GPR技术在轨道交通构筑物回填质量检测中的应用.docVIP

GPR技术在轨道交通构筑物回填质量检测中的应用 张开伟 马清洲 张召彬 崔勉 河北建设勘察研究院有限公司 X 关注成功！ 加关注后您将方便地在 我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！ 新浪微博 腾讯微博 人人网 开心网 豆瓣网 网易微博 摘????要： 应用GPR技术对轨道交通结构物回填加固区域回填质量进行检测, 查找回填区域内GPR技术参数异常带, 后期对异常带进行注浆加固处理, 同时对加固效果进行复检。通过前后两次检测结果计算研究, 评价轨道交通结构物加固区回填质量的效果。 关键词： GPR技术; 构筑物回填加固; 注浆加固; 异常分析; 作者简介：张开伟 (1982-) , 男, 硕士、高级工程师, 主要从事桩基检测、工程物探、工程勘察、基坑监测等方面的生产和科研工作。 1 背景 目前, 我国城市轨道交通快速发展, 轨道交通建设投入加大。在地铁施工过程中, 隧道顶部构筑物路基的整体性和稳定性是地铁在繁忙市区施工中质量控制的主要指标之一。坚固、稳定的路基是保证路基和隧道顶部强度和稳定性的先决条件[1-2]。现今, 地铁隧道上部构筑物路基, 在市区施工中常用的加固方法, 主要有回填和注浆加固两种方法, 其中回填法居多。而常用的路基加固质量检测试验方法主要有:钻探取芯法、挖深法、物探无损检测法等方法。城市轨道交通部门对地铁隧道上部构筑物路基加固处理效果检验的具体检测方法, 也没有统一的评价标准[3]。由于GPR测试技术是一种无破损、高速快捷的检测技术, 可较好地完成对城市繁忙路面地铁隧道顶部构筑物路基注浆密实性的快速检测, 可弥补钻探、挖深等方法缺乏代表性、检测密度稀、具有破坏性等弱点, 适用性较强[4]。 2 检测方法原理 GPR是应用脉冲电磁波来探测地下介质的目标物分布。当发射天线向地下发射高频宽带短脉冲电磁波时, 遇到具有不同介电特性的介质就会有部分电磁波能量被返回, 接收天线接收反射回波并记录反射时间。根据电磁波在介质中的波速和旅行时间, 可以计算界面深度 (H=V×T/2) 。当发射天线沿预探测物表面移动时, 就能得到其内部介质剖面图像。其工作原理见图1、图2和图3。 图1 GPR原理示意 ??下载原图 图2 电磁波遇到地下异常体后的反射示意 ??下载原图 图3 GPR记录回波曲线 ??下载原图 依据电磁波场理论, 人工发射高频宽频带电脉冲波, 利用物质介电性、导磁性, 根据接收到波的运动学和动力学特征, 从而推断隐蔽介质的空间展开特征。电磁波在介质中传播时, 其路径—波形将随所通过的介质的电性质及几何形态而变化, 根据接收到波的旅行时间、幅度、频率与波形变化资料, 可以推断介质的内部结构以及目标的深度、形状等[5]。 3 工程适用性分析 以城市轨道交通盖挖法施工为例, 其地铁隧道上部构筑物路基施工如下图所示: 图4 地铁隧道上部构筑物路基回填施工示意 ??下载原图 从以上施工图可以看出, 地铁隧道顶部盖板和回填区介质具有明显的介电常数差异性, 尤其盖板下部回填区出现回填不密实或者空洞区, 异常更为明显。通常情况下, 空气的介电常数为1, 回填土的介电常数为9~13, 结构混凝土的介电常数为4~6, 各层之间的介电常数差异性较大。这就形成较为明显的地球物理物性差异特征。因此, 采用GPR开展工作前提是满足的。 4地铁盖挖法构筑物回填质量检测分析实例 4.1 项目概况及检测设备 某市轨道交通线网以主城区为核心, 形成三主三辅, 大放射、小方格的轨道交通线网。解决中心城与外围组团、中心城内部的中长距离交通出行, 支持开发区和东部新区等重点地区的发展, 为远景实现“一城三区三组团”的空间形态提供轨道交通支撑, 建立了满足城市长远发展的骨干客运交通系统。在体现稳定性的同时又具备充分的灵活性, 对该市多层次交通体系的形成乃至城市总体健康发展具有重要的意义。该市轨道交通线网施工主要采用明挖法、盖挖法和暗挖法相结合施工。关键地段路口地铁隧道顶部结构多采用盖挖法施工。地铁隧道顶板上部采用级配良好的原状土回填施工。回填区域采用GPR技术进行回填质量检测。 本工程采用Latvia Zond-12eAdvanced GPR system进行探测, 采用的主要设备为:地质雷达系统主机及300MHz配套天线。测量方法主要采用连续剖面法进行连续测量观测。 4.2 工程质量检测实例 4.2.1 回填质量检测 A.检测实例1 图5为P1剖面地质雷达探测成果图。 表1为P1剖面各地层实测参数表。 图5 P1剖面地质雷达探测成果图 ??下载原图 表1 P1剖面地层实测参数表 ?? 下载原表 由图5实测地质雷达剖面数据和地质解释图可以看出, 隧道盖板上部地层界面分层较为明显。地质雷达剖面数据显示有7处异常, 该处地质雷达连