路基岩溶采空区施工质量检测方案

1、路基岩溶、采空区施工质量检测方案目 录1.工程概况12.检测依据的规范、标准、技术文件13.检测目的14.检测项目15.检测方法25.1 地质雷达25.1.1 检测目标25.1.2 基本原理2测线布置35.1.4 资料处理45.1.5 评判标准55,.1.6 提交成果65.2钻探65.2.1 检测目标6钻探施工组织65.2.3 室内试验及资料整理85.3横波波波速测试85.3.1 检测目标8工作原理8方法技术86.采空区处治质量验收标准107.人员安排及仪器设备118.工作计划119.安全保障措施129.1制度保证129.2 技术保证1210.检测成果及资料提交131. 工程概况2.检测依据的

2、规范、标准、技术文件(1) (2) (3) 公路工程地质勘察规范(JTG C20)(4) 公路工程物探规程（JTG/T C22）(6) 检测相关的其它文件。3. 检测目的通过检测，确定检测区的结石体的无侧限抗压强度、横波速度、充填率、变形值,以便对采空区的处治效果进行综合评价。4、检测项目 依据 表1 采空区处治检测项目序号检测项目检测方法检测频次1结石体无侧限抗压强度Rc(MPa)钻探按注浆孔总数的2%控制2横波波速vs (m/s)孔内波速单孔法波速测每米一个检测点3充填率(%)岩芯描述、开挖视现场情况而定5. 检测方法5.1 地质雷达 检测目标 地质雷达主要是检测地层的密实程度、是否存在脱

3、空及脱空大小，对注浆效果做出定性评价。5.1.2 基本原理探地雷达方法是20世纪70年代发展起来的一种用于确定地下介质分布的广谱电磁法，它系统地、高度地集中了现代高新技术领域的最新成就。探地雷达以其经济、无损、快速而直观的特点成为浅部地球物理勘察的最主要的工具之一。 探地雷达方法是利用高频电磁波，以脉冲形式通过发射天线被定向地送入地下，雷达波在地下介质中传播过程中，当遇到存在电性差异的地下目标体（如空洞，或其它不连续界面）时，电磁波便发生反射，返回到地面时由接收天线所接收。在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据接收到的雷达波波形、强度、双程走时等参数便可推断地下目标体的空间位置

4、、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标物的探测。它探测的基本原理与浅层地震相同，不同的是探地雷达向地下发送的是高频电磁波，它的物理前提是地下介质之间介电常数和电导率的差异。 图1 探地雷达探测地下空洞等目标物示意图 图2 地下空洞等目标物探地雷达探测结果示意图 图 3 地质雷达探测系统当地层内注浆效果不好时，地层就存在不密实或空洞现象，不密实或空洞与周围介质都存在着较明显的物性差异，这就会引起雷达波产生反射。注浆越不密实雷达反射信号越强且能量分布越不均匀，同相轴越杂乱，空洞处雷达反射图像呈 双曲线型，反之雷达波能量分布均匀，衰减较有规律，如图4。 (a) 注浆密实雷达图像 (b)注浆不

5、密实雷达图像 图4 雷达图像对比 5.1.3测线布置测线布置对于取得满意的探测结果十分关键，如果观测系统不当，虽作了工作但补一定能取得满意结果。测线布设应该注意两点，一个是关注探测的目标是二度体还是三度体。如果是二度体，测线应该彼此平行、垂直目标轴向布设；如果是三度体，测线应该按网格状布设。另一点是关注探测目标水平尺度的大小及要求的水平分辨，即要求水平方向探测目标的最小尺度。两者有时是相同的，但大多数场合是不同的。测线的间距应该同时小于或等于目标尺度与分辨率尺度，以方目标露测。这野外施工中为了节省时间有时测线间距很大，这就有露测的危险。图5 二度体探测剖面布置 图6三度体探测剖面布置溶洞或采空

6、区注浆效果处理可看作是三度体探测，因此要求布置网格状测线，测线的距离依据路基处理范围、不良地质体积等参数确定，测线间最大距离不宜大于最大溶洞(采空区)1/3。对检测区域做好测量放样，以确定测线坐标及标高。对雷达测线测量中要做好场地标记和纪录打标统一。场地标记包括测线标记和测线上距离标记，同时，雷达记录里的标记要与场地标记相一致，确保检测结果的缺陷区域的准确定位。为提高探测结构的准确度应采用点测与连续测量结合，多天线综合测量的方法，做到去伪存真的目的。5.1.4 资料处理 地质雷达原始数据受地形及外界电磁干拢的影响，必须经过处理才能进行地质解译。地质雷达数据解释程序如下：添加距离信息。连续测量方

