路基巖溶采空區(qū)施工質(zhì)量檢測方案

1、路基巖溶、采空區(qū)施工質(zhì)量檢測方案目 錄1.工程概況12.檢測依據(jù)的規(guī)范、標準、技術(shù)文件13.檢測目的14.檢測項目15.檢測方法25.1 地質(zhì)雷達25.1.1 檢測目標25.1.2 基本原理2測線布置35.1.4 資料處理45.1.5 評判標準55,.1.6 提交成果65.2鉆探65.2.1 檢測目標6鉆探施工組織65.2.3 室內(nèi)試驗及資料整理85.3橫波波波速測試85.3.1 檢測目標8工作原理8方法技術(shù)86.采空區(qū)處治質(zhì)量驗收標準107.人員安排及儀器設(shè)備118.工作計劃119.安全保障措施129.1制度保證129.2 技術(shù)保證1210.檢測成果及資料提交131. 工程概況2.檢測依據(jù)的

2、規(guī)范、標準、技術(shù)文件(1) (2) (3) 公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTG C20)(4) 公路工程物探規(guī)程（JTG/T C22）(6) 檢測相關(guān)的其它文件。3. 檢測目的通過檢測，確定檢測區(qū)的結(jié)石體的無側(cè)限抗壓強度、橫波速度、充填率、變形值,以便對采空區(qū)的處治效果進行綜合評價。4、檢測項目 依據(jù) 表1 采空區(qū)處治檢測項目序號檢測項目檢測方法檢測頻次1結(jié)石體無側(cè)限抗壓強度Rc(MPa)鉆探按注漿孔總數(shù)的2%控制2橫波波速vs (m/s)孔內(nèi)波速單孔法波速測每米一個檢測點3充填率(%)巖芯描述、開挖視現(xiàn)場情況而定5. 檢測方法5.1 地質(zhì)雷達 檢測目標 地質(zhì)雷達主要是檢測地層的密實程度、是否存在脫

3、空及脫空大小，對注漿效果做出定性評價。5.1.2 基本原理探地雷達方法是20世紀70年代發(fā)展起來的一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜電磁法，它系統(tǒng)地、高度地集中了現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域的最新成就。探地雷達以其經(jīng)濟、無損、快速而直觀的特點成為淺部地球物理勘察的最主要的工具之一。 探地雷達方法是利用高頻電磁波，以脈沖形式通過發(fā)射天線被定向地送入地下，雷達波在地下介質(zhì)中傳播過程中，當(dāng)遇到存在電性差異的地下目標體（如空洞，或其它不連續(xù)界面）時，電磁波便發(fā)生反射，返回到地面時由接收天線所接收。在對接收天線接收到的雷達波進行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達波波形、強度、雙程走時等參數(shù)便可推斷地下目標體的空間位置

4、、結(jié)構(gòu)、電性及幾何形態(tài)，從而達到對地下隱蔽目標物的探測。它探測的基本原理與淺層地震相同，不同的是探地雷達向地下發(fā)送的是高頻電磁波，它的物理前提是地下介質(zhì)之間介電常數(shù)和電導(dǎo)率的差異。 圖1 探地雷達探測地下空洞等目標物示意圖 圖2 地下空洞等目標物探地雷達探測結(jié)果示意圖 圖 3 地質(zhì)雷達探測系統(tǒng)當(dāng)?shù)貙觾?nèi)注漿效果不好時，地層就存在不密實或空洞現(xiàn)象，不密實或空洞與周圍介質(zhì)都存在著較明顯的物性差異，這就會引起雷達波產(chǎn)生反射。注漿越不密實雷達反射信號越強且能量分布越不均勻，同相軸越雜亂，空洞處雷達反射圖像呈 雙曲線型，反之雷達波能量分布均勻，衰減較有規(guī)律，如圖4。 (a) 注漿密實雷達圖像 (b)注漿不

5、密實雷達圖像 圖4 雷達圖像對比 5.1.3測線布置測線布置對于取得滿意的探測結(jié)果十分關(guān)鍵，如果觀測系統(tǒng)不當(dāng)，雖作了工作但補一定能取得滿意結(jié)果。測線布設(shè)應(yīng)該注意兩點，一個是關(guān)注探測的目標是二度體還是三度體。如果是二度體，測線應(yīng)該彼此平行、垂直目標軸向布設(shè)；如果是三度體，測線應(yīng)該按網(wǎng)格狀布設(shè)。另一點是關(guān)注探測目標水平尺度的大小及要求的水平分辨，即要求水平方向探測目標的最小尺度。兩者有時是相同的，但大多數(shù)場合是不同的。測線的間距應(yīng)該同時小于或等于目標尺度與分辨率尺度，以方目標露測。這野外施工中為了節(jié)省時間有時測線間距很大，這就有露測的危險。圖5 二度體探測剖面布置 圖6三度體探測剖面布置溶洞或采空

