路基巖溶采空區(qū)施工質(zhì)量檢測(cè)方案

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

2、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、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(cè)相關(guān)的其它文件。3. 檢測(cè)目的通過檢測(cè)，確定檢測(cè)區(qū)的結(jié)石體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、橫波速度、充填率、變形值,以便對(duì)采空區(qū)的處治效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。4、檢測(cè)項(xiàng)目 依據(jù) 表1 采空區(qū)處治檢測(cè)項(xiàng)目序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法檢測(cè)頻次1結(jié)石體無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(cè)每米一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)3充填率(%)巖芯描述、開挖視現(xiàn)場(chǎng)情況而定5. 檢測(cè)方法5.1 地質(zhì)雷達(dá) 檢測(cè)目標(biāo) 地質(zhì)雷達(dá)主要是檢測(cè)地層的密實(shí)程度、是否存在脫

3、空及脫空大小，對(duì)注漿效果做出定性評(píng)價(jià)。5.1.2 基本原理探地雷達(dá)方法是20世紀(jì)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(dá)以其經(jīng)濟(jì)、無損、快速而直觀的特點(diǎn)成為淺部地球物理勘察的最主要的工具之一。 探地雷達(dá)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(dá)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(biāo)體（如空洞，或其它不連續(xù)界面）時(shí)，電磁波便發(fā)生反射，返回到地面時(shí)由接收天線所接收。在對(duì)接收天線接收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達(dá)波波形、強(qiáng)度、雙程走時(shí)等參數(shù)便可推斷地下目標(biāo)體的空間位置

4、、結(jié)構(gòu)、電性及幾何形態(tài)，從而達(dá)到對(duì)地下隱蔽目標(biāo)物的探測(cè)。它探測(cè)的基本原理與淺層地震相同，不同的是探地雷達(dá)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(dá)探測(cè)地下空洞等目標(biāo)物示意圖 圖2 地下空洞等目標(biāo)物探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果示意圖 圖 3 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)當(dāng)?shù)貙觾?nèi)注漿效果不好時(shí)，地層就存在不密實(shí)或空洞現(xiàn)象，不密實(shí)或空洞與周圍介質(zhì)都存在著較明顯的物性差異，這就會(huì)引起雷達(dá)波產(chǎn)生反射。注漿越不密實(shí)雷達(dá)反射信號(hào)越強(qiáng)且能量分布越不均勻，同相軸越雜亂，空洞處雷達(dá)反射圖像呈 雙曲線型，反之雷達(dá)波能量分布均勻，衰減較有規(guī)律，如圖4。 (a) 注漿密實(shí)雷達(dá)圖像 (b)注漿不

5、密實(shí)雷達(dá)圖像 圖4 雷達(dá)圖像對(duì)比 5.1.3測(cè)線布置測(cè)線布置對(duì)于取得滿意的探測(cè)結(jié)果十分關(guān)鍵，如果觀測(cè)系統(tǒng)不當(dāng)，雖作了工作但補(bǔ)一定能取得滿意結(jié)果。測(cè)線布設(shè)應(yīng)該注意兩點(diǎn)，一個(gè)是關(guān)注探測(cè)的目標(biāo)是二度體還是三度體。如果是二度體，測(cè)線應(yīng)該彼此平行、垂直目標(biāo)軸向布設(shè)；如果是三度體，測(cè)線應(yīng)該按網(wǎng)格狀布設(shè)。另一點(diǎn)是關(guān)注探測(cè)目標(biāo)水平尺度的大小及要求的水平分辨，即要求水平方向探測(cè)目標(biāo)的最小尺度。兩者有時(shí)是相同的，但大多數(shù)場(chǎng)合是不同的。測(cè)線的間距應(yīng)該同時(shí)小于或等于目標(biāo)尺度與分辨率尺度，以方目標(biāo)露測(cè)。這野外施工中為了節(jié)省時(shí)間有時(shí)測(cè)線間距很大，這就有露測(cè)的危險(xiǎn)。圖5 二度體探測(cè)剖面布置 圖6三度體探測(cè)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(cè)，因此要求布置網(wǎng)格狀測(cè)線，測(cè)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(cè)線間最大距離不宜大于最大溶洞(采空區(qū))1/3。對(duì)檢測(cè)區(qū)域做好測(cè)量放樣，以確定測(cè)線坐標(biāo)及標(biāo)高。對(duì)雷達(dá)測(cè)線測(cè)量中要做好場(chǎng)地標(biāo)記和紀(jì)錄打標(biāo)統(tǒng)一。場(chǎng)地標(biāo)記包括測(cè)線標(biāo)記和測(cè)線上距離標(biāo)記，同時(shí)，雷達(dá)記錄里的標(biāo)記要與場(chǎng)地標(biāo)記相一致，確保檢測(cè)結(jié)果的缺陷區(qū)域的準(zhǔn)確定位。為提高探測(cè)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度應(yīng)采用點(diǎn)測(cè)與連續(xù)測(cè)量結(jié)合，多天線綜合測(cè)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(dá)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(jìn)行地質(zhì)解譯。地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋程序如下：添加距離信息。連續(xù)測(cè)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(biāo)記；c)距離歸一。添加里程信息，輸入里程起點(diǎn)坐標(biāo)。確定地面反射波信號(hào)位置。調(diào)整信號(hào)延時(shí)信息，找地面。設(shè)置和修改介電常數(shù)，計(jì)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)雷達(dá)檢測(cè)原理及多年工程實(shí)踐及研究對(duì)比，總結(jié)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)構(gòu)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下表： 表2 注漿效果檢測(cè)與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)表(地質(zhì)雷達(dá)法)劃分角度雷達(dá)圖像特征注漿效果好注漿效果差測(cè)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(dá)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(dá)圖像特征雷達(dá)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(jì)加固深度無注漿盲點(diǎn)。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(diǎn)；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(diǎn)多；巖石能量分布均勻或只在局部存在強(qiáng)反射細(xì)亮條紋；電磁波能量衰減緩慢，探測(cè)距

