壩基砂礫石層固結灌漿體檢測方法初探

丁玉財，劉占博，卞其棟

（1.中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，浙江 杭州 310014；水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

1 傳統檢測方法與評價標準

目前我國對砂礫石層等覆蓋層的固結灌漿檢查標準，仍缺乏統一的規定，多數還是以滲透系數作為指標。如無特殊要求，往往以砂礫石層滲透系數降低到（1×10-4～1×10-5）cm/s為檢查合格標準。檢查的方法主要是打檢查孔和開挖檢查井兩種。對檢查孔分段鉆進、取樣，并分段做注水試驗和抽水試驗，以了解灌漿后砂礫石層膠結和孔隙充填情況，以及滲透系數降低的程度，以反映出灌漿效果。但是抽水試驗和注水試驗檢測所得滲透系數往往不盡相同。該種檢測方法與檢測標準，只反映了固結灌漿體的防滲效果，并不能直接反映固結灌漿對地基承載力和變形模量改變。

2 檢測方法選擇

對砂礫石層進行水泥灌漿后，水泥漿不能完全充填砂礫石層內的孔隙，灌漿完成后，固結灌漿體結構仍相對較松散，不能采取完整芯樣進行試塊加工進行室內抗壓強度等試驗。目前我國現行的規范，也沒有明確對砂礫石層固結灌漿體承載力和變形模量的檢測方法，為此，工程實施過程中，采用現行土工試驗規程中的載荷試驗、旁壓試驗、動力觸探、波速測試等4種試驗方法，對砂礫石層固結灌漿體承載力和變形模量進行測試分析。

3 載荷、旁壓試驗及動力觸探、波速測試

載荷試驗是在一定面積的承壓板上向地基土逐級施加荷載，觀測地基土的承載壓力和變形的原位試驗。平板載荷試驗適用于各類地基土的承載力和變形模量的測試，它反映的相當于承載板以下一定土體深度（1.5～2.0倍承載板直徑或寬度）范圍內的地基土的強度及變形的綜合特性。

旁壓試驗是將旁壓儀放入土體內，通過壓力—體積控制裝置，使旁壓器徑向擴張，對孔壁施加壓力，使土體產生相應變形的一種原位測試方法，用來確定土體承載力和旁壓模量，它適用于粘性土、砂類土和強風化巖。

動力觸探是利用一定的落錘能量，將與觸探桿相連接的探頭打入土中，根據打入的難易程度來判斷土的工程性質的一種原位測試方法，它適用于確定各類土的容許承載力確定。

波速測試是根據彈性波在巖土內的傳播理論，測定橫波和縱波在地層中的傳播時間及傳播距離，計算波速，間接推導出巖土在小應變條件下的動力參數，它適用于各類巖土體。

4 砂礫石層固結灌漿

對砂卵石層進行水泥固結灌漿，灌漿深度為10.0 m，采用自上而下分3段全孔灌漿，各段灌漿壓力自上而下分別為 0.3 MPa，0.5 MPa，1.0 MPa。

5 各種檢測方法檢測成果

表1 砂礫石層固結灌漿體承載力試驗計算成果表

表2 砂礫石層固結灌漿體變形模量試驗計算成果表

6 固結灌漿體各種檢測方法比較

表3 跨孔聲波測試驗成果表

由表1和表2可知，旁壓試驗實測結果，灌漿前與灌漿后成果基本沒變，分析其主要原因是由于試驗時采用的是預鉆式旁壓試驗，即先成孔，后放入旁壓儀進行測試。由于天然地基砂礫石層粒徑差別較大，在砂礫石層灌漿前、后成孔不規則，導致旁壓儀與孔壁不能均勻、充分接觸，使測量數據不能較真實反映客觀條件所致。故認為不宜采用旁壓試驗檢測砂礫石層固結灌漿體承載力及變形模量等物理力學指標。

超重型動力觸探試驗所測砂礫石層灌漿體承載力較灌漿前提高15.7%，變形模量較灌漿前提高21.4%，載荷試驗所測砂礫石層灌漿體承載力較灌漿前提高130.7%，變形模量較灌漿前提高77.8%，兩種試驗方法所測數據反映了對砂礫石層固結灌漿取得的良好效果，但載荷試驗測得數據提高幅度較大，超重型動力觸探試驗所測數據提高幅度較小。經分析產生這種現象主要是因為：兩種試驗方法反映不同深度灌漿體的灌漿效果所致。超重型動力觸探反映灌漿體全孔平均測值，是全孔質量的平均反映，而載荷試驗，只反映了表層一定深度灌漿體的質量。由于施工時采用的是自上而下分段全孔灌漿，全孔分3段進行灌注，所以表層重復灌漿3次，灌漿質量是最好的，所以，載荷試驗所測數據提高幅度較大符合客觀實際。

由表3可知，無論采用橫波與縱波檢測灌漿體，灌漿后波速均較灌漿前有所提高，橫波提高幅度在18%～36.6%，縱波提高幅度在9.6%～25.5%，表層固結灌漿體所測數據提高幅度最大，下面提高相對較低，符合客觀實際，表明無論是橫波還是縱波，均能反映砂礫石層固結灌漿體的灌漿質量。

綜上所述，載荷試驗、超重型動力觸探及波速測試，均可對砂礫層固結灌漿的灌漿質量進行檢測。載荷試驗、超重型動力觸探可以直接測出砂礫石固結灌漿體的承載力和變形模量，便于直接評定灌漿效果是否達到要求，但施工現場操作歷時較長，對施工進度影響較大。而波速雖不能直接測出承載力及變形模量，可以通過對灌漿體前后波速提高幅度，對比載荷試驗、超重型動力觸探提高幅度，提出對固結灌漿體波速檢測合格標準，同時波速測試相對簡單、歷時較短，業主及施工單位更容易接受。

7 結語

通過對灌漿體前后波速提高幅度，對比載荷試驗、超重型動力觸探檢測砂礫石層等覆蓋層固結灌漿體承載力和變形模量的提高幅度，可以給出砂礫石層固結灌漿體波速檢測合格標準，以判斷固結灌漿體承載力和變形模量是否滿足設計要求。