路基岩溶注浆整治效果综合检测方法的探讨与应用
摘要：路基岩溶注浆整治效果的检测与评价目前暂时没有统一的标准，常用的质量检测方法有：钻孔法、压水试验、瞬态面波法、电测深法、电磁波CT等。每种方法均有利有弊，存在一定局限性，因此一般情况下都采用几种方法结合起来综合评价。采用电测深、瞬态面波法及电磁波CT等综合物探方法，辅以钻孔取芯、压注水试验，对注浆施工前后物性参数变化的对比，根据注浆加固的目的和地层所能达到效果的反应综合确定路基岩溶注浆整治质量。下面以某工程实例进行检测方法的探讨与应用操作解析。
某新建铁路DK199+529.16-DK199+609.16段设计为路基工点，该段根据岩土工程勘察资料，为岩溶发育地段，有可能产生岩溶地面塌陷，为了今后铁路营运的安全，对该段路基采取注浆整治措施。为保证注浆工程质量，依据设计要求，受施工单位的委托，对注浆后的效果进行综合检测。根据现场实际情况、类似项目检测经验以及规范要求，经几番探讨和调整，决定采用注浆前、后电测深物探检测，辅以钻孔取芯和压水试验检测。
关键词：路基岩溶注浆整治效果方法探讨 应用
二、检测的目的、任务与要求
（一）目的
检测注浆质量是否满足设计要求，为后续工程的进行提供依据。
（二）任务
采取不同的检测方法，依据有关规范取得有效的数据和原始资料，分析论证注浆效果，做出评价结论。
（三）要求
1、注浆前和注浆结束14天以后进行检测。
2、物探检测横断面方向测线间距10～15m，均匀布置且不少于1根，沿线路方向测线长度为加固范围长度加50 m。
3、压水试验按注浆孔数量3%计，每检验批不少于2孔。
4、钻孔取芯按注浆孔数量5%计，每检验批不少于3孔。
5、物探和压水试验检测标准按设计图中列表执行。
6、钻孔取芯覆盖层中水泥呈劈裂充填；岩芯中水泥呈条纹、带状；溶洞中水泥呈块状充填，岩芯中水泥呈柱状、块状。
三、工程概况
本路段由于岩溶发育强烈，为了充填岩土层中的裂隙与空洞，同时封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定，决定采用注浆措施进行路基岩溶整治，形成隔水帷幕，加固地基、减小沉降、提高地基承载力满足线路运行要求。
按设计图技术要求，以纯水泥浆为主的单液注浆材料，水泥采用42.5级普通硅酸盐水
泥,水灰比为0.6:1～1:1。开始注浆时采用稀浆灌注,当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。注浆压力一般为0.2～0.3Mpa，终注压力0.3～0.5Mpa，全孔自下而上进行灌注。在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时,终止注浆。
对土洞、空溶洞或半充填溶洞，在高压冲填砂、碎石后再进行注浆处理。对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏液严重时，注浆时可掺入一定量的粉土或粉煤灰，粉土掺入量小于水泥重量的10%，粉煤灰掺入量为水泥重量的20%--50%。
在注浆开始前进行物探检测，注浆完成14天后开展注浆后物探检测，然后根据物探检测结果进行钻孔抽芯、压水试验检测。
四、电测深物探检测
（一）地球物理特征
据邻近地区相关经验，其物性参数如下表所示。
物性参数统计表表1
由上表可以看出，粘土、灰岩及岩溶裂隙带之间有较大的电阻率差异，为采用高密度电测深法检测提供了较好的地球物理前提。
当注浆完成后，岩溶裂隙被水泥浆液充填，电阻率明显提高，高密度电测深观测成果无明显低阻异常，则可认为注浆效果良好。
