基于沖擊映像法的大型沉管隧道基礎檢測要點探析

(安徽省七星工程測試有限公司 安徽 合肥 230000)

引言

沉管隧道就是采用沉管法進行施工的隧道，而沉管法就是先在大型駁船上或者干塢內進行管段的預制，然后將其運輸至要求的位置區域進行下沉、再進行對接和固定等施工處理，以此建成水下隧道。沉管隧道的基礎處理可以采用多種施工方法，一般來說能夠分為六種，一是注漿法，二是灌囊法，三是砂流法，四是噴砂法，五是樁基法，六是刮鋪法[1]。

一、沖擊映像法概述

當對沉管隧道的底板進行敲打的過程中，會伴隨著各種彈性波的產生，如橫波、縱波和面波等，這些彈性波在沉管隧道內部遇到各種界面，如注漿的結合面會發生反射現象，注漿的填充狀況就能夠通過發射信號的強弱進行判斷。如果沉管底板和注漿之間的結合十分緊密，界面兩端的介質就不會呈現出明顯的差異性，不會對彈性波造成很強的反射作用，此時的反射波比較微弱。反之，如果沉管底板和注漿之間存在一定的空隙時，此時空隙內主要以水作為介質，這就和混凝土底板之間存在比較大的差異，會對彈性波造成比較強的反射作用，形成較強的反射波。這就是沖擊映像法的檢測原理，這和石油勘探過程中國采用的反射法地震勘探有點類似，但不同的是，混凝土底板的厚度大約為1.4米左右，和地層的厚度相差巨大，然而彈性波卻能以超過3000m/s的速度進行傳播，速度之快使得彈性波的傳播時間非常短[2]。

二、基于沖擊映像法的大型沉管隧道基礎檢測

(一)工程概況

某隧道線路全長2248m，江中沉管段1200m，由15節預制管段組成，每節管段長度為80m。沉管段基礎使用碎石墊層和注漿漿液層構成，碎石墊層65cm厚，注漿漿液層厚45cm。其中，碎石墊層中碎石以30～70mm級配碎石為主，隧道基槽浚挖結束后，再進行碎石的刮鋪作業，注漿層的材料以鈉基膨潤土砂漿為主。由于漿液的密實度直接影響著沉管隧道的基礎質量，因此，掌握注漿過程中漿液的各種性能指標與施工情況十分必要，所以，本工程計劃采用沖擊映像法進行檢測。整個檢測過程分為兩個部分，一是注漿前檢測，二是注漿后檢測。其中，在注漿前進行檢測，主要是為了將注漿中、注漿后的數據與注漿前的數據進行比較。注漿后檢測主要是綜合評估壓力注漿的充填效果，以最大限度的確保無論是結構還是基地都能夠均勻受力，盡量避免發生不均勻沉降的情況[3]。

圖1 沖擊映像法原理圖

(二)檢測過程

1.檢測儀器。本次檢測所使用的地震儀是美國的生產廠家Geospace生產的Geod數字地震儀，其具有24道記錄通道，1.75Hz的低截屏和20000Hz的高截屏，以及24bit的模數轉換。使用美國Geospace生產的動圈式垂直成分速度型檢波器，為100Hz的固有頻率。檢測時對連接檢波器的混凝土墩進行了加工，大小為10×10cm，與地面固定時采用3個螺絲釘進行連接，以確保檢波器更好的與地面耦合。

2.數據采集參數。相鄰兩個檢波器之間分布距離為50cm，分布長度為6m，以距離測線50cm為震源偏移距，采用重錘擊打的激發方式，共15道，每隔62.5us進行以此采樣，總記錄長度為256ms，采用1點/50cm的勘探密度。

3.數據采集程序。首先做好現場準備工作，對各種測試儀器進行檢查，查看有無損壞、少數的情況，及時清理即將進行測試的區域。其次，正確設置檢波器，按照已近確定好了的勘測點，每50cm進行一個檢波器的設置，在底板上平整的放置檢波器(如圖2所示)。

圖2 檢波器的布置

4.確保原始數據的質量。原始數據的質量直接影響著檢測結果的準確性與有效性，因此需要盡可能的確保原始數據的質量不受影響。數據質量的保證從兩個方面進行，一是數據的采集，二是數據的處理。采集過程中防止人員來回走動，停止機械運轉，以免產生噪音而對數據的采集造成影響。在數據處理方面，在分析數據的過程中，對波形處理與小波處理的方法進行了結合使用，以增加數據處理的準確性。通過上面的這些方法手段，使得數據的質量得到了有效保障[4]。

三、檢測結果分析

通過進行現場測試，再次表明在數據分析的過程中采用波形的可視化處理，并結合小波處理的方式，沖擊映像法可以實現對注漿效果的實時掌握，注漿效果能夠使用高密度面波勘探進行定量化的評價。結果如圖3所示。

圖3 注漿效果綜合評價

四、結語

綜上所述，基于沖擊映像法的大型沉管隧道基礎檢測能夠對注漿液的填充及擴散狀況進行現場快速的反映，在注漿過程中可以有效的對注漿進行動態控制。利用沖擊映像法進行檢測的過程中，要注意方法程序符合規范要求，盡量確保檢測原始數據的質量，以確保沉管隧道基礎檢測結果的準確性和有效性。

【參考文獻】

[1]黃霄寒,雷宛,蔣全科等.探地雷達和地震映像法在隧底隱伏巖溶勘察中的應用[J].勘察科學技術. 2016(02)

[2]林華東,陳廣仁,郝鐘鈺.地震映像法在京珠高速公路粵境北段洋碰隧道質量檢測中的應用[J].廣東科技. 2013(10)

[3]李秀華.中央大道海河沉管隧道基礎注漿施工技術[J].國防交通工程與技術. 2013(04)

[4]馮少孔,黃濤,李海楓.大型預應力混凝土墻內縫檢測與成因淺析[J].上海交通大學學報,2015,49(7)