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    沖擊映像法及其在超長距離頂管施工泥漿套檢測中的應(yīng)用

    2022-06-21 01:58:02林天翔葉冠林王祺馮少孔
    關(guān)鍵詞:測線頂管漿液

    林天翔,葉冠林,王祺,馮少孔

    (1.上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院,上海 200240;2.上海隧道工程有限公司,上海 200082)

    隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展,大量工程建設(shè)逐漸向地下轉(zhuǎn)移。在地下工程施工中,如何減少對周圍環(huán)境、地面交通的不利影響成為近年來相關(guān)技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)。作為非開挖施工技術(shù)之一,頂管法的應(yīng)用越來越廣泛。在長距離頂管施工時(shí),泥漿減阻是一個必不可少的重要環(huán)節(jié)[1]。泥漿的注入一方面有效減少了頂管頂進(jìn)時(shí)管外壁與周圍土體的摩擦,達(dá)到潤滑、減小頂進(jìn)推力的目的;另一方面,泥漿填充了管壁和土層之間的空隙,在一定注漿壓力的作用下?lián)纹痦敼?,能有效防止上部土體坍塌,減小地面沉降。漿液在注漿完成后一般不會立刻與周圍土體固結(jié),更多地是向管節(jié)四周土體滲透,形成所謂的流體狀泥漿套[2]。

    目前,大多數(shù)學(xué)者對泥漿減阻的研究主要側(cè)重于漿液與管道以及圍土三者的作用機(jī)理[3-5]、泥漿材料[6-8]和注漿管路設(shè)計(jì)[9-10]等方面,希望通過施工工藝和材料性能來改進(jìn)應(yīng)用功效。然而,關(guān)于檢測泥漿套厚度和分布情況的研究甚少,一般通過觀測頂管頂進(jìn)推力等指標(biāo)的變化來判斷泥漿充盈情況,認(rèn)為頂進(jìn)推力大,則漿液較少;而推力小,則漿液較多[11-12]。同時(shí),頂進(jìn)力指標(biāo)更多地是反映整個頂進(jìn)段各管節(jié)阻力的總和,其推力值并不能清晰地表達(dá)某一管節(jié)處泥漿的充盈情況。若判斷不準(zhǔn)確,則很有可能造成周圍土體應(yīng)力狀態(tài)的改變,繼而引發(fā)土體變形,甚至波及周邊建筑物基礎(chǔ)和管線的安全。對復(fù)雜的穿越環(huán)境而言,泥漿更難均勻地在管道四周填充,即使利用先進(jìn)的注漿工藝和漿液材料,得到的減阻效果也可能微乎其微。因此,研究一種判斷泥漿套充盈情況的檢測方法具有重要意義,不僅能提高頂管施工的工作效率、優(yōu)化施工質(zhì)量,而且有助于理解泥漿套的形成過程和作用機(jī)理。

    由于地下工程環(huán)境的特殊性,檢測目標(biāo)隱蔽性很強(qiáng),在檢測實(shí)施過程中往往還要求盡可能降低對原有結(jié)構(gòu)的擾動,所以,利用無損檢測技術(shù)輔助施工逐漸被工程界所選擇,其中地質(zhì)雷達(dá)法利用得最多。Zhang等[13]曾利用探地雷達(dá)對上海軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道襯砌段灌漿厚度進(jìn)行檢測,成功將無損檢測手段應(yīng)用于泥漿套的檢測當(dāng)中;寇磊等[14]和Zhao等[15]則在Zhang等[13]成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將地質(zhì)雷達(dá)法拓展到頂管施工領(lǐng)域,并分析比較了頂管法和盾構(gòu)法的注漿差別。然而,探地雷達(dá)法也存在一些局限性:已有研究都是基于混凝土管道進(jìn)行檢測,由于高頻電磁波的傳播特性,鋼筋、鋼板和富水環(huán)境會對其產(chǎn)生較大影響,在干擾較強(qiáng)時(shí),有效波形甚至可能被屏蔽,所以,在鋼頂管施工中地質(zhì)雷達(dá)法適用性較差。無損檢測領(lǐng)域中彈性波檢測法應(yīng)用也十分廣泛,它不僅可以進(jìn)行覆蓋層厚度和地下構(gòu)造或破碎帶檢測,而且在管道埋設(shè)脫空檢測和混凝土裂縫探測[16-17]等方面也有著較為完善的理論支撐。Kobayashi等[18]用沖擊彈性波法對鑄鐵水管的老化腐蝕情況進(jìn)行了評估,可判別到局部1 mm左右的厚度變化,說明彈性波法在水環(huán)境中具有極強(qiáng)的探測能力。鑒于此,筆者基于近源彈性波場的傳播機(jī)理和長期的工程經(jīng)驗(yàn)探索,提出將沖擊映像法應(yīng)用于超長距離頂管施工泥漿套的檢測中,進(jìn)行泥漿厚度的探測不僅可以檢測到淺層基底的厚度,而且對層位之間的差異也有著較好的檢測效果。