7、式加距离需要三步a) 编辑文件头内的距离信息；b)编辑用户标记；c)距离归一。添加里程信息，输入里程起点坐标。确定地面反射波信号位置。调整信号延时信息，找地面。设置和修改介电常数，计算深度信息。背景去除，显示构造特征。水平相关分析，消除雪花噪音干扰。反褶积、频率滤波。添加地面高程信息。综合解释。5.1.5 评判标准 依据雷达检测原理及多年工程实践及研究对比，总结雷达检测结构评判标准如下表： 表2 注浆效果检测与评判标准表(地质雷达法)划分角度雷达图像特征注浆效果好注浆效果差测线方向水平方向土层同中相轴显示浆液分布状况良好；岩层显示为完整岩石雷达图像特征。土层中同相轴显示浆液分布不均；注浆盲区多

8、；岩层内出现不良地质体雷达图像特征雷达图像特征。垂直方向垂直方向上有较明显的同相轴出现，分布均匀，从加固区上部到加固线底部；反射能量无太大变化， ；垂直方向上同相轴显示浆液分布良好，设计加固深度无注浆盲点。垂直方向上同相轴分布不均，有较大的段缺段；垂直方向上同相轴显示浆液分布不均，竖向存在较大深度注浆盲点；介质种类覆盖土层注浆区域内反射波组周期小波幅大，同相轴分布均匀，呈条状、脉状、树枝状分布；土层同相轴显示浆液分布状况良好；注浆区域内同相轴分布不均匀， 反射波组波幅周期变化较大，土层同相轴显示浆液分布不均匀，注浆盲点多；岩石能量分布均匀或只在局部存在强反射细亮条纹；电磁波能量衰减缓慢，探测距

9、离远且规律性强；形成反射波组，波形均匀，无杂乱反射，自动增益梯度相对较小；显示为完整岩石雷达图像特征；同相轴错乱，雷达波混乱，反射波组波幅周期变化较大，散射、绕射严重；有较多不良地质体的雷达图像特征出现；病害类型溶洞裂隙区、采空区溶洞裂隙处无明显双曲线型同相轴或强反射带（与完整岩石雷达图像特征越接近说明充填状况越好）；显示为完整岩石的雷达图像特征；溶洞裂隙处依然可见双曲线型或条带型同相轴，可见强烈水平或弧形反射带；显示为裂隙、半充填或溶洞(采空区)雷达图像特征。断层破碎带波形均匀，无较大绕射、散射现象，某区域仅见较细小的波形错乱；原断层破碎区显示为多处微小裂隙带的雷达图像特征；反射波组周期大波

10、幅大，绕射、散射现象严重，波形杂乱，同相轴错断，整体上呈带状分布。显示为断层破碎带或裂隙雷达图像特征(此特征越明显，说明注浆效果越差)测试范围测线整个测线内区域土层内同相轴显示浆液分布良好；岩层内无较大不良地质体雷达图像特征出现，显示为完整岩石雷达图像特征；测线上较多区域土层内同相轴显示浆液分布不均；岩层内有较大不良地质体的雷达图像特征出现，比如大的溶洞、断层破碎带、采空区等。区域检测区域内布置网格型测线，网格密度要不要过稀(以不漏掉大的溶洞、采空区或破碎带为准)；全部测线内土层浆液分布良好，岩层内无较大的不良地质体雷达图像特征出现。检测区内布置网格型测线，网格密度要不要过稀(以不漏掉大的溶洞

11、、采空区或破碎带为准)；较多测线处浆液分布不均，有较大的注浆盲区，岩层内有不良地质体雷达图像出现。实际数据解释过程中在消除信号干扰的情况下，利用上面的评定标准，评价检测区域的注浆效果。5,.1.6 提交成果 (1) 雷达测线平面布置图；(2) 雷达深度剖面图； (3) 雷达综合解释图。5.2钻探5.2.1 检测目标 钻孔取芯，通过对岩芯的观察和描述判断浆液对采空区空洞和裂隙的充填胶结程度；通过试验确定注浆结石体的无侧限抗压强度。5.2.2钻探施工组织现场委派一名工程技术人员。驻住工地，全面负责劳动组织安全质量，严把技术关，做到完成一孔验收编录一孔，确保在野外把好质量关。具体职责如下：（1）由测

12、量人员按钻孔平面布置图现场测放钻孔孔位及测定孔口高程，同时测量的原始数据详细备案存档。（2）（6）钻探采取全取芯的方式进行，采用清水、套管护壁钻进。（7）每个钻孔完成后，提交钻探班报表、钻探编录表，并组织机长、现场技术人员和监理单位进行验收签证。（8）钻孔验收合格后，进行保护，为钻孔为接下来的进一步检测做准备。（9）钻孔过程中要保证施工场地的整洁，做好文明施工。（10）所有钻孔检测完成后做好退场及场地清理工作。钻探施工严格按有关规程要求进行。开孔径不小于91mm，岩芯采取率应大于90%。按岩土工程勘察规范（GB 50021-2009）的规定鉴定、描述岩土特征。详细记录空洞和注浆不密实处的位置、