6、區(qū)注漿效果處理可看作是三度體探測，因此要求布置網(wǎng)格狀測線，測線的距離依據(jù)路基處理范圍、不良地質(zhì)體積等參數(shù)確定，測線間最大距離不宜大于最大溶洞(采空區(qū))1/3。對檢測區(qū)域做好測量放樣，以確定測線坐標及標高。對雷達測線測量中要做好場地標記和紀錄打標統(tǒng)一。場地標記包括測線標記和測線上距離標記，同時，雷達記錄里的標記要與場地標記相一致，確保檢測結(jié)果的缺陷區(qū)域的準確定位。為提高探測結(jié)構(gòu)的準確度應(yīng)采用點測與連續(xù)測量結(jié)合，多天線綜合測量的方法，做到去偽存真的目的。5.1.4 資料處理 地質(zhì)雷達原始數(shù)據(jù)受地形及外界電磁干攏的影響，必須經(jīng)過處理才能進行地質(zhì)解譯。地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)解釋程序如下：添加距離信息。連續(xù)測量方

7、式加距離需要三步a) 編輯文件頭內(nèi)的距離信息；b)編輯用戶標記；c)距離歸一。添加里程信息，輸入里程起點坐標。確定地面反射波信號位置。調(diào)整信號延時信息，找地面。設(shè)置和修改介電常數(shù)，計算深度信息。背景去除，顯示構(gòu)造特征。水平相關(guān)分析，消除雪花噪音干擾。反褶積、頻率濾波。添加地面高程信息。綜合解釋。5.1.5 評判標準 依據(jù)雷達檢測原理及多年工程實踐及研究對比，總結(jié)雷達檢測結(jié)構(gòu)評判標準如下表： 表2 注漿效果檢測與評判標準表(地質(zhì)雷達法)劃分角度雷達圖像特征注漿效果好注漿效果差測線方向水平方向土層同中相軸顯示漿液分布狀況良好；巖層顯示為完整巖石雷達圖像特征。土層中同相軸顯示漿液分布不均；注漿盲區(qū)多

8、；巖層內(nèi)出現(xiàn)不良地質(zhì)體雷達圖像特征雷達圖像特征。垂直方向垂直方向上有較明顯的同相軸出現(xiàn)，分布均勻，從加固區(qū)上部到加固線底部；反射能量無太大變化， ；垂直方向上同相軸顯示漿液分布良好，設(shè)計加固深度無注漿盲點。垂直方向上同相軸分布不均，有較大的段缺段；垂直方向上同相軸顯示漿液分布不均，豎向存在較大深度注漿盲點；介質(zhì)種類覆蓋土層注漿區(qū)域內(nèi)反射波組周期小波幅大，同相軸分布均勻，呈條狀、脈狀、樹枝狀分布；土層同相軸顯示漿液分布狀況良好；注漿區(qū)域內(nèi)同相軸分布不均勻， 反射波組波幅周期變化較大，土層同相軸顯示漿液分布不均勻，注漿盲點多；巖石能量分布均勻或只在局部存在強反射細亮條紋；電磁波能量衰減緩慢，探測距

9、離遠且規(guī)律性強；形成反射波組，波形均勻，無雜亂反射，自動增益梯度相對較??；顯示為完整巖石雷達圖像特征；同相軸錯亂，雷達波混亂，反射波組波幅周期變化較大，散射、繞射嚴重；有較多不良地質(zhì)體的雷達圖像特征出現(xiàn)；病害類型溶洞裂隙區(qū)、采空區(qū)溶洞裂隙處無明顯雙曲線型同相軸或強反射帶（與完整巖石雷達圖像特征越接近說明充填狀況越好）；顯示為完整巖石的雷達圖像特征；溶洞裂隙處依然可見雙曲線型或條帶型同相軸，可見強烈水平或弧形反射帶；顯示為裂隙、半充填或溶洞(采空區(qū))雷達圖像特征。斷層破碎帶波形均勻，無較大繞射、散射現(xiàn)象，某區(qū)域僅見較細小的波形錯亂；原斷層破碎區(qū)顯示為多處微小裂隙帶的雷達圖像特征；反射波組周期大波