    1 沖擊映像法

    1.1 試驗(yàn)基本原理

    頂管施工中,管道與土體間存在一環(huán)形空間,用于漿液的填充。當(dāng)泥漿填充后,整個系統(tǒng)可分成鋼殼層、泥漿層、土層3個部分,圖1為頂管模型的橫截面。沿管道徑向?qū)⒔Y(jié)構(gòu)整體視為空心圓柱層狀介質(zhì),利用彈性波在多層層狀半無限空間介質(zhì)模型中的傳播理論,提出沖擊映像檢測方法。

    圖1 頂管模型橫截面Fig.1 The cross section of pipe jacking

    將頂管展開成一平面,則沖擊映像法[19]的原理可近似表達(dá)成如圖2所示,在測線上以一定間隔X0和偏移距D布設(shè)檢波器。震源在介質(zhì)表面激發(fā)后產(chǎn)生彈性波,彈性波沿地表傳遞至地下,在傳播過程中,若遇到兩種不同介質(zhì)的界面則會產(chǎn)生反射,反射波振幅可視作子波褶積的結(jié)果,通過分析反射波的強(qiáng)弱就可以判斷檢測介質(zhì)的缺陷情況。當(dāng)界面兩側(cè)介質(zhì)均勻時(shí),反射波相對較弱;而當(dāng)界面兩側(cè)介質(zhì)構(gòu)造相差較大時(shí),如頂管施工中注漿不充分等情況,所反射的彈性波就很強(qiáng)。在保持偏移距D和人工震源大小不變的條件下,將激發(fā)-接收系統(tǒng)沿測線依次向前移動并重復(fù)激發(fā)和數(shù)據(jù)采集。完成整條測線后,從各個測點(diǎn)波形的變化特征即可判斷缺陷的位置。

    圖2 沖擊映像法探測原理圖Fig.2 The detection principle of impact image

    1.2 泥漿充盈情況的判斷標(biāo)準(zhǔn)

    由于接收到的反射波大小取決于界面反射系數(shù),故通過響應(yīng)波形的振幅可以推斷介質(zhì)交界面上波阻抗的變化,從而進(jìn)一步判斷頂管外的介質(zhì)差異。為了更直觀、系統(tǒng)地表征響應(yīng)波持續(xù)時(shí)間和波形振幅,引入沖擊響應(yīng)強(qiáng)度指標(biāo)對泥漿充盈情況進(jìn)行評價(jià)。

    考慮到注漿前管道環(huán)形空間內(nèi)泥漿含量較少且分布極度不均勻,管壁大部分區(qū)域與周圍土體接觸,所受到的摩擦力也相對較大,故假設(shè)注漿前所有測點(diǎn)的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度算術(shù)平均值可表征管道與土體處于密實(shí)接觸狀態(tài),兩者之間無泥漿且無間隙。同時(shí)利用該算術(shù)平均值對注漿過程的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度值進(jìn)行歸一化,再確立歸一化沖擊響應(yīng)強(qiáng)度和頂管施工泥漿充盈情況間的對應(yīng)關(guān)系,從而形成具備工程應(yīng)用價(jià)值的評價(jià)指標(biāo)和檢測結(jié)果。

    定義某一測點(diǎn)的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度Ai為

    (1)

    式中:F為波形的振幅;Δt為采樣頻率;i為測點(diǎn)編號,i=1、 2 …N;s為數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)的編號,s=1、 2 …n。

    (2)

    為區(qū)分注漿前測點(diǎn)與其他過程測點(diǎn)編號,對式(2)物理量統(tǒng)一添加角標(biāo)“0”。

    (3)

