岩溶路基注浆质量无损检测方法及流程

 岩溶路基注浆质量无损检测方法及流程

侯江超

武汉局集团公司宜昌综合维修段  湖北宜昌  443000

摘要：普速铁路开行动车需进行适应性改造工程，主要方法是对岩溶路基地段进行钻孔注浆加固。但注浆效果如何，是否能够达到开行动车标准，需要对处理的岩溶区加固效果进行检测。主要检测方法为物探、地质雷达、压水实验等。

关键词：岩溶路基；注浆效果；无损检测方法

引言

岩溶地质现象是人们研究的对象，目前对其发育过程及形态特征有一定的认识[1]。铁路路基下岩溶具有隐蔽性的特点，利用瑞雷波和雷达检测特点进行检测，对检测出的异常区域进行钻孔压水试验法检测。

1.瞬态瑞雷波法检测原理及流程

1.1瞬态瑞雷波检测原理

利用瑞雷波在非均质介质中的频散特性，通过频率改变实现瑞雷波速度测深，通过建立瑞雷波速度与地基压实度的经验公式来评价路基注浆加固质量。

瞬态瑞雷波的特点：易散发、波速最低、在泊松比 0.4-0.5岩土介质中，瑞雷波速度与横波速度关系基本接近。瑞雷波对地层的分辨能力，决定于频率，频率高则分辨能力强。

利用瑞雷波进行压实度原位测试是基于介质的弹性波速度与介质的密度间存在相关关系，如下式：

纵波VP=，横波，VP与VS的关系，瑞雷波

密度与瑞雷波速度的函数关系为：

将密度代入压实度公式，得：

实际应用中，对于同种填筑材料，最大干密度认为是常数，则可将压实度公式直接表示为：。

1.2瞬态瑞雷波检测流程

(1)检波器安置：选定点放置检波器，检波器间距1～3m，先用钎子打孔，孔深20～30cm，向成孔内填入粘土，将检波器插入粘土内。

(2)震源要求：数据采集用Miniseis24型地震仪，震源激发采用单边锤击，方法采用18lb大锤从1.5m高空锤击，重复敲击3~5次。

(3)参数设置：采用检波器主频5Hz，测量范围5.0~1000Hz,24道检波器采集数据，采样率：25us～10ms分档可调，道间距1～3m，偏移距8～12m，采用多道全频采集模式，每24道作为一个记录排列连续采集。

(4)检波器移动：每12个检波器绑在一根长绳上，每次检测完，两人拉着绳子将离震源近的12个检波器换到另外12个检波器的一边。

(5)测线布置：在上、下行线的外侧砟肩及线间各布置1条测线，共3条测线。针对上、下行线分离的特殊路基，在每条线路的两侧砟肩各布置1条测线。

(6)记录内容：现场人员详细记录每一个循环震源及首、末检波器的里程桩号，以便与雷达图谱对应。

(7)数据整理：现场人员对每天采集的数据和记录进行整理、分析，对数据的质量判断并及时改进工作方法。

2.地质雷达法检测原理及流程

2.1地质雷达法检测原理

地质雷达是一种采用短脉冲宽带高频电磁波信号，检测地下介质分布的新方法。一种高效、直观、连续无破坏性、分辨率高的物探方法，能对溶洞的分布范围、埋深、大小及连通情况一目了然 [2]。通过天线连续拖动的方式向地下发射高频电磁波，电磁波信号在物体内部传播时遇到不同介质的界面时会反射、透射和折射。介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的运动特征，获得地下介质的断面扫描图像，对扫描图像进行处理和图像解译，达到识别地下目标物的目的。

电磁波在特定介质中的传播速度V是不变的，根据地质雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差 ΔT，可得出地下异常的埋藏深度 式中，H为目标层深度；V是电磁波在地下介质中的传播速度，其大小表示为：式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为 3×108 m/s；为相对介电常数。

雷达波反射信号的振幅与反射系数成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数 r 可表示为：式中，、为界面上、下介质的相对介电常数。

2.2地质雷达现场检测流程

（1）确定检测区域：根据要求确定检测位置和范围。

（2）现场标记：沿检测位置起点量定距离，在轨道外侧每隔5米画上标记，5米单数倍画标记“┃”，5米双数倍画标记“+”，到50米的整数倍时写上距离数。

（3）雷达检测：连接设备和完成参数设置，确认标记位置并通知检测人员，检测人员在每个标记位置处手动打标，每一百米确认一次标记完整性，记录数据相关信息。

（4）测线布置：在上、下行线的砟肩及轨中及线间各布置1条测线，共5条测线。针对上、下行线分离的特殊路基，在每条线路两侧砟肩及轨中各布置1条测线。

（5）数据采集及核对：确认现场里程桩号后用皮尺进行里程标记，对测线的起点、方向、测线编号等记录，记录完成后开始进行数据采集。

（6）数据整理与详查：数据采集结束后，在现场进行数据初步处理，并对雷达图谱异常区域进行详查。

3.钻孔压水试验概述

钻孔压水试验是用高压方式把水压入钻孔，根据岩体吸水量计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。压水试验用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来，然后用固定的水头向这一段钻孔压水，水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透，最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据压水水头、试段长度和稳定渗入水量，可以判定岩体透水性的强弱。在注浆孔间布置质量检测孔，孔数为注浆孔总数的2%，且每个注浆段落不得少于1孔，测定的渗透系数小于注浆施工前的1/10，视注浆合格。

4.结束语

本文主要介绍岩溶路基注浆质量无损检测方法及流程，利用瑞雷波和雷达进行检测，对检测出的异常区域进行钻孔压水试验。及早处理岩溶陷穴等病害地段，从而保证列车运输安全，希望本文能为铁路路基无损检测提供帮助，如有不足，请批评指正。

参考文献：

[1]郑伟.灌浆技术在铁路岩溶路基处理中的应用[J].山西建筑，2010,36（30）：301-302.

[2]黄威.地质雷达在宜万铁路隧底岩溶探测中的应用[J].中国新技术新产品，2010,NO6:20.