摘 要：無砟軌道支承層底部翻漿冒泥導(dǎo)致支承層底部與基床表層之間出現(xiàn)脫空離縫，文章采用地質(zhì)雷達(dá)檢測方法對高速鐵路無砟軌道支承層底部脫空離縫病害情況進(jìn)行檢測，為確定翻漿冒泥整治處理方案提供依據(jù)；在注漿整治后對處理效果進(jìn)行檢測，通過注漿前后的雷達(dá)檢測圖像對比分析，評價注漿處理效果。經(jīng)實例驗證，該方法可快捷、有效的對支承層底部與基床表層的接觸狀態(tài)進(jìn)行整體綜合評判，應(yīng)用效果良好，能夠為以后同類工程的檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；高速鐵路無砟軌道；脫空離縫

引言

我國是世界上高速鐵路投入商業(yè)運營里程最長的國家，目前高速鐵路運營里程已經(jīng)突破1.6萬公里，近7年的高速鐵路運營實踐表明：由于環(huán)境條件變化和列車沖擊荷載的反復(fù)作用，局部地段已經(jīng)先后出現(xiàn)了不同程度的路基病害，例如無砟軌道翻漿冒泥，滬寧城際鐵路自2011年底開始常規(guī)檢查以來，共發(fā)現(xiàn)有數(shù)十公里的路基地段發(fā)生了路基翻漿病害，大多數(shù)病害發(fā)生在混凝土支承層的底部附近，嚴(yán)重影響到列車運行的平穩(wěn)性和行車的安全性。

無砟軌道出現(xiàn)冒漿的原因主要基床表層材料性質(zhì)及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，當(dāng)?shù)貧夂驖駶?，降水較多，雨水沿著軌道縫隙滲入支承層與基床表面的縫隙內(nèi)，由于采用的級配碎石透水性差，縫隙進(jìn)水后，在列車動荷載長期作用下，細(xì)顆粒被水沖出，產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象。較硬的顆粒在動荷載作用下，相互摩擦形成碎屑在動水壓力作用下液化并隨著水從裂縫中流出。因此通過檢測高速鐵路無砟軌道支承層與基床表層脫空、離縫，可以對翻漿冒泥情況進(jìn)行判斷。

地質(zhì)雷達(dá)具有快速、無損、高精度的優(yōu)點，在工程病害檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章以滬寧城際鐵路某段無砟軌道翻漿冒泥病害檢測為實例，在整治處理前，對無砟軌道翻漿冒泥病害情況進(jìn)行檢測，查明冒漿分布范圍與發(fā)育程度，為確定整治處理方案提供依據(jù)；在整治處理后對注漿處理效果進(jìn)行檢測，通過注漿前后的雷達(dá)資料對比分析，評價注漿處理效果。

1 面波探測巖溶路基原理

地質(zhì)雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR），是一種對地下的或物體內(nèi)不可見的目標(biāo)體或界面進(jìn)行定位的電磁技術(shù)。

地質(zhì)雷達(dá)勘探是以地下不同介質(zhì)的介電常數(shù)差異為基礎(chǔ)的一種物探方法，其工作原理就是利用高頻電磁波（主頻從數(shù)兆至上千兆赫）以寬頻帶短脈沖的形式，由地表通過發(fā)射天線向地下發(fā)射電磁波，由接收天線接收電磁波，當(dāng)電磁波在地下旅行時，遇到具有電性差異的介質(zhì)時（如空洞、分界面等），電磁波反射回地面由接收天線接收，根據(jù)電磁波的旅行時間、波形特征可以確定地下介質(zhì)（目標(biāo)體）的空間位置、幾何形態(tài)等。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)測試原理及采集示意圖

2 工程實例

2.1 工程概況

滬寧城際鐵路K245+780～K246+080段為低填淺挖地段，兩側(cè)各預(yù)留一股道，路塹邊坡防護(hù)形式拱形截水骨架內(nèi)植草灌木防護(hù)。軌道板為CRTSⅠ型板。該段支承層底部翻漿較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為在路肩上流淌著或堆積著由水與碎石墊層中細(xì)顆?；旌隙傻哪酀{滲出物，嚴(yán)重處滲出物厚度達(dá)10～50mm，個別地段泥漿滲出物被抽吸至軌道板表面道心內(nèi)。

2.2 現(xiàn)場檢測工作

測網(wǎng)密度、天線間距和天線移動速度應(yīng)反映出檢測對象的異常。根據(jù)高鐵無砟軌道現(xiàn)場勘察和試驗，一般沿線路縱向布置3～4條測線，分別沿上、下行線內(nèi)外兩側(cè)支承層表面布置。

地質(zhì)雷達(dá)檢測使用美國Geophysical Survey Systems Inc生產(chǎn)的雙通道SIR-20型地質(zhì)雷達(dá)施測，天線頻率900MHz，連續(xù)采集數(shù)據(jù)模式，每秒掃描100道，記錄長度25ns，每道采樣點數(shù)512。

