摘 要：無砟軌道支承層底部翻漿冒泥導(dǎo)致支承層底部與基床表層之間出現(xiàn)脫空離縫，文章采用地質(zhì)雷達檢測方法對高速鐵路無砟軌道支承層底部脫空離縫病害情況進行檢測，為確定翻漿冒泥整治處理方案提供依據(jù)；在注漿整治后對處理效果進行檢測，通過注漿前后的雷達檢測圖像對比分析，評價注漿處理效果。經(jīng)實例驗證，該方法可快捷、有效的對支承層底部與基床表層的接觸狀態(tài)進行整體綜合評判，應(yīng)用效果良好，能夠為以后同類工程的檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達；高速鐵路無砟軌道；脫空離縫

引言

我國是世界上高速鐵路投入商業(yè)運營里程最長的國家，目前高速鐵路運營里程已經(jīng)突破1.6萬公里，近7年的高速鐵路運營實踐表明：由于環(huán)境條件變化和列車沖擊荷載的反復(fù)作用，局部地段已經(jīng)先后出現(xiàn)了不同程度的路基病害，例如無砟軌道翻漿冒泥，滬寧城際鐵路自2011年底開始常規(guī)檢查以來，共發(fā)現(xiàn)有數(shù)十公里的路基地段發(fā)生了路基翻漿病害，大多數(shù)病害發(fā)生在混凝土支承層的底部附近，嚴重影響到列車運行的平穩(wěn)性和行車的安全性。

無砟軌道出現(xiàn)冒漿的原因主要基床表層材料性質(zhì)及當?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，當?shù)貧夂驖駶?，降水較多，雨水沿著軌道縫隙滲入支承層與基床表面的縫隙內(nèi)，由于采用的級配碎石透水性差，縫隙進水后，在列車動荷載長期作用下，細顆粒被水沖出，產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象。較硬的顆粒在動荷載作用下，相互摩擦形成碎屑在動水壓力作用下液化并隨著水從裂縫中流出。因此通過檢測高速鐵路無砟軌道支承層與基床表層脫空、離縫，可以對翻漿冒泥情況進行判斷。

地質(zhì)雷達具有快速、無損、高精度的優(yōu)點，在工程病害檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章以滬寧城際鐵路某段無砟軌道翻漿冒泥病害檢測為實例，在整治處理前，對無砟軌道翻漿冒泥病害情況進行檢測，查明冒漿分布范圍與發(fā)育程度，為確定整治處理方案提供依據(jù)；在整治處理后對注漿處理效果進行檢測，通過注漿前后的雷達資料對比分析，評價注漿處理效果。

1 面波探測巖溶路基原理

地質(zhì)雷達（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR），是一種對地下的或物體內(nèi)不可見的目標體或界面進行定位的電磁技術(shù)。

地質(zhì)雷達勘探是以地下不同介質(zhì)的介電常數(shù)差異為基礎(chǔ)的一種物探方法，其工作原理就是利用高頻電磁波（主頻從數(shù)兆至上千兆赫）以寬頻帶短脈沖的形式，由地表通過發(fā)射天線向地下發(fā)射電磁波，由接收天線接收電磁波，當電磁波在地下旅行時，遇到具有電性差異的介質(zhì)時（如空洞、分界面等），電磁波反射回地面由接收天線接收，根據(jù)電磁波的旅行時間、波形特征可以確定地下介質(zhì)（目標體）的空間位置、幾何形態(tài)等。

圖1 地質(zhì)雷達測試原理及采集示意圖

2 工程實例

2.1 工程概況

滬寧城際鐵路K245+780～K246+080段為低填淺挖地段，兩側(cè)各預(yù)留一股道，路塹邊坡防護形式拱形截水骨架內(nèi)植草灌木防護。軌道板為CRTSⅠ型板。該段支承層底部翻漿較嚴重，主要表現(xiàn)為在路肩上流淌著或堆積著由水與碎石墊層中細顆?；旌隙傻哪酀{滲出物，嚴重處滲出物厚度達10～50mm，個別地段泥漿滲出物被抽吸至軌道板表面道心內(nèi)。