9、離遠(yuǎn)且規(guī)律性強(qiáng)；形成反射波組，波形均勻，無雜亂反射，自動(dòng)增益梯度相對(duì)較小；顯示為完整巖石雷達(dá)圖像特征；同相軸錯(cuò)亂，雷達(dá)波混亂，反射波組波幅周期變化較大，散射、繞射嚴(yán)重；有較多不良地質(zhì)體的雷達(dá)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(qiáng)反射帶（與完整巖石雷達(dá)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(dá)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(qiáng)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(dá)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(xì)小的波形錯(cuò)亂；原斷層破碎區(qū)顯示為多處微小裂隙帶的雷達(dá)圖像特征；反射波組周期大波

10、幅大，繞射、散射現(xiàn)象嚴(yán)重，波形雜亂，同相軸錯(cuò)斷，整體上呈帶狀分布。顯示為斷層破碎帶或裂隙雷達(dá)圖像特征(此特征越明顯，說明注漿效果越差)測(cè)試范圍測(cè)線整個(gè)測(cè)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(dá)圖像特征出現(xiàn)，顯示為完整巖石雷達(dá)圖像特征；測(cè)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(dá)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(cè)區(qū)域內(nèi)布置網(wǎng)格型測(cè)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(zhǔn))；全部測(cè)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(dá)圖像特征出現(xiàn)。檢測(cè)區(qū)內(nèi)布置網(wǎng)格型測(cè)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(zhǔn))；較多測(cè)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(dá)圖像出現(xiàn)。實(shí)際數(shù)據(jù)解釋過程中在消除信號(hào)干擾的情況下，利用上面的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)檢測(cè)區(qū)域的注漿效果。5,.1.6 提交成果 (1) 雷達(dá)測(cè)線平面布置圖；(2) 雷達(dá)深度剖面圖； (3) 雷達(dá)綜合解釋圖。5.2鉆探5.2.1 檢測(cè)目標(biāo) 鉆孔取芯，通過對(duì)巖芯的觀察和描述判斷漿液對(duì)采空區(qū)空洞和裂隙的充填膠結(jié)程度；通過試驗(yàn)確定注漿結(jié)石體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。5.2.2鉆探施工組織現(xiàn)場(chǎng)委派一名工程技術(shù)人員。駐住工地，全面負(fù)責(zé)勞動(dòng)組織安全質(zhì)量，嚴(yán)把技術(shù)關(guān)，做到完成一孔驗(yàn)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(cè)

