(安徽省七星工程測(cè)試有限公司 安徽 合肥 230000)

引言

沉管隧道就是采用沉管法進(jìn)行施工的隧道，而沉管法就是先在大型駁船上或者干塢內(nèi)進(jìn)行管段的預(yù)制，然后將其運(yùn)輸至要求的位置區(qū)域進(jìn)行下沉、再進(jìn)行對(duì)接和固定等施工處理，以此建成水下隧道。沉管隧道的基礎(chǔ)處理可以采用多種施工方法，一般來(lái)說(shuō)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(dāng)對(duì)沉管隧道的底板進(jìn)行敲打的過(guò)程中，會(huì)伴隨著各種彈性波的產(chǎn)生，如橫波、縱波和面波等，這些彈性波在沉管隧道內(nèi)部遇到各種界面，如注漿的結(jié)合面會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，注漿的填充狀況就能夠通過(guò)發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱進(jìn)行判斷。如果沉管底板和注漿之間的結(jié)合十分緊密，界面兩端的介質(zhì)就不會(huì)呈現(xiàn)出明顯的差異性，不會(huì)對(duì)彈性波造成很強(qiáng)的反射作用，此時(shí)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(shí)，此時(shí)空隙內(nèi)主要以水作為介質(zhì)，這就和混凝土底板之間存在比較大的差異，會(huì)對(duì)彈性波造成比較強(qiáng)的反射作用，形成較強(qiáng)的反射波。這就是沖擊映像法的檢測(cè)原理，這和石油勘探過(guò)程中國(guó)采用的反射法地震勘探有點(diǎn)類(lèi)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(guò)3000m/s的速度進(jìn)行傳播，速度之快使得彈性波的傳播時(shí)間非常短[2]。

二、基于沖擊映像法的大型沉管隧道基礎(chǔ)檢測(cè)

(一)工程概況

某隧道線路全長(zhǎng)2248m，江中沉管段1200m，由15節(jié)預(yù)制管段組成，每節(jié)管段長(zhǎng)度為80m。沉管段基礎(chǔ)使用碎石墊層和注漿漿液層構(gòu)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(jí)配碎石為主，隧道基槽浚挖結(jié)束后，再進(jìn)行碎石的刮鋪?zhàn)鳂I(yè)，注漿層的材料以鈉基膨潤(rùn)土砂漿為主。由于漿液的密實(shí)度直接影響著沉管隧道的基礎(chǔ)質(zhì)量，因此，掌握注漿過(guò)程中漿液的各種性能指標(biāo)與施工情況十分必要，所以，本工程計(jì)劃采用沖擊映像法進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程分為兩個(gè)部分，一是注漿前檢測(cè)，二是注漿后檢測(cè)。其中，在注漿前進(jìn)行檢測(cè)，主要是為了將注漿中、注漿后的數(shù)據(jù)與注漿前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。注漿后檢測(cè)主要是綜合評(píng)估壓力注漿的充填效果，以最大限度的確保無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是基地都能夠均勻受力，盡量避免發(fā)生不均勻沉降的情況[3]。

圖1 沖擊映像法原理圖

(二)檢測(cè)過(guò)程

1.檢測(cè)儀器。本次檢測(cè)所使用的地震儀是美國(guó)的生產(chǎn)廠家Geospace生產(chǎn)的Geod數(shù)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(shù)轉(zhuǎn)換。使用美國(guó)Geospace生產(chǎn)的動(dòng)圈式垂直成分速度型檢波器，為100Hz的固有頻率。檢測(cè)時(shí)對(duì)連接檢波器的混凝土墩進(jìn)行了加工，大小為10×10cm，與地面固定時(shí)采用3個(gè)螺絲釘進(jìn)行連接，以確保檢波器更好的與地面耦合。

2.數(shù)據(jù)采集參數(shù)。相鄰兩個(gè)檢波器之間分布距離為50cm，分布長(zhǎng)度為6m，以距離測(cè)線50cm為震源偏移距，采用重錘擊打的激發(fā)方式，共15道，每隔62.5us進(jìn)行以此采樣，總記錄長(zhǎng)度為256ms，采用1點(diǎn)/50cm的勘探密度。

3.數(shù)據(jù)采集程序。首先做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，對(duì)各種測(cè)試儀器進(jìn)行檢查，查看有無(wú)損壞、少數(shù)的情況，及時(shí)清理即將進(jìn)行測(cè)試的區(qū)域。其次，正確設(shè)置檢波器，按照已近確定好了的勘測(cè)點(diǎn)，每50cm進(jìn)行一個(gè)檢波器的設(shè)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(shù)據(jù)的質(zhì)量。原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響著檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，因此需要盡可能的確保原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量不受影響。數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證從兩個(gè)方面進(jìn)行，一是數(shù)據(jù)的采集，二是數(shù)據(jù)的處理。采集過(guò)程中防止人員來(lái)回走動(dòng)，停止機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生噪音而對(duì)數(shù)據(jù)的采集造成影響。在數(shù)據(jù)處理方面，在分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)波形處理與小波處理的方法進(jìn)行了結(jié)合使用，以增加數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。通過(guò)上面的這些方法手段，使得數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到了有效保障[4]。

三、檢測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，再次表明在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中采用波形的可視化處理，并結(jié)合小波處理的方式，沖擊映像法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)注漿效果的實(shí)時(shí)掌握，注漿效果能夠使用高密度面波勘探進(jìn)行定量化的評(píng)價(jià)。結(jié)果如圖3所示。

圖3 注漿效果綜合評(píng)價(jià)

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于沖擊映像法的大型沉管隧道基礎(chǔ)檢測(cè)能夠?qū)ψ{液的填充及擴(kuò)散狀況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速的反映，在注漿過(guò)程中可以有效的對(duì)注漿進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。利用沖擊映像法進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，要注意方法程序符合規(guī)范要求，盡量確保檢測(cè)原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量，以確保沉管隧道基礎(chǔ)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃霄寒,雷宛,蔣全科等.探地雷達(dá)和地震映像法在隧底隱伏巖溶勘察中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù). 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(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用[J].廣東科技. 2013(10)

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

[4]馮少孔,黃濤,李海楓.大型預(yù)應(yīng)力混凝土墻內(nèi)縫檢測(cè)與成因淺析[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2015,49(7)