2.3 資料處理流程

資料處理采用RADAN6.5雷達(dá)專用軟件，采用人機(jī)對話的方式處理，其流程見圖2：

圖2 地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理流程圖

2.4 實測資料解釋

（1）無砟軌道支承層與基床表層接觸良好特征

正常鐵路路基一般具有填筑密實、厚度均勻等特點，無砟軌道支承層與基床表層接觸良好，其雷達(dá)圖像表現(xiàn)為波形平緩、規(guī)則、無雜亂反射等特征（圖3），而有病害的路基的雷達(dá)圖像則與此有明顯不同。

圖3 支承層與基床表層接觸良好地質(zhì)雷達(dá)時間剖面圖

（2）無砟軌道支承層與基床表層脫空異常特征

通過對同相軸連續(xù)的追蹤，找出振幅稍強(qiáng)的反射波來確定支承層與基床表層的分界面，可確定脫空、離縫的規(guī)模及延展范圍，判定其嚴(yán)重程度。如圖4所示，K245+907～+913支承層與基床表層界面的同相軸反射信號強(qiáng)，三振相明顯，推測支承層與基床表層之間存在脫空、離縫。

（3）注漿整治前后對比

針對混凝土支承層與基床表層間的脫空、離縫，目前采取的整治措施為鉆孔灌注高聚物化學(xué)漿，填充支承層與基床表層之間的空隙，恢復(fù)路基支承強(qiáng)度。通過注漿整治前后地質(zhì)雷達(dá)資料的對比，可以對注漿整治效果進(jìn)行評價。

如圖5所示，K245+870～+874在注漿處理前，支承層與基床表層的分界面同相軸反射信號強(qiáng)，三振相明顯，推測支承層與基床表層存在脫空、離縫（圖5a）；經(jīng)注漿加固后，K245+870～+872雷達(dá)同相軸較連續(xù)，且相對較均勻，注漿前存在的脫空、離縫異常區(qū)域信號幅度變?nèi)酰▓D5b），說明經(jīng)注漿處理后，支承層與基床表層耦合情況得到改善，加固效果良好；K245+872～+873.5同相軸反射信號仍然較強(qiáng)，三振相明顯，說明注漿充填效果不好，需要進(jìn)一步補(bǔ)注處理。

a、注漿前 b、注漿后

圖5 地質(zhì)雷達(dá)檢測無砟軌道脫空時間剖面圖

3 結(jié)束語

（1）地質(zhì)雷達(dá)能夠快速、有效地檢測無砟軌道支承層底部與基床表層脫空、離縫，支承層底部與基床表層接觸良好的雷達(dá)圖像表現(xiàn)為波形平緩、規(guī)則、無雜亂反射等特征；支承層底部與基床表層存在脫空、離縫，雷達(dá)異常表現(xiàn)為同相軸反射信號強(qiáng)，三振相明顯。

（2）通過對比分析整治處理前后地質(zhì)雷達(dá)反射波組同相軸連續(xù)性和同一異常的振幅變化，可以有效地對支承層底部注漿加固效果進(jìn)行評價。

（3）本次地質(zhì)雷達(dá)在滬寧城際鐵路無砟軌道支承層底部檢測中的實際應(yīng)用，效果顯著，可以為以后同類工程檢測提供參考。

致謝

本次檢測試驗與論文編寫，得到了中鐵第四勘察設(shè)計集團(tuán)有限公司“鐵路路基填筑質(zhì)量檢測物探技術(shù)研究（2013K98）”科研項目資金的支持，在此表示感謝。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國鐵道部.TB10013-2010.鐵路工程物理勘探規(guī)范[S].北京，2010.

[2]李大心.探地雷達(dá)方法與應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[3]李大心.地球物理方法綜合應(yīng)用與解釋[D].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2003.

[4]魏祥龍，張智慧.高速鐵路無砟軌道主要病害（缺陷）分析與無損檢測[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2011（3）：38-40.

[5]郭福強(qiáng)，胡勇海，彭宇，等.高路無砟軌道隱患無損排查技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（5）：24-25.

[6]潘振華.滬寧城際鐵路路基翻漿原因分析及整治措施研究[J].鐵道建筑，2014（3）：74-77.

[7]馬偉斌，李紅海，郭勝，等.鐵路隧道內(nèi)無砟軌道結(jié)構(gòu)病害檢測與快速修復(fù)技術(shù)[J].中國鐵路，2011（9）：29-32.

[8]吳紹利，王鑫，吳智強(qiáng)，等.高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)病害類型及快速維修方法[J].中國鐵路，2013（1）：42-44.

[9]陳勛.無砟軌道路基翻漿病害整治措施探討[J].上海鐵道科技，2013（2）：77-79.

[10]周忠國.高鐵CRTS-I型無砟軌道路基翻漿病害整治技術(shù)研究[J].上海鐵道科技，2012（4）：73-75.

作者簡介：李軍（1981-），男，工程師，碩士，地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，從事工程物探與工程檢測工作。