路面基层注浆加固质量评价的无损检测方法应用研究

　　摘要：文章以科研项目路面基层注浆加固试验路为依托，采用3种无损检测手段对注浆加固前后的基层进行检测评价，并取芯验证。结果表明：注浆前后，2D地质雷达同轴图像、高频弹性波反射波法的主频幅值和瞬态面波法的剪切波速度等的变化明显，其中地质雷达法可以实现对路面注浆加固效果的定性描述，后两者可作为半定量评价，而瞬态面波法的剪切波波速对路面结构技术状况变化更敏感。

　　关键词：无损检测;路面基层;注浆加固;质量评价

　　0 引言

　　注浆是处治半刚性基层松散、脱空等病害的常用措施。探測注浆前后路面基层结构的变化，真实客观地评价注浆加固效果，对完善路面注浆补强技术具有重要意义。

　　钻芯是路面结构层病害检测的传统手段，但是具有随机性和代表性不足等局限性，而无损检测技术应用于路面隐性病害探测受到越来越多的关注。一些科研机构先后利用探地雷达检测路面基层病害，建立异常雷达图像定性图谱与路面结构层可能存在的缺陷间的对应关系，并通过传统的方法进行验证[1-2]。尹梓安对弹性波在路面材料中的传播特性进行模拟，基于模拟结果对路面压实度、裂缝和厚度进行分析，论证了弹性波在路面质量检测中的可能性[3]。

　　吕守航分析不同脱空状态下弹性波的传播规律及面波频散曲线特征、确定路面基层脱空范围，实现了对路面基层脱空的定性识别和定量评价[4]。1983年美国Texas大学S Nazarian等[5]提出的Spectral Analysis of Surface Wave Method 简称SASW方法即瞬态面波法，用于确定土层和路面弹性模量。我国于20世纪80年代中期引入日本VIC公司研发的GR810稳态面波勘探机，随后瞬态面波检测方法在我国得到快速发展[6]。1996年刘云祯[7]系统地阐述瞬态面波法的数据采集处理系统。

　　李杰生[8]采用多道瞬态面波测试路基的频散特性，通过反演路基的面波频散特性来评价路基的力学性能。张献民[9]根据路基加固处理前后，瞬态面波剪切波速的变化，反演路基剪切波速值，实现对路基加固效果的评价。吴得胜等[10]利用瞬态面波法评价沪昆铁路贵州段岩溶路基注浆加固效果。任新红[11]研究南广铁路典型地质断面注浆前后瑞雷波波速传播特征、地表质点振动特征及频散曲线变化特征，对瞬态面波法注浆效果检测标准进行了分析。可见目前高频弹性波法、瞬态面波法仅用于探测路基缺陷，且适用于探测缺陷尺寸较大的路基，尚未用于小尺寸缺陷或小尺寸嵌入物的路面检测。

　　目前沥青路面基层注浆加固施工验收时，一般采用取芯法观察其完整性，检测弯沉评价结构强度提升情况[12-13]。虽然钻芯法直观，但数量终究有限且损害路面结构，而弯沉检测也属于间接评价，因此基层注浆施工验收急需可连续检测或可实施大量测点的无损检测法。本研究以在役沥青路面基层地聚合物注浆科研项目的试验路工程为依托，采用2D地质雷达、极小偏移距高频弹性波反射波法、瞬态面波法等3种无损检测方法，进行注浆前后检测，对比检测参数变化来评价注浆效果，并通过钻芯、落锤式弯沉仪等常规检测方法，分析验证3种无损检测方法评价注浆处治效果的适用性。作为对比，同时检测了与注浆段相邻的未注浆段。本研究成果丰富了基层病害及注浆加固质量评价方法。

　　1 试验路概况

　　基层注浆加固试验路位于广西百色至罗村口高速公路下行线K800～K801(2019年3月后，桩号改为K805～K806)，长1 000 m，路面结构为15 cm沥青混凝土+40 cm水泥稳定碎石基层+18 cm低剂量水泥(2%)级配碎石底基层+土基，其中，水稳碎石基层分2层施工。试验路实施情况详见文献[14-15]。该高速公路于2006年1月建成通车，基层注浆试验路施工期为2018-11-27至2019-01-07。注浆目的是固结松散碎石和填充层底脱空。仅进行行车道注浆，注浆孔纵向间距为1.2 m，横向分别在左右轮迹带、轮迹带中间钻孔3个。基层注浆施工前进行钻芯、FWD和病害调查检测。19个钻芯结果表明：大部分芯样上下水稳层层间、下水稳层与级配碎石层层间存在松散夹层，FWD荷载中心弯沉较大，2016年10月罩面前原路面主要病害为横向裂缝。注浆孔直径为3.8 cm，深65 cm，水钻，注浆孔进入级配碎石底基层10 cm。注浆前FWD荷载中心代表弯沉为17.6(0.01 mm)，注浆8 d后为7.7(0.01 mm)，代表弯沉降低为注浆前的0.44倍。注浆后钻芯发现松散碎石得以固结、层间脱空得以填充，基层整体密实度大幅提高[14-15]。注浆后浆体在有松散夹层的上下水稳层之间凝结形成水泥石，上下水稳层之间通过凝结的水泥石粘结成为一个整体，松散夹层得到有效固结，路面强度得到显著提高。

　　2 地质雷达法检测

　　地质雷达发射的电磁波在介电常数存在差异的两种介质界面上将会发生反射和透射现象。反射和透射现象符合反射定律和透射定律[16]，反射波和透射波能量的大小取决于反射系数

　　当电磁波传播到介电常数存在差异的两个界面上时，其反射回来的电磁波能量、相位将会发生改变。当路面结构中存在不密实、局部脱空等缺陷时，该区域与周围介质会存在明显的介电常数差异，这为地质雷达探测提供了良好的应用基础。

　　采用自有的二维Mala地质雷达仪进行现场地质雷达检测。注浆前后，分别使用800 MHz、1 200 MH雷达天线频率开展检测。图1为注浆前后800 MHz天线雷达检测时间剖面对比图。

　　从图1可见，注浆前：上基层底界面(深约35 cm)，950～960 m段、983～990 m段雷达反射波同相轴紊乱、错断、下沉，表明该深度附近存在松散、软弱段等缺陷;964～970 m段、975～981 m段，界面雷达反射信号相对增强，反射波形畸变，表明界面处存在脱空或松散夹层。其余地段，层间雷达反射信号较均匀，层厚变化小，无脱空、不密实等缺陷迹象。上述检测判断结果与钻芯检查、内窥镜观察注浆孔结果相吻合。

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文章名称： 路面基层注浆加固质量评价的无损检测方法应用研究

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