12、量人員按鉆孔平面布置圖現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放鉆孔孔位及測(cè)定孔口高程，同時(shí)測(cè)量的原始數(shù)據(jù)詳細(xì)備案存檔。（2）（6）鉆探采取全取芯的方式進(jìn)行，采用清水、套管護(hù)壁鉆進(jìn)。（7）每個(gè)鉆孔完成后，提交鉆探班報(bào)表、鉆探編錄表，并組織機(jī)長、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收簽證。（8）鉆孔驗(yàn)收合格后，進(jìn)行保護(hù)，為鉆孔為接下來的進(jìn)一步檢測(cè)做準(zhǔn)備。（9）鉆孔過程中要保證施工場(chǎng)地的整潔，做好文明施工。（10）所有鉆孔檢測(cè)完成后做好退場(chǎng)及場(chǎng)地清理工作。鉆探施工嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程要求進(jìn)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(xì)記錄空洞和注漿不密實(shí)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(jìn)行試驗(yàn)并提供內(nèi)容完整、針對(duì)性強(qiáng)的測(cè)試報(bào)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(cè)到初見水位后才可用水鉆，宜采用雙層巖芯管鉆進(jìn)，套管護(hù)壁。（2）在地層中鉆進(jìn)時(shí)，每回次0.51.0m。 （3）準(zhǔn)確量測(cè)和記錄鉆進(jìn)尺寸（誤差5cm）及不同巖性分層深度，認(rèn)真填寫鉆探記錄，每個(gè)鉆孔均應(yīng)量測(cè)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(shí)填寫標(biāo)準(zhǔn)巖芯牌，防止暴曬！對(duì)要求保存巖芯的巖芯箱進(jìn)行編號(hào)以便保存。5.2.3 室內(nèi)試驗(yàn)及資料整理(1) 通過對(duì)巖芯的觀察和描述判斷漿液對(duì)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(qiáng)度報(bào)告。(3) 報(bào)告文字部分采用word格式，表格采用excel格式。電子文件按“報(bào)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(gè)文件夾分類保存。5.3橫波波波速測(cè)試 檢測(cè)目標(biāo)通過測(cè)試地層橫速度的大小來評(píng)價(jià)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(cè)試法可原位測(cè)定地層的S波波速，單孔法波速測(cè)試采用地面激發(fā)，在孔內(nèi)某一深度接收直達(dá)壓縮波的初至和第一個(gè)直達(dá)剪切波的初至?xí)r間，逐點(diǎn)測(cè)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(diǎn)求取Vs值。 圖7 剪切波波速測(cè)

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(dòng)測(cè)儀測(cè)量，內(nèi)置工控機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)，室內(nèi)用IBM586微機(jī)進(jìn)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(hào)。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(dòng)測(cè)儀微機(jī)P波、S波 (2) 檢測(cè)孔 利用XY-100型鉆孔機(jī)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(cè)量先將三分量檢波器送入孔底，由深至淺逐點(diǎn)測(cè)

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(cè)完一點(diǎn)，將信號(hào)存入微機(jī)，然后進(jìn)行下一測(cè)點(diǎn)的測(cè)量，如此測(cè)定全孔。(4) 橫波旅行時(shí)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(shí)，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(cè)試波形中讀到橫波初至?xí)r間。(5) S波波速計(jì)算 根據(jù)每一測(cè)點(diǎn)上獲得的縱橫波初至?xí)r(ti)，便可從下式計(jì)算出巖土的波速。 . (1) (2) . (3) 式中： 和分別為第測(cè)點(diǎn)到震源的距離和波初至?xí)r 和分別為第測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)的深度(6) 單孔法波速測(cè)試注意事項(xiàng)：6.采空區(qū)處治質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)采空區(qū)的處治結(jié)果應(yīng)按下表要求進(jìn)行驗(yàn)收。 表3 采空區(qū)處治質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)檢測(cè)方法檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1鉆孔取芯結(jié)石體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Rc(MPa)0.62孔內(nèi)波速單孔法波速測(cè)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(jìn)過程中循環(huán)液無漏失等路基工程檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)為結(jié)石體抗壓強(qiáng)度和橫波波速。充填率為描述檢測(cè)項(xiàng)目，可參考評(píng)價(jià)。采空區(qū)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，采空區(qū)處治質(zhì)量為合格，可進(jìn)行路基施工。采空區(qū)檢測(cè)指標(biāo)中有一項(xiàng)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，采空區(qū)處治工程質(zhì)

18、量為不合格，應(yīng)進(jìn)行原因分析，并制訂整治和補(bǔ)救方案，方案實(shí)施后重新檢測(cè)和驗(yàn)收。7.人員安排及儀器設(shè)備擬配備檢測(cè)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(fù)責(zé)人及方案編寫欒健碩士現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及報(bào)告編寫王天碩士現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及報(bào)告編寫王焱碩士現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及報(bào)告編寫擬配備檢測(cè)儀器設(shè)備如下： 表5 擬投入儀器一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量用途、功能簡述狀態(tài)1地質(zhì)雷達(dá)SIR-30001臺(tái)檢測(cè)注漿、回填密實(shí)情況、良好2測(cè)速儀1測(cè)試橫波速度良好3鉆機(jī)XY-1002取芯良好4數(shù)碼照相機(jī)1臺(tái)采集照片資料良好5筆記本電腦1臺(tái)采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)良好6卷尺2把測(cè)量距離良好8.工作計(jì)劃(1)工期計(jì)劃經(jīng)我中心研究，計(jì)劃從2011年9月份開始對(duì)已滿足檢測(cè)要求的路段進(jìn)行檢測(cè)，具體工期依據(jù)路基施工進(jìn)度而定。(2) 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作包括室內(nèi)準(zhǔn)備工作及現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，在進(jìn)行檢測(cè)前，檢測(cè)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(zhǔn)備好相關(guān)項(xiàng)目的記錄設(shè)備（記錄表格、筆或掌上電腦等），同時(shí)熟悉受熟悉各路段的各