13、规模、埋深，拍摄并保存岩芯照片。按规定采取芯样进行试验并提供内容完整、针对性强的测试报告。具体要求如下：（1）采用回旋岩芯钻探，地下水位以上须干钻，测到初见水位后才可用水钻，宜采用双层岩芯管钻进，套管护壁。（2）在地层中钻进时，每回次0.51.0m。 （3）准确量测和记录钻进尺寸（误差5cm）及不同岩性分层深度，认真填写钻探记录，每个钻孔均应量测初见水位及稳定水位（误差10cm）。（4）岩（土）芯按顺序摆在岩芯箱中并及时填写标准岩芯牌，防止暴晒！对要求保存岩芯的岩芯箱进行编号以便保存。5.2.3 室内试验及资料整理(1) 通过对岩芯的观察和描述判断浆液对采空区空洞和裂隙的充填胶结程度(2) 提

14、交结石体无侧限抗压强度报告。(3) 报告文字部分采用word格式，表格采用excel格式。电子文件按“报告正文与表格”、“钻孔柱状图”、“钻孔平面布置图”和“岩芯照片”四个文件夹分类保存。5.3横波波波速测试 检测目标通过测试地层横速度的大小来评价注浆效果，波速度越大说明注浆效果越好。5.3.2工作原理弹性波波速单孔测试法可原位测定地层的S波波速，单孔法波速测试采用地面激发，在孔内某一深度接收直达压缩波的初至和第一个直达剪切波的初至时间，逐点测量，从而求取各土层中传播的剪切速度Vs(也称横波速度)。由于各土层的物理性质各有差异，使波在其中的传播速度各不相同，逐点求取Vs值。 图7 剪切波波速测

15、试仪5.3.3方法技术(1) 震源及仪器 震源位于孔口1.0米左右处，用18磅铁锤敲击与地面紧密藕合的木板产生横波(SH波)。 采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-1616P型动测仪测量，内置工控机进行现场存储，室内用IBM586微机进行分析。用南京市江浦县高旺电子仪表厂制造的CJ-84型充气贴壁式三分量波速探头接受信号。地面激发，孔内逐次接受(图1)。三分量波速探头重物(震源)动测仪微机P波、S波 (2) 检测孔 利用XY-100型钻孔机成孔，将CJ-84型充气贴壁式三分量波速探头(直径76mm)送入孔中，经打气使探头与土地体紧密接触。(3) 测量先将三分量检波器送入孔底，由深至浅逐点测

16、量，仪器操作员监视记录，选择仪器参数(放大倍数和采样间隔等)，每测完一点，将信号存入微机，然后进行下一测点的测量，如此测定全孔。(4) 横波旅行时确定 纵波在波形记录均以首波形式出现，横波与纵波相比，其速度低，振幅大，频率低，初至时落后于纵波初至时；当铁锤在木板两端作正、反向敲击时，横波波形相位相反，将正、反向激振所得的波形叠加，便可在测试波形中读到横波初至时间。(5) S波波速计算 根据每一测点上获得的纵横波初至时(ti)，便可从下式计算出岩土的波速。 . (1) (2) . (3) 式中： 和分别为第测点到震源的距离和波初至时 和分别为第测点至震源的距离和波初至时 ：震源至孔口的水平距离

17、：为第测点的深度(6) 单孔法波速测试注意事项：6.采空区处治质量验收标准依据采空区的处治结果应按下表要求进行验收。 表3 采空区处治质量验收标准序号检测方法检测项目检测标准1钻孔取芯结石体无侧限抗压强度Rc(MPa)0.62孔内波速单孔法波速测横波波速vs (m/s)>2503充填率、岩芯描述采空区冒落段岩芯采取率大于或等于90%，浆液结石体明显，钻进过程中循环液无漏失等路基工程检测项目检测指标应为结石体抗压强度和横波波速。充填率为描述检测项目，可参考评价。采空区各项检测指标均达到设计要求时，采空区处治质量为合格，可进行路基施工。采空区检测指标中有一项未达到设计要求时，采空区处治工程质

18、量为不合格，应进行原因分析，并制订整治和补救方案，方案实施后重新检测和验收。7.人员安排及仪器设备拟配备检测仪器设备如下：表4 人员安排姓 名学历职 责何现启博士负责人及方案编写栾健硕士现场检测及报告编写王天硕士现场检测及报告编写王焱硕士现场检测及报告编写拟配备检测仪器设备如下： 表5 拟投入仪器一览表序号设备名称规格型号数量用途、功能简述状态1地质雷达SIR-30001台检测注浆、回填密实情况、良好2测速仪1测试横波速度良好3钻机XY-1002取芯良好4数码照相机1台采集照片资料良好5笔记本电脑1台采集存储数据良好6卷尺2把测量距离良好8.工作计划(1)工期计划经我中心研究，计划从2011年9月份开始对已满足检测要求的路段进行检测，具体工期依据路基施工进度而定。(2) 准备工作准备工作包括室内准备工作及现场准备工作，在进行检测前，检测人员应检查参检仪器的状况及其他配套工具、材料是否齐备，并准备好相关项目的记录设备（记录表格、笔或掌上电脑等），同时熟悉受熟悉各路段的各