2.2 現(xiàn)場檢測工作

測網(wǎng)密度、天線間距和天線移動速度應(yīng)反映出檢測對象的異常。根據(jù)高鐵無砟軌道現(xiàn)場勘察和試驗，一般沿線路縱向布置3～4條測線，分別沿上、下行線內(nèi)外兩側(cè)支承層表面布置。

地質(zhì)雷達檢測使用美國Geophysical Survey Systems Inc生產(chǎn)的雙通道SIR-20型地質(zhì)雷達施測，天線頻率900MHz，連續(xù)采集數(shù)據(jù)模式，每秒掃描100道，記錄長度25ns，每道采樣點數(shù)512。

2.3 資料處理流程

資料處理采用RADAN6.5雷達專用軟件，采用人機對話的方式處理，其流程見圖2：

圖2 地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)處理流程圖

2.4 實測資料解釋

（1）無砟軌道支承層與基床表層接觸良好特征

正常鐵路路基一般具有填筑密實、厚度均勻等特點，無砟軌道支承層與基床表層接觸良好，其雷達圖像表現(xiàn)為波形平緩、規(guī)則、無雜亂反射等特征（圖3），而有病害的路基的雷達圖像則與此有明顯不同。

圖3 支承層與基床表層接觸良好地質(zhì)雷達時間剖面圖

（2）無砟軌道支承層與基床表層脫空異常特征

通過對同相軸連續(xù)的追蹤，找出振幅稍強的反射波來確定支承層與基床表層的分界面，可確定脫空、離縫的規(guī)模及延展范圍，判定其嚴重程度。如圖4所示，K245+907～+913支承層與基床表層界面的同相軸反射信號強，三振相明顯，推測支承層與基床表層之間存在脫空、離縫。

（3）注漿整治前后對比

針對混凝土支承層與基床表層間的脫空、離縫，目前采取的整治措施為鉆孔灌注高聚物化學(xué)漿，填充支承層與基床表層之間的空隙，恢復(fù)路基支承強度。通過注漿整治前后地質(zhì)雷達資料的對比，可以對注漿整治效果進行評價。

如圖5所示，K245+870～+874在注漿處理前，支承層與基床表層的分界面同相軸反射信號強，三振相明顯，推測支承層與基床表層存在脫空、離縫（圖5a）；經(jīng)注漿加固后，K245+870～+872雷達同相軸較連續(xù)，且相對較均勻，注漿前存在的脫空、離縫異常區(qū)域信號幅度變?nèi)酰▓D5b），說明經(jīng)注漿處理后，支承層與基床表層耦合情況得到改善，加固效果良好；K245+872～+873.5同相軸反射信號仍然較強，三振相明顯，說明注漿充填效果不好，需要進一步補注處理。

a、注漿前 b、注漿后

圖5 地質(zhì)雷達檢測無砟軌道脫空時間剖面圖

3 結(jié)束語

（1）地質(zhì)雷達能夠快速、有效地檢測無砟軌道支承層底部與基床表層脫空、離縫，支承層底部與基床表層接觸良好的雷達圖像表現(xiàn)為波形平緩、規(guī)則、無雜亂反射等特征；支承層底部與基床表層存在脫空、離縫，雷達異常表現(xiàn)為同相軸反射信號強，三振相明顯。

（2）通過對比分析整治處理前后地質(zhì)雷達反射波組同相軸連續(xù)性和同一異常的振幅變化，可以有效地對支承層底部注漿加固效果進行評價。

（3）本次地質(zhì)雷達在滬寧城際鐵路無砟軌道支承層底部檢測中的實際應(yīng)用，效果顯著，可以為以后同類工程檢測提供參考。

致謝

本次檢測試驗與論文編寫，得到了中鐵第四勘察設(shè)計集團有限公司“鐵路路基填筑質(zhì)量檢測物探技術(shù)研究（2013K98）”科研項目資金的支持，在此表示感謝。

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作者簡介：李軍（1981-），男，工程師，碩士，地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，從事工程物探與工程檢測工作。