（二）基本原理、及工作布置
1、高密度电测深法工作原理
高密度电测深法属于直流电阻率法，基本原理与直流电阻率法相同，人工向地下供电，在地下形成稳定的电流场。研究地下传导电法的分布规律，分布电流场的分布特征，判断地下地质体的形态、规模、深度及性质，从而达到检测的目的。
2、测线布置
分别沿线路方向在检测段中线、左10m、右10m位置布置测线，测点距4m，注浆前后两次观测位置重合。
3、野外数据观测
用测量仪器在实地测出线路中线位置，每20m用木桩在现场标示位置及里程，用测绳加密测点。
电测深法根据任务要求，电极距4m，60道观测，采用温施装置，采集18层数据，最大供电电压360V。一条测线一个排列不能完成观测时，下一排列与上一排列重复30个电极。施工时注意电极与土壤良好接触，确保接地电阻小于10KΩ。
（三）资料处理
高密度电测深法数据采集后进行复核，数据处理时，先进行数据平滑、异常点剔除、滤波及地形改正，然后进行正反演计算，按全区统一色标绘置视电率等值线断面图，收集地质资料，根据实际地质情况对物探资料进行综合解译。
处理采用重庆地质仪器厂随仪器配套研发的电法数据处理与转换程序，然后利用李晓芹编制的电阻率层析成象CRT软件进行处理。
（四）检测评判标准
1、路基下部无岩溶发育、基岩完整，高密度视电阻率等值线断面图曲线圆滑，视电阻率符合电测深曲线变化规律，无明显的低阻畸变，视电阻率值相对较高；
2、岩溶发育段充填完好后，洞、隙与周围岩体物性差异变小，高密度视电阻率等值线断面图曲线圆滑，无明显的低阻异常；
3、岩溶发育段出现空洞未充填，洞内充填物与周围岩体物性差异大，岩溶发育段在高密度电法剖面图上有明显的低阻异常，其高密度电测深法的剖面异常特征为：封闭或半封闭低阻异常，边界有较大的电阻率变化梯度，在高阻区则基岩相对完整。经与钻孔资料对比，高密度电法视电阻率常等值线断面图的低阻异常较好地反映了岩溶发育段的平面位置和深度。
4、岩溶发育段裂隙充填不完整，高密度视电阻率等值线断面图上表现为局部的低阻异常，整体视电阻率低于正常值。
5、注浆前后高密度视电阻率等值线断面图进行对比，岩溶发育段充填完好后，原有的低阻异常消失，视电阻率值显著增大，否则说明岩溶发育段未充填或未完全充填。
（五）探测分析结果
不良地质体（溶洞、裂隙、破碎带等）在物探剖面上都有与其对应的异常图像特征属
性，我们依据这些图像特征进行分析，划分异常段，结合施工单位提供的地质资料进行解释。
分析高密度视电阻率等值线断面图可见，注浆前三条测线深部视电阻率一般100～220Ωm，多处存在似电阻率低于80～110Ωm的低阻异常，反映此路段岩溶发育强烈。注浆后视电阻率一般110～320Ωm，原有低阻异常区注浆后视电阻率110～200Ωm，反映此路段注浆满足设计要求。但DK199+530左10m～+536左10m、DK199+530中线～+540中线、DK199+548右10m～+568右10m段仍可见局部的低阻异常，推测可能由于充填物物性差异及局部未完全充填的岩溶裂隙引起，建议对异常段进行钻孔取芯检测。
五、钻孔取芯检测
（一）工作方法及完成情况
1、钻探工艺与质量要求
（1）针对覆盖层粉质黏土采用无泵跟管钻探，基岩采用金刚石清水钻探，其中岩芯采取率粉质黏土不低于90%，基岩不低于70%；
（2）覆盖层钻孔直径φ≥110mm，终孔直径一般φ≥91mm；
（3）钻孔现场岩芯必须装入分格式岩芯箱或PVC管（岩芯箱必须按一米一格，五格一箱统一定制），按其在钻孔中的实际位置摆放整齐，无岩芯段应空出。并按回次填写并贴好岩芯标签，注明层次编号、岩层名称、起止深度。不同岩层岩芯分界处，填写分层标签注明变层深度；