    歸一化沖擊響應(yīng)強(qiáng)度I的采用一方面在最大程度上消除了沖擊力大小的影響,在處理數(shù)據(jù)時(shí)可將沖擊力與沖擊響應(yīng)強(qiáng)度間的關(guān)系考慮成近似線性關(guān)系,方便該方法的應(yīng)用和推廣;另一方面可放大介質(zhì)內(nèi)部軟弱部位對波場的響應(yīng)特征。

    2 頂管泥漿套模型試驗(yàn)

    為了確定沖擊響應(yīng)強(qiáng)度與泥漿充盈情況之間的對應(yīng)關(guān)系,并驗(yàn)證沖擊映像法的有效性,參照頂管施工環(huán)境設(shè)計(jì)了相似的模型試驗(yàn),對超長距離頂管施工中泥漿套快速檢測方法進(jìn)行探索。

    2.1 模型試驗(yàn)方案

    試驗(yàn)?zāi)P烷L4.0 m,寬0.7 m,如圖3所示。模型槽上方覆蓋一塊與頂管等厚(24 mm)的長方形鋼板,作為檢測面代替頂管鋼壁。考慮到實(shí)際工程施工時(shí)頂管環(huán)形空間內(nèi)的泥漿厚度通常在30~60 mm左右,故在鋼板下方分別設(shè)置30、60、90 mm厚度及漸變厚度4個不同區(qū)域的泥漿層,用來模擬環(huán)形空間內(nèi)泥漿可能的分布狀況。泥漿按膨潤土與水的質(zhì)量比5∶100進(jìn)行配制。在兩側(cè)設(shè)置50 mm寬的豎直隔板,以防止泥漿流出。底部墊層取頂管所穿地層土樣,并在填土后進(jìn)行壓實(shí)。鋼板檢測面上沿長度方向共布置7條測線,測線間隔0.1 m。試驗(yàn)所用儀器主要有Geode-24數(shù)據(jù)采集儀和100 Hz傳感器,具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。試驗(yàn)時(shí)用沖擊錘(0.2 kg)在傳感器一側(cè)敲擊,傳感器與敲擊點(diǎn)間距離為0.1 m,兩次采樣間隔20.833 μs,采集時(shí)長0.1 s。數(shù)據(jù)采集完成后將傳感器和沖擊錘沿測線向前移動,移動步長亦為0.1 m,進(jìn)行第2次采集。重復(fù)上述過程,直至整條測線采集完畢。

    圖3 試驗(yàn)?zāi)P徒Y(jié)構(gòu)圖

    表1 沖擊映像法試驗(yàn)所用儀器的技術(shù)指標(biāo)

    2.2 模型試驗(yàn)分析

    沖擊映像法能得到測線上各個測點(diǎn)的沖擊響應(yīng)波形,界面處的局部變化會造成波形特性的改變和能量的衰減,其強(qiáng)度是對沖擊的綜合響應(yīng),與介質(zhì)內(nèi)部病害的埋深、尺寸高度相關(guān),由各界面?zhèn)鬟f系數(shù)的乘積決定。通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析、濾波分析及歸一化處理等,可得到?jīng)_擊響應(yīng)強(qiáng)度分布圖。當(dāng)鋼塊與基層間粘結(jié)效果不佳,或存在分層現(xiàn)象時(shí),接收到的信號能量較大,對應(yīng)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度也較高,所以,對底部不同厚度區(qū)的泥漿層進(jìn)行檢測時(shí),各測點(diǎn)的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度必然會存在較大差異。圖4展示了在模型試驗(yàn)中同等沖擊力度下各條測線的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度大小。由圖4可知:位于鋼板邊界處的測線1和測線7的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其他測線,說明模型試驗(yàn)存在很強(qiáng)的邊界效應(yīng),此處位于兩側(cè)隔板與上部鋼板相交位置附近,沖擊響應(yīng)更多地表現(xiàn)為鋼板之間的相互作用特征,信號能量最大。對于頂管工程,檢測面為閉合圓筒,不會產(chǎn)生邊界效應(yīng),故僅對鋼板中部長3.9 m、寬0.6 m的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,區(qū)域內(nèi)包含測線2~6,測線2~6沖擊響應(yīng)強(qiáng)度范圍在15~40 mV2(儀器采集數(shù)據(jù)形式為電信號,振幅單位為mV)之間。值得一提的是,測試過程中沖擊錘與鋼板接觸時(shí)的沖擊角度難以嚴(yán)格把控,故在同等沖擊力度下圖中測線2~6的結(jié)果存在一定的波動。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),認(rèn)為這個波動誤差應(yīng)該處在合理范圍。

