路基擋墻背后回填質(zhì)量聲波檢測新技術(shù)

摘要：傳統(tǒng)的擋墻墻背回填質(zhì)量檢測，對缺乏回填過程中填筑土石密實(shí)度檢測的情況和埃筑土石均勻性，往往采用鉆孔檢測的方法，費(fèi)時費(fèi)力。為此，開發(fā)一種新的針對缺乏回填過程中填筑土石密實(shí)度檢測的情況和填筑土石均勻性的檢測方法，無疑對確保路基墻背回填質(zhì)量將起到重要的作用。本文介紹了聲波法技術(shù)在路基擋墻背后回填質(zhì)量檢測新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：路基；擋墻；聲波檢測

目前，我國的主要公路干線正在全面提速。公路全面提速過程中，面臨的問題是在提速前需要對既有線路路基進(jìn)行測試，給出路基的力學(xué)指標(biāo)，為路基提速提供科學(xué)的依據(jù)，尤其是對路基病害段更需要進(jìn)行測試。然而常規(guī)的測試方法（試驗(yàn)、靜力觸探、載荷試驗(yàn)等）對于既有線路路基質(zhì)量的檢測均有其局限性，既有線路路基在運(yùn)營的條件下，因?yàn)閳龅睾蜁r間的限制，上述方法難以實(shí)施。近年來，物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用得到重視和發(fā)展，快速檢測地基路基土體狀態(tài)已成為國內(nèi)外勘探技術(shù)的熱門研究課題。20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外均發(fā)展了波速法，由于波速與土的狀態(tài)有良好的關(guān)系，可用于砂土的狀態(tài)和液化性的判別。

目前測定土體的波速的方法有很多種，包括跨孔法、上孔法、下孔法、面波法等。本文采用的聲波測試法就是在波速測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后得到的方法。

1 聲波法檢測原理

介質(zhì)的聲學(xué)特性與其結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)特性有關(guān)，地質(zhì)體（包括混凝土結(jié)構(gòu)）因其巖性、結(jié)構(gòu)特征、力學(xué)特性等因素具有不同的聲學(xué)特征，通過測試巖體及混凝土的聲學(xué)性質(zhì)并加以處理解釋判斷其物理學(xué)特征及構(gòu)造（或缺陷），從而進(jìn)行巖體的質(zhì)量分級，工程應(yīng)力分析及穩(wěn)定性評價。

聲波是用人工激發(fā)頻率在數(shù)赫茲至數(shù)百赫茲的彈性波，向被測介質(zhì)（墻體）傳播，觀測聲波在介質(zhì)中的傳播特性，分析確定介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)。

根據(jù)波在介質(zhì)中的傳播特性可知，聲波傳播速度與混凝土砌體的密實(shí)程度、完整性有直接關(guān)系。對于原材料、配比、測試距離一定的砌體，聲波速度高，則砌體密實(shí)，完整性好。反之則說明墻體存在病害問題。當(dāng)砌體有裂縫、空洞存在時，破壞了砌體的整體性，聲波速度將明顯降低。

由于空氣與砌體有明顯的聲阻抗差，聲波在砌體中傳播時遇到蜂窩、空洞、裂縫等缺陷時，將在缺陷界面發(fā)生反射，散射和繞射，聲波能量被衰減，其中頻率較高的成分能量衰減更快。因此，接收信號的波幅和頻率明顯降低，頻譜中高頻成分明顯減少。分析檢測墻體波速的大小、振幅的高低和波形，可以得出墻體的相對強(qiáng)度和完整性情況，從而評價墻體質(zhì)量的好壞。

設(shè)V1為直達(dá)波速，h為擋墻高度，t為波在激振點(diǎn)與接收點(diǎn)之間的行走時間，則有下述式關(guān)系：V1=h/t。

2 聲波檢測的優(yōu)點(diǎn)

聲波檢測是通過聲波在某一范圍內(nèi)地質(zhì)體中的聲波傳播規(guī)律進(jìn)行測試的方法，其測試結(jié)果能夠代表整個測試范圍內(nèi)的整體質(zhì)量，并能及時反映該測試區(qū)域的潛在質(zhì)量問題。根據(jù)國內(nèi)外研究比較表明利用聲波測試技術(shù)和一些常規(guī)檢測手段相結(jié)合具有以下優(yōu)勢：

（1）能有效地對填層底界面進(jìn)行連續(xù)追蹤，克服了鉆探取芯，挖坑取樣的種種缺點(diǎn)；

（2）兩種不同的檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。聲波測試資料通過與挖坑取樣資料的對比、分析，可以減少波速計(jì)算不準(zhǔn)確帶來的誤差和避免連續(xù)追蹤過程中的錯誤，同時也彌補(bǔ)了挖坑取樣以點(diǎn)代面的不足；

（3）方法簡便、靈活，工作效率高，檢測成本低；

（4）無損檢測，不破壞路基，不會對路基造成干擾。

通過面波沿路基傳播的數(shù)值模擬與分析得出使用面波檢測路基是可行的，其邊界對結(jié)果的影響較小，邊界加載和中心加載得到的結(jié)果基本一致，和半無限體的情況也基本吻合，因而不需要對結(jié)果進(jìn)行額外的修正。

4 面波法檢測路基回填壓實(shí)現(xiàn)場操作

面波現(xiàn)場檢測操作指南主要分為三步：①測試參數(shù)設(shè)計(jì)；②現(xiàn)場測試步驟；③測試數(shù)據(jù)分析。

4.3 測試數(shù)據(jù)分析

測試數(shù)據(jù)分析主要進(jìn)行時域信號分析，保證現(xiàn)場信號數(shù)據(jù)的有效且可靠。

5 結(jié)語

聲波測試法操作簡單，不影響行車，儀器輕便無需鉆孔，可測得路基的力學(xué)指標(biāo)。經(jīng)實(shí)際工點(diǎn)現(xiàn)場聲波測試與便攜式可變能動力觸探試驗(yàn)對比分析，結(jié)果表明聲波測試快速評價承載力狀態(tài)是可行的。同時根據(jù)實(shí)測的結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查及少量的便攜式可變能動力觸探資料，可以對路基擋墻回填進(jìn)行大面積的普查，對既有線提速路基力學(xué)狀況可以做出快速評價。然而由于既有線路基的填料非均勻性及土體的多樣性，該方法除了理論研究外，還需要大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，為了更好的推廣該測試方法，對聲波測試進(jìn)一步的研究也是很有必要的。

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