10、幅大，繞射、散射現(xiàn)象嚴重，波形雜亂，同相軸錯斷，整體上呈帶狀分布。顯示為斷層破碎帶或裂隙雷達圖像特征(此特征越明顯，說明注漿效果越差)測試范圍測線整個測線內(nèi)區(qū)域土層內(nèi)同相軸顯示漿液分布良好；巖層內(nèi)無較大不良地質(zhì)體雷達圖像特征出現(xiàn)，顯示為完整巖石雷達圖像特征；測線上較多區(qū)域土層內(nèi)同相軸顯示漿液分布不均；巖層內(nèi)有較大不良地質(zhì)體的雷達圖像特征出現(xiàn)，比如大的溶洞、斷層破碎帶、采空區(qū)等。區(qū)域檢測區(qū)域內(nèi)布置網(wǎng)格型測線，網(wǎng)格密度要不要過稀(以不漏掉大的溶洞、采空區(qū)或破碎帶為準)；全部測線內(nèi)土層漿液分布良好，巖層內(nèi)無較大的不良地質(zhì)體雷達圖像特征出現(xiàn)。檢測區(qū)內(nèi)布置網(wǎng)格型測線，網(wǎng)格密度要不要過稀(以不漏掉大的溶洞

11、、采空區(qū)或破碎帶為準)；較多測線處漿液分布不均，有較大的注漿盲區(qū)，巖層內(nèi)有不良地質(zhì)體雷達圖像出現(xiàn)。實際數(shù)據(jù)解釋過程中在消除信號干擾的情況下，利用上面的評定標準，評價檢測區(qū)域的注漿效果。5,.1.6 提交成果 (1) 雷達測線平面布置圖；(2) 雷達深度剖面圖； (3) 雷達綜合解釋圖。5.2鉆探5.2.1 檢測目標 鉆孔取芯，通過對巖芯的觀察和描述判斷漿液對采空區(qū)空洞和裂隙的充填膠結(jié)程度；通過試驗確定注漿結(jié)石體的無側(cè)限抗壓強度。5.2.2鉆探施工組織現(xiàn)場委派一名工程技術(shù)人員。駐住工地，全面負責(zé)勞動組織安全質(zhì)量，嚴把技術(shù)關(guān)，做到完成一孔驗收編錄一孔，確保在野外把好質(zhì)量關(guān)。具體職責(zé)如下：（1）由測

12、量人員按鉆孔平面布置圖現(xiàn)場測放鉆孔孔位及測定孔口高程，同時測量的原始數(shù)據(jù)詳細備案存檔。（2）（6）鉆探采取全取芯的方式進行，采用清水、套管護壁鉆進。（7）每個鉆孔完成后，提交鉆探班報表、鉆探編錄表，并組織機長、現(xiàn)場技術(shù)人員和監(jiān)理單位進行驗收簽證。（8）鉆孔驗收合格后，進行保護，為鉆孔為接下來的進一步檢測做準備。（9）鉆孔過程中要保證施工場地的整潔，做好文明施工。（10）所有鉆孔檢測完成后做好退場及場地清理工作。鉆探施工嚴格按有關(guān)規(guī)程要求進行。開孔徑不小于91mm，巖芯采取率應(yīng)大于90%。按巖土工程勘察規(guī)范（GB 50021-2009）的規(guī)定鑒定、描述巖土特征。詳細記錄空洞和注漿不密實處的位置、

13、規(guī)模、埋深，拍攝并保存巖芯照片。按規(guī)定采取芯樣進行試驗并提供內(nèi)容完整、針對性強的測試報告。具體要求如下：（1）采用回旋巖芯鉆探，地下水位以上須干鉆，測到初見水位后才可用水鉆，宜采用雙層巖芯管鉆進，套管護壁。（2）在地層中鉆進時，每回次0.51.0m。 （3）準確量測和記錄鉆進尺寸（誤差5cm）及不同巖性分層深度，認真填寫鉆探記錄，每個鉆孔均應(yīng)量測初見水位及穩(wěn)定水位（誤差10cm）。（4）巖（土）芯按順序擺在巖芯箱中并及時填寫標準巖芯牌，防止暴曬！對要求保存巖芯的巖芯箱進行編號以便保存。5.2.3 室內(nèi)試驗及資料整理(1) 通過對巖芯的觀察和描述判斷漿液對采空區(qū)空洞和裂隙的充填膠結(jié)程度(2) 提

14、交結(jié)石體無側(cè)限抗壓強度報告。(3) 報告文字部分采用word格式，表格采用excel格式。電子文件按“報告正文與表格”、“鉆孔柱狀圖”、“鉆孔平面布置圖”和“巖芯照片”四個文件夾分類保存。5.3橫波波波速測試 檢測目標通過測試地層橫速度的大小來評價注漿效果，波速度越大說明注漿效果越好。5.3.2工作原理彈性波波速單孔測試法可原位測定地層的S波波速，單孔法波速測試采用地面激發(fā)，在孔內(nèi)某一深度接收直達壓縮波的初至和第一個直達剪切波的初至?xí)r間，逐點測量，從而求取各土層中傳播的剪切速度Vs(也稱橫波速度)。由于各土層的物理性質(zhì)各有差異，使波在其中的傳播速度各不相同，逐點求取Vs值。 圖7 剪切波波速測