    圖4 模型試驗(yàn)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度點(diǎn)布圖Fig.4 Scatter plot of impact response intensity in model

    對各個厚度區(qū)綜合分析發(fā)現(xiàn),沖擊響應(yīng)強(qiáng)度值相差不大,但仍存在一定分布規(guī)律。圖4中30 mm厚度區(qū)范圍內(nèi)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度相對較小,均值約為22 mV2;60 mm厚度區(qū)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度高出15%~20%;而90 mm厚度區(qū)最大,均值在33 mV2左右。說明隨著底部泥漿厚度增大,沖擊響應(yīng)強(qiáng)度會有所增強(qiáng)。同時(shí),漸變厚度區(qū)的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度也呈現(xiàn)這樣的規(guī)律,雖在漸變區(qū)中部有少量離散的異常點(diǎn),但整體上隨著泥漿厚度逐漸變薄,沖擊響應(yīng)強(qiáng)度有略微降低的趨勢。為更清晰地表達(dá)各厚度區(qū)之間的差異性,將各測點(diǎn)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度值繪制成云圖,如圖5所示。

    圖5 模型試驗(yàn)沖擊響應(yīng)強(qiáng)度分布云圖Fig.5 Distribution pattern of impact response intensity in model

    3 現(xiàn)場頂管泥漿套的沖擊映像檢測

    3.1 工程概況

    依托蘇州第二水源陽澄湖引水工程3標(biāo)段(S227—陽澄西湖)開展,該工程位于蘇州市相城區(qū)與工業(yè)園區(qū)境內(nèi),自陽澄湖中湖西側(cè),穿越整個陽澄西湖,沿太陽路北側(cè)敷設(shè)至227省道與蠡太路交叉口,位置如圖6所示??蒲性囼?yàn)段全長600 m,為鋼頂管區(qū)間,管道內(nèi)徑為1.972 m。

    圖6 工程位置圖

    3.2 現(xiàn)場測試過程

    根據(jù)現(xiàn)場情況,選取了3個試驗(yàn)段,分別離洞口12~84 m、84~156 m和156~228 m。每個試驗(yàn)段涵蓋6個管節(jié),在管道內(nèi)部沿軸線各平行布置4條測線,測線長72 m,按時(shí)鐘對測線位置進(jìn)行編號,4條測線分別位于管道橫斷面的8點(diǎn)、9點(diǎn)、10點(diǎn)和11點(diǎn)位置,如圖7所示。采樣間隔、采集時(shí)長和數(shù)據(jù)采集方法與模型試驗(yàn)一致,即在測線端部安置傳感器。沖擊強(qiáng)度大小應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐設(shè)計(jì),即測試時(shí)應(yīng)盡量在傳感器采集到的信號沒有達(dá)到飽和的同時(shí)保證強(qiáng)度最大化,從而達(dá)到提高測試信噪比的目的。沖擊錘與傳感器間距離為10 cm,沖擊錘敲擊頂管壁進(jìn)行激發(fā),接收并記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)一個測點(diǎn)檢測結(jié)束后,將整個系統(tǒng)向前移動10 cm,重復(fù)以上過程,直至完成整條測線的檢測。

    圖7 現(xiàn)場試驗(yàn)測線布置Fig.7 Line layout of field detection

    3.3 檢測結(jié)果分析

    考慮到3個試驗(yàn)段的結(jié)果基于相同的分析原理,并已得到相似的結(jié)論,故在文中不逐一贅述,僅選取試驗(yàn)段2施工過程中注漿前、注漿中某一瞬間以及注漿后的檢測結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說明。

    經(jīng)測算,注漿前沖擊響應(yīng)強(qiáng)度算術(shù)平均值在7 mV2左右,結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)并參考模型試驗(yàn)中各厚度區(qū)所對應(yīng)的沖擊響應(yīng)強(qiáng)度值,設(shè)定無漿液區(qū)歸一化沖擊響應(yīng)強(qiáng)度在1.0~1.25之間;漿液充盈區(qū)歸一化沖擊響應(yīng)強(qiáng)度為1.5以上;而漿液欠充盈區(qū)則在1.25~1.5之間。數(shù)據(jù)處理結(jié)果由圖8充盈指數(shù)分布圖表示,充盈指數(shù)分布圖的縱坐標(biāo)為沿管道壁的圓弧長度,坐標(biāo)0.00 m為管道腰線,即9點(diǎn)鐘測線位置,方向以向上為正,故縱坐標(biāo)-0.516 m為8點(diǎn)鐘測線;0.516 m為10點(diǎn)鐘測線;1.032 m為11點(diǎn)鐘測線。橫坐標(biāo)表示為檢測點(diǎn)到洞口的距離,洞口處坐標(biāo)為0.00 m。圖9為各個階段泥漿充盈狀態(tài)的占比情況。

