徐召濱,譚 華

（江西省天馳高速科技發(fā)展有限公司,江西 南昌 330100）

0 引言

公路工程加強質(zhì)量管理離不開相關檢測技術的研究和應用，先進適用的檢測技術和裝備引入公路工程，提高了檢測準確性和操作效率，對保證工程質(zhì)量、施工效率以及工程經(jīng)濟性很有幫助。案例高速公路項目面臨大量的橋背回填作業(yè)量，為加強橋路過渡段的沉降控制質(zhì)量，在不同過渡段和施工階段分別采取鉆芯法、面波波速法、復灌法以及沉降檢測方法，進行回填質(zhì)量狀態(tài)檢測。該文結合工程應用，介紹了這四種檢測方法及其在橋背注漿加固評價中的應用，希望對同類工程檢測應用提供技術參考。

1 工程概況

某高速公路長度33.87 km，包括70道通道或涵洞工程，23座路橋工程。因為山地條件，往往橋臺基礎開挖較深，致使橋背回填高度較大。因為回填料質(zhì)量差異以及壓實度差異影響，橋路過渡段尤其橋背區(qū)域，難免發(fā)生工后沉降，造成路面銜接不順，形成跳車病害。為加強橋路過渡段的沉降控制，工程實施橋背注漿加固工藝。為保證注漿加固質(zhì)量效果，該工程加強了相關檢測技術研究和應用。

2 橋背注漿加固效果檢測方法

案例橋背沉降控制由于工期限制，需要便捷、準確、高效的檢測方法來評估注漿加固效果，常用的方法均各有適用范圍和優(yōu)缺點，例如灌砂法可用于回填施工中使用，但對于無黏結材料不適用；彎沉檢測方法僅于一定深度范圍有效；核子密度檢測方法雖然方便易用，但是儀器價格昂貴。該次檢測方法主要采用鉆芯法、面波檢測法、復灌檢測方法和沉降觀測法進行注漿效果檢測[1]。

2.1 鉆芯法檢測

鉆芯法是在橋背回填體的特定位置選定檢測量點，利用地質(zhì)鉆機鉆芯取樣，并開展抗壓強度檢測，以便準確、直觀地評判加固效果。鉆芯法是考察橋背注漿加固功效的常用方法之一。然而鉆芯會導致局部破損，損傷回填體結構，且受限于鉆芯位置和數(shù)量。由于在鉆進過程中機器的擾動，芯樣質(zhì)量也可能受到影響，因此難以廣泛應用。在大莊中橋江岸和彭家河中橋的近水岸2個檢測點，以雙管單動鉆芯法，對內(nèi)（ZK1，ZK3）和外（ZK2，ZK4）的搭板分別進行檢測，鉆4個檢測孔，總共鉆進28.50 m，操作過程及芯樣情況見表1所示[2]。

表1 操作過程及芯樣情況記錄表

表1資料顯示：

（1）級配碎石回填的橋背比巖屑回填的功效好。是因為級配碎石的間隙率大，漿液填充和擴散效果更好。

（2）級配碎石料與粉煤灰水泥漿液復合料的強度優(yōu)于巖屑水泥漿液膠結料的強度。這是因為粗集料有比較大的強度，再由水泥粉煤灰漿液進一步膠結后，有更好的穩(wěn)定性和更大的強度。芯樣抗壓強度顯示，級配碎石回填料能夠降低灌注體與橋臺材料間的剛度差，有助于克服跳車病害。

（3）鉆芯分布顯示，灌注深度范圍內(nèi)漿液分布情況不同，可能因不均勻壓實所致。在結構松散區(qū)域，則相對容易漿液注入，而在緊密區(qū)域，漿液較難充填。

（4）底部芯樣的質(zhì)量不足，但顯示注漿已貫穿設計深度，說明注漿材料和注入壓力合適。

（5）水泥粉煤灰漿液的早期強度比較低，取芯過程損壞粗集料與漿液之間的黏結力，從而影響了取芯效果。

2.2 面波波速法檢測

面波又稱瑞利波，是體波探測中的一種干擾波，可以在地面以下數(shù)米至數(shù)十米范圍內(nèi)實現(xiàn)介質(zhì)狀態(tài)檢測。一個時期以來，面波波速探測技術的工程應用多，具有易于操作、快速高效、原地檢測、無損檢測、安全可靠等優(yōu)點。

