鐵路路基巖溶注漿整治工程質量綜合檢測技術探討

楊 波

(建材成都地質工程勘察院，四川成都 610052)

鐵路路基巖溶注漿整治工程的質量檢測過去一般采用鉆孔取芯和壓水試驗，這種方法直觀可靠，但成本高、工期長，鉆孔數量少時不具有代表性，因此不能對質量做出全面的評價。與鉆孔取芯法和壓水試驗相比，物探具有成本低、速度快、不破壞整治場地、能夠對工程質量做出比較全面評價的優點。近年來，隨著技術的進步，現在已經發展了以物探為主、鉆探為輔的鐵路路基巖溶注漿質量檢測工作模式，具體采用的檢測方法為多道瞬態面波法［1］(以下簡稱面波法)、四極對稱直流電測深法［2］(以下簡稱電測深法)、鉆孔取芯和壓水試驗。

1 資料采集

1.1 布置

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

①在線路中線位置布置一條面波法測線，點距7 m。

②在線路中線位置布置一條電測深法測線，點距均5 m，即與原勘察期間所做電測深點距相同。

選取2個物探異常位置進行鉆孔取芯和壓水試驗;在物探測線外隨機抽取不少于該標段注漿總孔數的2%，即7個位置進行鉆孔取芯，隨后選取其中1個孔進行壓水試驗。

1.2 設備

面波法資料采集使用美國Geometrics公司生產的24道GEODE24工程地震儀;電測深法資料采集使用重慶地質儀器廠生產的DZD－2型電法儀;鉆孔取芯使用KY－300地質回旋鉆機和水泵;壓水試驗使用PW－150注漿泵、CJ－G3灌漿自動記錄儀、25 kW發電機及水車等設備。

1.3 參數

(1)面波法

采用正向單邊激發、24道接收的規則觀測系統;測點點距7 m，偏移距一般為10 m，道間距1 m;檢波器主頻2.5 Hz;激發方式為地表錘擊，在每個激發點多次激發并垂直疊加;采樣率0.125 ms，記錄長度512 ms，延遲時間0 ms，濾波檔設置為全通。

(2)電測深法

測點點距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，直徑不小于110 mm;在基巖中采用回旋鉆進，直徑不小于91 mm。

(4)壓水試驗

采用單點法，壓力為灌漿壓力的80%，在穩定壓力下每5 min測讀一次壓入流量，連續四次讀數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，即可結束觀測，取最終值為計算值。

2 資料解釋

資料采集后，對面波法、電測深法、鉆孔取芯和壓水試驗等四種資料進行分析和對比，并根據綜合分析得出最終檢測結論。

2.1 面波法

一般說來，巖溶整治注漿效果好，所測面波速度應較高，反之則較低。根據《鐵路工程地基處理技術規程》——條文說明17.4.3條——表17.4.3－2判釋標準計算和參考文獻［4］，當合格標準面波速度與低速異常面波速度的差值小于合格標準面波速度的20%，認為不存在面波低速異常，判定注漿質量合格;反之，則認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，應由施工單位對低速異常位置采取重新注漿等補強措施或者在低速異常位置進行鉆孔取芯或壓水試驗檢測工作，當滿足本文2.3或2.4部分所述要求時，則判定注漿質量合格，否則應由施工單位對異常位置采取重新注漿等補強措施。

需要說明的是，一般注漿整治僅限于巖體內，未對覆蓋土層注漿，因此統計的面波低速異常深度段落僅包括土石分界線以上3 m至設計孔底基巖內的段落。

2.2 電測深法

注漿前后的電測深資料表明［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(簡稱綜合層)，因此綜合層的ρs值應介于充填溶洞和混凝土之間，ρs值為 260～2 650Ω·m，故當整治注漿后，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，這是電測深法檢測巖溶整治注漿效果的依據和基礎。

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

①注漿后ρs的背景值比注漿前提高2倍以上，且注漿前的低阻異常基本消失，判定巖溶整治注漿質量合格。

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有縮小，其ρs值提高不大，說明巖溶整治注漿效果不明顯，未達到整治的目的。在這種情況下，應由施工單位對低阻異常位置采取重新注漿等補強措施或者在低阻異常位置進行鉆孔取芯或壓水試驗檢測工作，當滿足本文2.3或2.4部分所述要求時，則判定注漿質量合格，否則應由施工單位應對異常位置采取重新注漿等補強措施。