    由圖8和圖9可知,注漿前泥漿整體分布情況不佳,泥漿充盈區(qū)域僅31%,而其中無漿液區(qū)域占比達(dá)到44.1%。管道腰線以下管道與周圍土體之間漿液較多,泥漿充盈情況相對較好,頂管摩擦阻力較?。欢艿姥€以上無泥漿或泥漿層很薄,管道與土體接觸密實(shí),頂管頂進(jìn)時(shí)該區(qū)域管道壁會受到較大的摩擦阻力。在注漿過程中注漿效果最佳,漿液充盈區(qū)分布顯著增大,達(dá)到60.9%,而無漿液區(qū)僅占10.9%,除了管道頂部11點(diǎn)鐘附近、84~100 m之間以及132~142 m等局部區(qū)域以外,管道外環(huán)形空間內(nèi)泥漿充盈較好。而由于漿液受重力向管道底部運(yùn)移或管道上浮等原因,注漿后漿液充盈區(qū)比例下降至52%,管道的前半段(84~124 m)中由9點(diǎn)測線和10點(diǎn)測線與95~110 m所包圍區(qū)域顯示無漿液,管道與地層接觸密實(shí),其余區(qū)域整體泥漿充盈度較好,而管道的后半部分(124~156 m)泥漿流失嚴(yán)重,9點(diǎn)鐘測線以上管道與地層密實(shí)接觸。由注漿前、注漿中和注漿后3個過程的檢測結(jié)果整體分析可知,漿液分布呈管道底部充盈度高而管道頂部較少的規(guī)律。同時(shí),泥漿極易發(fā)生運(yùn)移現(xiàn)象,在頂管頂進(jìn)施工時(shí)應(yīng)采取“邊注邊推”工法或?qū)艿理敳窟M(jìn)行再次補(bǔ)漿操作,這樣更有助于降低頂進(jìn)摩擦,達(dá)到節(jié)約成本的目的。

    圖8 試驗(yàn)段2泥漿充盈指數(shù)分布圖Fig.8 Distribution of filling index in test section

    圖9 試驗(yàn)段2泥漿充盈狀態(tài)的占比情況Fig.9 Proportion of slurry filling state in test section

    4 與壓力測試數(shù)據(jù)的比較

    由于沖擊映像法首次被應(yīng)用到頂管施工泥漿套的檢測當(dāng)中,且存在地下工程隱蔽性等問題,模型試驗(yàn)仍有一些設(shè)計(jì)局限。為進(jìn)一步驗(yàn)證沖擊映像法的效果,在注漿過程中對每個試驗(yàn)段選取一個管節(jié)同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)壓力測試。圖10為試驗(yàn)段2離洞口96~108 m管節(jié)中壓力檢測面的位置分布圖,管節(jié)內(nèi)一共布置兩個檢測斷面,分別距管節(jié)兩端端口2 m。斷面圓周布置4個壓力傳感器,用來量測漿液壓力的大小,位置如圖11所示。傳感器以截面所處位置和序號進(jìn)行命名,如1-1號傳感器表示1號截面的1號傳感器??紤]到現(xiàn)場試驗(yàn)僅沿頂管左半圓進(jìn)行檢測,同樣選取左側(cè)1-1號、1-2號、2-5號、2-6號傳感器進(jìn)行分析,其中1-1號和2-5號傳感器位于現(xiàn)場試驗(yàn)中10點(diǎn)鐘方向測線上,1-2號和2-6號傳感器位于8點(diǎn)鐘方向測線上。