該次橋背注漿功效檢測采取面波頻譜分析法（SASW）。應用SWS面波儀，配置有12道垂向檢波器，檢波器間距0.50 m，偏移距0.50~3.00 m，取樣間隔0.25 ms，取樣點數(shù)2 048個。激發(fā)波源由16磅錘人工錘擊3~5次產(chǎn)生。

通過在檢測點附近地面用錘擊產(chǎn)生瞬態(tài)震源，使震動以波的形式傳播到檢測體內(nèi)，因空洞、壓密均勻性、密實度等不同性質(zhì)，產(chǎn)生相應的回波并為檢波器所接收。經(jīng)過濾波、放大等信號處理，可以在不同深度范圍內(nèi)獲得回填體面波波速。速度越快，則回填體的密實度越好?？赏ㄟ^室內(nèi)試驗，獲得最優(yōu)壓密狀態(tài)下回填材料的波速狀態(tài)，將現(xiàn)場檢測波速與試驗獲得的優(yōu)化波速進行比較，就能夠揭示檢測路基的壓實度狀態(tài)。

2.2.1 巖土質(zhì)與面波波速影響關系

不同類型填充材料與面波波速影響關系如表2所示[3]：

表2 巖土質(zhì)與面波波速影響關系

2.2.2 面波檢測結果

（1）染坊橋檢測結果。染坊橋墊江岸分為左右兩線，注漿前和注漿后7 d于相同位置開展面波檢測。左線墊江岸共設4條測線，右線墊江岸設3條測線。通過比較右線墊江岸注漿前后測試結果發(fā)現(xiàn)，波速與深度正相關，注漿后波速大幅提升，回填各層注漿前的最低平均波速在117 m/s，注漿后在354 m/s，各層注漿前的最高平均波速在396 m/s，注漿后在1 070 m/s。表明注漿形成良好的填充和加固功效。左線注漿后，橋背回填體的各測量層的平均波速也提升很大，表明漿液可以有效填充回填體孔隙，注漿發(fā)揮了加固功效。

（2）彭家河中橋檢測結果。近水岸，注漿前和注漿后7 d，相同位置開展面波檢測。檢測共配置測線4條。注漿后檢測各層的平均波速幾近500 m/s，已經(jīng)達到了堅硬土波速標準。波速與深度正相關，注漿后波速顯著提高，表明注漿有良好的填充和加固功效。

（3）大莊左線中橋檢測。在墊江岸橋背共配置了2條測線，測試結果顯示，注漿前后波速有了比較大的提高。表明未壓實間隙被漿液填充較好，松散碎石體得到固化，從而達到加固目的。波速與深度正相關，注漿后波速有了顯著提高，顯示注漿具備良好的填充和加固功效。

2.3 復灌法檢測

復灌法是通過比較注漿前后的噴涌量來評估注漿功效的檢測方法?；谙嗤瑝毫Γ鳒y孔注漿量與相鄰3個注漿孔的注漿量均值進行比較，比率一般≤30%即為注漿效果符合要求；否則需要給予補灌。復灌法檢測結果詳見表3所示[4]。

表3 注漿效果復灌法檢測

表3數(shù)據(jù)顯示，各橋臺復灌檢測孔的注漿量與相鄰孔平均注漿量的差異最小為8.30%，最大為14.60%，平均為11.30%。這符合≤30%標準，說明注漿質(zhì)量符合質(zhì)量要求。復灌量低于鄰孔注漿量，顯示之前注漿有效充填了結構孔隙，注漿效果較好。

2.4 沉降檢測

沉降板底座鋼板制成規(guī)格為600 mm×600 mm×10 mm，考慮這樣的底座埋入回填體，有可能會給鉆孔帶來不利影響，因此采用類比原則，在鄰近大莊中橋右線的墊江岸橋背采用相同回填料和工藝設立試驗段，出于對比分析的需要，進行了前期沉降檢測。沉降板需分兩批進行埋設，位置見圖1所示。試驗段鋪設完畢后對左線、右線墊江岸均進行觀測，以便于功效比較。

圖1 沉降板配置示意

檢測結果顯示，測點S1~S3在回填級配碎石后，經(jīng)過40 d時間，基本完成橋背回填體的固結沉降，沉降總量約在40.00 mm。測點S4~S6經(jīng)過80 d時間，也基本完成了回填體的固結沉降，沉降總量約15.00 mm。半年后，注漿橋背幾乎再未沉降，而可對比的另外兩處注漿橋背卻發(fā)生了輕微的沉降。