（4）所有钻孔岩芯均应做好标识后分箱照相，保留拍照日期和时间，并对照片编号，以备检查核对；
（5）钻探孔深最大允许偏差为±2‰，每钻进50m必须校正一次，孔斜每100m不超过1.5º，累计孔斜不超过4º，每钻进50m必须校正一次；
（6）及时做好钻孔班报表。
2、布孔位置及完成的工作量
钻孔取芯按注浆孔数量5%计，每检验批不少于3孔。布孔布置在物探建议抽芯区，在注浆孔的附近，本次抽芯钻孔数量为3个。
(二)资料分析及质量评价
1、检测评判标准
钻孔取芯观察水泥结石充填情况是一个比较直观的方法，由于地质体的各向异性和不均匀性，注浆加固的充填区域和方向具有不确定性，加上裂隙的可注性具有一定的宽度界限（＞0.2mm），因此钻孔取芯观察具有一定的偶然性。其检测执行标准为覆盖层中水泥应呈劈裂充填，岩芯中水泥呈条纹、带状，基岩溶洞中水泥呈块状充填，岩芯中水泥呈柱状、块状。
2、抽芯钻孔基本特征见下表。
钻孔取芯岩土芯样基本特征表
3、岩土芯检测质量评价
（1）在粉质粘土中有2个孔的岩芯局部见水泥块，呈劈裂充填和块状，说明局部覆盖层中有裂隙和孔隙，浆液已注入土层裂隙中，注浆满足设计要求。其他段粉质粘土结构紧密，浆液无法进入，说明土层工程地质条件较好。
（2）JC—2孔揭露有2个溶洞，溶洞内的岩芯见有水泥块，呈块状充填，说明已注满水泥浆，注浆满足设计要求，这也是注浆的主要对象。
（3）根据以上钻孔抽检资料显示，在钻孔检测范围内岩溶整治注浆满足设计要求。
六、压水试验
（一）工作方法及完成情况
1、试验方法
按检测要求采用分段压水试验，分段以覆盖层和基岩两段进行。压水试验按三级压力，宜分别为0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa。
2、试验程序
现场试验应包括洗孔、设置栓塞隔离试段、水位测量、仪表安装、压力和流量观测等步骤。
3、压水试验成果整理
试验资料整理包括校核原始记录、绘制P-Q曲线，确定P-Q曲线类型，计算试验段岩土体单位吸水量等。
岩土体单位吸水量（w）： w=q/l。
w为岩土体单位吸水量（L/min.m.m）；q为单位压力水量（L/min·m）；l为试段长（m）。
（二） 数据分析及质量评价
1、检测评判标准
压水试验是注浆结构检测最直接的一种方法，其检测标准按下表执行：
表3
3、检测质量评价
根据压水试验计算结果，试验段的岩土层单位吸水量均达标,按检测标准判定检测孔范围内的注浆满足设计要求。
七、 综合检测结果
综合物探检测、钻孔抽芯与压水试验三种方法的检测数据和资料的分析，路基岩溶段落注浆整治区域内总体注浆效果明显，对溶洞、岩土界面与填土层均有较好的充填，物探与压水试验基本验证了注浆效果，满足设计要求，岩溶注浆综合评定见下表：
综合检测成果评定表 表5
八、 结论
本次注浆检测采用了物探、钻孔取芯和压水试验三种检测方法。首先利用电测深法进行定性地检测岩溶孔洞的充填效果，利用被注地层的电性差异，检测在溶洞、土洞、溶蚀破碎带强烈发育等电性异常明显地段注浆前后的电性差异，较好地排查了注浆充填情况，最大限度地避免检测范围内的空洞异常。对注浆后的低阻异常区，布置钻孔取芯和压水试验，对低阻异常区进行直观和定量的检测评价，增强检测结果的可靠性。
后经业主委托第三方检测机构的抽查与验证，注浆效果评价结果一致，达到了预期效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。