2.3 壓水試驗

當各測試鉆孔壓水試驗獲取的透水率小于47時，判定巖溶注漿質量合格，否則為不合格。

2.4 鉆孔取芯

當個鉆孔注漿段落巖芯多處可見水泥結石體、水泥結石體基本填滿裂隙溶洞時，判定巖溶注漿質量合格，否則為不合格。

2.5 綜合評價

綜合某一標段上述四種檢測方法資料的解釋結果，根據不同情況可能得到該標段以下檢測結論:

①當四種資料判釋巖溶注漿質量合格時，判定該標段巖溶注漿質量合格。

②當所做物探僅局部地段顯示存在低速或低阻異常，或者所做檢測鉆孔僅少量孔存在鉆孔取芯和壓水試驗顯示注漿質量不合格時，應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資料顯示注漿質量不合格孔位，采取重新注漿等補強措施，補強后進行復檢工作。復檢資料顯示巖溶注漿質量合格時，方才可以判定該標段巖溶注漿質量合格，否則該標段應重新進行巖溶整治。

③當所做物探地段普遍顯示存在低速或低阻異常，或者所做檢測鉆孔普遍存在鉆孔取芯和壓水試驗資料顯示注漿質量不合格時，判定該標段巖溶注漿質量不合格，應重新進行巖溶整治。

3 實例

下面以某客運專線一標段巖溶整治工地所做的實例介紹綜合檢測工作。

2008年在該標段的勘察設計期間，進行了第一次電測深工作，發現巖溶發育，2012年進行注漿整治，注漿后，采集綜合檢測資料。

在資料解釋過程中，發現該標段一測點的面波頻散曲線(見圖1)在4.5～7.8 m深度范圍內(面波速度分層厚度D=3.3 m)出現低速異常，其面波速度VR僅為378 m/s。根據《鐵路工程地基處理技術規程》—條文說明17.4.3條—表17.4.3－2判釋標準計算，合格標準面波速度應為508 m/s，合格標準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準面波速度508 m/s的20%，故判定該測點的面波低速異常，應為巖溶整治效果較差。為此，施工單位在該低速異常位置進行重新注漿補強，在補強過程中，該位置注進了大量的漿液，印證了面波資料的可靠性，及時彌補了注漿質量缺陷。

圖2(a)和圖2(b)分別為該標段一段注漿前后所對應的等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，對應了土層的電性;在1 265 m高程以下，ρs背景值較高，為200～300Ω·m，對應了灰巖的電性，其中在485測點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，下部灰巖溶蝕破碎，巖溶發育，并且在485測點位置存在垂直的溶蝕通道或溶洞。經注漿整治后，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測點位置差別并不明顯，低阻異常形態基本未變，范圍亦沒有縮小，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，未達到整治的目的，建議施工單位對該低阻異常予以重新整治。后在補強鉆探取芯驗證過程中，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石體，印證了電測深資料的可靠性。

圖1 一測點的面波頻散曲線與低速異常

圖2 注漿前后電測深等ρs斷面圖與低阻異常

［1］ JGJ/T143—2004 多道瞬態面波勘察技術規程［S］

［2］ TB10013—2010 J1089—2010 鐵路工程物理勘探規范［S］

［3］ TB10106—2010 J1078—2010 鐵路工程地基處理技術規程［S］

［4］ 《工程地質手冊》編委會．工程地質手冊［M］．北京:中國建筑工業出版社，2007

［5］ 何智杰．多道瞬態面波在路基填筑質量評價中的應用［J］．鐵道勘察，2013(3)

［6］ 李堅．物探在巖溶整治注漿質量檢測工作中的應用［J］．地質與勘探，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踐［J］．鐵道勘察，2012(5)

［8］ 陳洪杰．面波技術在高鐵臨近既有鐵路路基檢測中的應用［J］．工程地球物理學報，2012(1)