3 橋背注漿加固效果評價

3.1 檢測點Ⅰ的注漿效果評價

檢測點Ⅰ即染坊橋左線墊江岸檢測點。面波波速檢測顯示，完成注漿后，測線1~4波速分別提高43.80%、111.50%、105.90%、110.70%，增強幅度69.00%~202.50%。通過注漿處理，回填體獲得改善，中軟土轉(zhuǎn)變?yōu)橹杏餐?，中硬土轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂餐痢凸鄼z測中，3個檢測孔的復灌率分別是13.90%、8.30%和9.40%，均滿足≤30%的最低要求。并且注漿壓力增長較快，顯示前期注漿的填充功效較好。檢測結果顯示，該檢測點的橋背注漿加固效果符合設計要求。開放交通1年后，注漿加固段的路況一直較好，未發(fā)生沉降。

3.2 檢測點Ⅱ的注漿效果評價

檢測點Ⅱ即染坊橋右線墊江岸檢測點。面波波速檢測顯示，注漿后測線1~3，波速分別增強147.30%、151.50%、198.00%；各層波速增幅在136.10%~223.10%。經(jīng)注漿加固后，原中軟土達到了堅硬土標準，個別區(qū)域甚至達到巖石標準。顯示注漿大大增加了土體的剛度、穩(wěn)定性和抗形變能力。復灌率分別在13.20%、11.60%、9.20%，符合設計質(zhì)量要求。并且注漿壓力增長較快，顯示前期注漿的填充功效較好。檢測結果顯示，該檢測點的橋背注漿加固效果符合設計要求。開放交通1年后，注漿加固段的路況一直較好，未發(fā)生路面沉降，橋路過渡段“跳車”現(xiàn)象基本得到控制。

3.3 檢測點Ⅲ的注漿效果評價

檢測點Ⅲ即彭家河中橋近水岸檢測點。取芯得知，雖然孔深范圍內(nèi)漿液分布存在個別區(qū)域不均勻，但孔深范圍均填充了漿液，表明注漿功效較好。注漿功效呈搭板內(nèi)優(yōu)于搭板外的特點，利于橋路過渡段剛?cè)徇^渡。面波檢測顯示，注漿加固后測線1~3的波速，分別增強256.10%、135.70%、150.30%、121.30%。各層波速增幅在128%~280%。波速提高明顯，顯示注漿彌補了前期的壓實度不足，土體達到堅硬土標準。復灌注漿壓力提高很快，表明漿液填充效果良好。檢測結果顯示，該檢測點的橋背注漿加固效果符合設計要求。開放交通1年后，注漿加固段的路況一直較好，未發(fā)生路面沉降，橋路過渡段“跳車”現(xiàn)象基本得到控制。

3.4 檢測點Ⅳ的注漿效果評價

檢測點Ⅳ即大莊中橋左線墊江岸檢測點。取芯得知，雖然孔深范圍內(nèi)漿液分布存在個別區(qū)域不均勻，但孔深范圍均填充了漿液，并且漿液在級配碎石填充料中的填充功效良好，具有較高的抗壓強度。注漿功效呈搭板內(nèi)優(yōu)于搭板外的特點，滿足設計要求。面波檢測顯示，注漿加固后測線1~2的波速分別增強了65.60%、83.50%，平均波速增幅63.60%~110.10%。波速前后的變化表明，注漿前已經(jīng)具有較好的壓實度，但注漿后獲得了進一步強化，回填體達到堅硬土標準。3個檢測孔的復灌率分別在14.60%、12.70%、12.70%，符合設計要求。復灌注漿壓力提高很快，表明漿液填充效果良好。檢測結果顯示，該檢測點的橋背注漿加固質(zhì)量很高，有效地增強了回填體剛度。開放交通1年后，注漿加固段的路況一直較好，也未發(fā)生路面沉降，橋路過渡段“跳車”現(xiàn)象基本得到控制。

4 結語

該文結合公路工程案例，對橋背注漿效果評測所適用的檢測技術進行了研究。介紹了所應用的鉆芯法、面波波速法、復灌法以及沉降檢測方法；對檢測方法進行了優(yōu)劣勢比較；介紹了工程應用這些方法所形成的橋背注漿加固效果評價，包括橋背注漿加固Ⅰ~Ⅳ檢測點的注漿效果評價。雖然幾種方法均適用于注漿加固效果檢測分析，但比較而言，面波波速檢測法的操作性、檢測效率、經(jīng)濟性相對更好。