坝基砂砾石层固结灌浆体检测方法初探

2012-09-19丁玉财刘占博卞其栋

东北水利水电 2012年11期

丁玉财，刘占博，卞其栋

（1.中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江杭州 310014；水利部松辽水利委员会，吉林长春 130021）

1 传统检测方法与评价标准

目前我国对砂砾石层等覆盖层的固结灌浆检查标准，仍缺乏统一的规定，多数还是以渗透系数作为指标。如无特殊要求，往往以砂砾石层渗透系数降低到（1×10-4～1×10-5）cm/s为检查合格标准。检查的方法主要是打检查孔和开挖检查井两种。对检查孔分段钻进、取样，并分段做注水试验和抽水试验，以了解灌浆后砂砾石层胶结和孔隙充填情况，以及渗透系数降低的程度，以反映出灌浆效果。但是抽水试验和注水试验检测所得渗透系数往往不尽相同。该种检测方法与检测标准，只反映了固结灌浆体的防渗效果，并不能直接反映固结灌浆对地基承载力和变形模量改变。

2 检测方法选择

对砂砾石层进行水泥灌浆后，水泥浆不能完全充填砂砾石层内的孔隙，灌浆完成后，固结灌浆体结构仍相对较松散，不能采取完整芯样进行试块加工进行室内抗压强度等试验。目前我国现行的规范，也没有明确对砂砾石层固结灌浆体承载力和变形模量的检测方法，为此，工程实施过程中，采用现行土工试验规程中的载荷试验、旁压试验、动力触探、波速测试等4种试验方法，对砂砾石层固结灌浆体承载力和变形模量进行测试分析。

3 载荷、旁压试验及动力触探、波速测试

载荷试验是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，观测地基土的承载压力和变形的原位试验。平板载荷试验适用于各类地基土的承载力和变形模量的测试，它反映的相当于承载板以下一定土体深度（1.5～2.0倍承载板直径或宽度）范围内的地基土的强度及变形的综合特性。

旁压试验是将旁压仪放入土体内，通过压力—体积控制装置，使旁压器径向扩张，对孔壁施加压力，使土体产生相应变形的一种原位测试方法，用来确定土体承载力和旁压模量，它适用于粘性土、砂类土和强风化岩。

动力触探是利用一定的落锤能量，将与触探杆相连接的探头打入土中，根据打入的难易程度来判断土的工程性质的一种原位测试方法，它适用于确定各类土的容许承载力确定。

波速测试是根据弹性波在岩土内的传播理论，测定横波和纵波在地层中的传播时间及传播距离，计算波速，间接推导出岩土在小应变条件下的动力参数，它适用于各类岩土体。

4 砂砾石层固结灌浆

对砂卵石层进行水泥固结灌浆，灌浆深度为10.0 m，采用自上而下分3段全孔灌浆，各段灌浆压力自上而下分别为 0.3 MPa，0.5 MPa，1.0 MPa。

5 各种检测方法检测成果

表1 砂砾石层固结灌浆体承载力试验计算成果表

表2 砂砾石层固结灌浆体变形模量试验计算成果表

6 固结灌浆体各种检测方法比较

表3 跨孔声波测试验成果表

由表1和表2可知，旁压试验实测结果，灌浆前与灌浆后成果基本没变，分析其主要原因是由于试验时采用的是预钻式旁压试验，即先成孔，后放入旁压仪进行测试。由于天然地基砂砾石层粒径差别较大，在砂砾石层灌浆前、后成孔不规则，导致旁压仪与孔壁不能均匀、充分接触，使测量数据不能较真实反映客观条件所致。故认为不宜采用旁压试验检测砂砾石层固结灌浆体承载力及变形模量等物理力学指标。

超重型动力触探试验所测砂砾石层灌浆体承载力较灌浆前提高15.7%，变形模量较灌浆前提高21.4%，载荷试验所测砂砾石层灌浆体承载力较灌浆前提高130.7%，变形模量较灌浆前提高77.8%，两种试验方法所测数据反映了对砂砾石层固结灌浆取得的良好效果，但载荷试验测得数据提高幅度较大，超重型动力触探试验所测数据提高幅度较小。经分析产生这种现象主要是因为：两种试验方法反映不同深度灌浆体的灌浆效果所致。超重型动力触探反映灌浆体全孔平均测值，是全孔质量的平均反映，而载荷试验，只反映了表层一定深度灌浆体的质量。由于施工时采用的是自上而下分段全孔灌浆，全孔分3段进行灌注，所以表层重复灌浆3次，灌浆质量是最好的，所以，载荷试验所测数据提高幅度较大符合客观实际。

由表3可知，无论采用横波与纵波检测灌浆体，灌浆后波速均较灌浆前有所提高，横波提高幅度在18%～36.6%，纵波提高幅度在9.6%～25.5%，表层固结灌浆体所测数据提高幅度最大，下面提高相对较低，符合客观实际，表明无论是横波还是纵波，均能反映砂砾石层固结灌浆体的灌浆质量。

综上所述，载荷试验、超重型动力触探及波速测试，均可对砂砾层固结灌浆的灌浆质量进行检测。载荷试验、超重型动力触探可以直接测出砂砾石固结灌浆体的承载力和变形模量，便于直接评定灌浆效果是否达到要求，但施工现场操作历时较长，对施工进度影响较大。而波速虽不能直接测出承载力及变形模量，可以通过对灌浆体前后波速提高幅度，对比载荷试验、超重型动力触探提高幅度，提出对固结灌浆体波速检测合格标准，同时波速测试相对简单、历时较短，业主及施工单位更容易接受。