15、試儀5.3.3方法技術(shù)(1) 震源及儀器 震源位于孔口1.0米左右處，用18磅鐵錘敲擊與地面緊密藕合的木板產(chǎn)生橫波(SH波)。 采用武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的RS-1616P型動測儀測量，內(nèi)置工控機進行現(xiàn)場存儲，室內(nèi)用IBM586微機進行分析。用南京市江浦縣高旺電子儀表廠制造的CJ-84型充氣貼壁式三分量波速探頭接受信號。地面激發(fā)，孔內(nèi)逐次接受(圖1)。三分量波速探頭重物(震源)動測儀微機P波、S波 (2) 檢測孔 利用XY-100型鉆孔機成孔，將CJ-84型充氣貼壁式三分量波速探頭(直徑76mm)送入孔中，經(jīng)打氣使探頭與土地體緊密接觸。(3) 測量先將三分量檢波器送入孔底，由深至淺逐點測

16、量，儀器操作員監(jiān)視記錄，選擇儀器參數(shù)(放大倍數(shù)和采樣間隔等)，每測完一點，將信號存入微機，然后進行下一測點的測量，如此測定全孔。(4) 橫波旅行時確定 縱波在波形記錄均以首波形式出現(xiàn)，橫波與縱波相比，其速度低，振幅大，頻率低，初至?xí)r落后于縱波初至?xí)r；當(dāng)鐵錘在木板兩端作正、反向敲擊時，橫波波形相位相反，將正、反向激振所得的波形疊加，便可在測試波形中讀到橫波初至?xí)r間。(5) S波波速計算 根據(jù)每一測點上獲得的縱橫波初至?xí)r(ti)，便可從下式計算出巖土的波速。 . (1) (2) . (3) 式中： 和分別為第測點到震源的距離和波初至?xí)r 和分別為第測點至震源的距離和波初至?xí)r ：震源至孔口的水平距離

17、：為第測點的深度(6) 單孔法波速測試注意事項：6.采空區(qū)處治質(zhì)量驗收標準依據(jù)采空區(qū)的處治結(jié)果應(yīng)按下表要求進行驗收。 表3 采空區(qū)處治質(zhì)量驗收標準序號檢測方法檢測項目檢測標準1鉆孔取芯結(jié)石體無側(cè)限抗壓強度Rc(MPa)0.62孔內(nèi)波速單孔法波速測橫波波速vs (m/s)>2503充填率、巖芯描述采空區(qū)冒落段巖芯采取率大于或等于90%，漿液結(jié)石體明顯，鉆進過程中循環(huán)液無漏失等路基工程檢測項目檢測指標應(yīng)為結(jié)石體抗壓強度和橫波波速。充填率為描述檢測項目，可參考評價。采空區(qū)各項檢測指標均達到設(shè)計要求時，采空區(qū)處治質(zhì)量為合格，可進行路基施工。采空區(qū)檢測指標中有一項未達到設(shè)計要求時，采空區(qū)處治工程質(zhì)

18、量為不合格，應(yīng)進行原因分析，并制訂整治和補救方案，方案實施后重新檢測和驗收。7.人員安排及儀器設(shè)備擬配備檢測儀器設(shè)備如下：表4 人員安排姓 名學(xué)歷職 責(zé)何現(xiàn)啟博士負責(zé)人及方案編寫欒健碩士現(xiàn)場檢測及報告編寫王天碩士現(xiàn)場檢測及報告編寫王焱碩士現(xiàn)場檢測及報告編寫擬配備檢測儀器設(shè)備如下： 表5 擬投入儀器一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途、功能簡述狀態(tài)1地質(zhì)雷達SIR-30001臺檢測注漿、回填密實情況、良好2測速儀1測試橫波速度良好3鉆機XY-1002取芯良好4數(shù)碼照相機1臺采集照片資料良好5筆記本電腦1臺采集存儲數(shù)據(jù)良好6卷尺2把測量距離良好8.工作計劃(1)工期計劃經(jīng)我中心研究，計劃從2011年9月份開始對已滿足檢測要求的路段進行檢測，具體工期依據(jù)路基施工進度而定。(2) 準備工作準備工作包括室內(nèi)準備工作及現(xiàn)場準備工作，在進行檢測前，檢測人員應(yīng)檢查參檢儀器的狀況及其他配套工具、材料是否齊備，并準備好相關(guān)項目的記錄設(shè)備（記錄表格、筆或掌上電腦等），同時熟悉受熟悉各路段的各