    圖10 壓力檢測面位置Fig.10 Position of pressure detection

    圖11 壓力斷面?zhèn)鞲衅鞣植技熬幪朏ig.11 Sensor distribution and number in pressure

    壓力測試時(shí)長為13 h,頂進(jìn)時(shí)速率保持恒定。以每次測量開始時(shí)的壓力作為零點(diǎn),測量后續(xù)壓力相對變化,相對壓力越大,則漿液充盈度越高,頂進(jìn)過程中若遇到脫空區(qū)域,相對壓力則會減小,甚至可能出現(xiàn)負(fù)值。圖12為兩斷面?zhèn)鞲衅魉@得的相對壓力時(shí)程曲線。從圖中能明顯看出,注漿時(shí)刻、頂進(jìn)過程的壓力波動和停止頂進(jìn)時(shí)的壓力消散過程。注漿瞬間相對壓力驟然上升,上升幅度可以側(cè)面反映注漿量的多少,通過對比可知,頂部可注射漿液量遠(yuǎn)大于底部,說明注漿前環(huán)形空間頂部有更多的脫空區(qū)域。在頂進(jìn)過程中,1-1號、2-5號傳感器相對壓力發(fā)生大幅波動,說明頂管與四周土體相互作用顯著,上部泥漿分布不均勻,頂管推進(jìn)到漿液充盈區(qū)時(shí)相對壓力會升高。而1-2號和2-6號傳感器壓力相對變化與頂進(jìn)時(shí)長呈均勻下降關(guān)系,說明底部注漿效果較好,壓力變化平穩(wěn)。停止頂進(jìn)時(shí),上部1-1號和2-5號傳感器壓力消散十分顯著,而1-2號和2-6號傳感器變化幅度不明顯,說明頂部漿液逐漸向下轉(zhuǎn)移。

    圖12 頂進(jìn)過程中各測點(diǎn)相對壓力時(shí)程曲線Fig.12 Time history of relative pressure of each

    壓力觀測法的分析結(jié)論與沖擊映像結(jié)果相吻合。同時(shí),沖擊映像法試驗(yàn)在注漿中某一瞬間的動態(tài)分析結(jié)果與靜止?fàn)顟B(tài)下數(shù)據(jù)的分析結(jié)果在質(zhì)量上無差異,說明其抗干擾性強(qiáng),完全可以通過濾波處理克服頂進(jìn)施工中各種機(jī)械和電氣噪音的干擾。相較于壓力觀測法,沖擊映像法操作過程簡單,無需在管壁上預(yù)設(shè)孔洞,且試驗(yàn)過程和測線布置均在頂管內(nèi)部完成,可隨時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整試驗(yàn)方案。同時(shí),沖擊映像法也可以作為一種“邊推邊測”的檢測方法來獲得泥漿的動態(tài)分布和缺漿的精確位置與范圍,為頂進(jìn)過程中的注漿作業(yè)提供直接數(shù)據(jù)。

    5 結(jié)論

    通過采用沖擊映像法對長距離頂管工程中泥漿充盈情況進(jìn)行模型及現(xiàn)場試驗(yàn)探測,并與壓力測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,得出以下結(jié)論:

    1)沖擊映像法是以彈性波近源波場理論為基礎(chǔ)的檢測方法,可反映出檢測面下部層狀介質(zhì)物性參數(shù)變化及接觸關(guān)系。在頂管施工中,管道、環(huán)形空間內(nèi)填充介質(zhì)及周圍土體構(gòu)成層狀介質(zhì)體系。通過將模型試驗(yàn)中沖擊響應(yīng)結(jié)果與設(shè)計(jì)工況對照分析,證明沖擊映像法在泥漿層厚度檢測中具有較好的適用性。

    2)結(jié)合壓力觀測數(shù)據(jù)對頂進(jìn)過程沖擊映像法探測結(jié)果進(jìn)行分析,充分證明沖擊映像法抗干擾性強(qiáng),濾波處理后完全可以忽略施工時(shí)各種機(jī)械和電氣噪音的影響。在注漿過程中邊推邊測,及時(shí)獲取頂進(jìn)過程中泥漿的動態(tài)分布,為注漿作業(yè)提供直接依據(jù)。

    3)現(xiàn)階段按泥漿充盈指數(shù)將檢測區(qū)域劃分為“無漿液”、“漿液欠充盈”和“泥漿充盈”3個等級,較為直觀地反映了頂管施工過程中的注漿質(zhì)量,但對泥漿厚度的探測方面還有待研究,將來可開展數(shù)值仿真試驗(yàn)研究,對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)一步細(xì)化和量化,從而使注漿成本更低。

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