 鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程［S］

［4］ 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì)．工程地質(zhì)手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007

［5］ 何智杰．多道瞬態(tài)面波在路基填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］．鐵道勘察，2013(3)

［6］ 李堅(jiān)．物探在巖溶整治注漿質(zhì)量檢測(cè)工作中的應(yīng)用［J］．地質(zhì)與勘探，2002(1)

［7］ 王京泉．寧安鐵路覆蓋型巖溶路基的勘察與地基處理實(shí)踐［J］．鐵道勘察，2012(5)

［8］ 陳洪杰．面波技術(shù)在高鐵臨近既有鐵路路基檢測(cè)中的應(yīng)用［J］．工程地球物理學(xué)報(bào)，2012(1)