壩基砂礫石層固結(jié)灌漿體檢測方法初探

丁玉財，劉占博，卞其棟

（1.中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院，浙江 杭州 310014；水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

1 傳統(tǒng)檢測方法與評價標(biāo)準(zhǔn)

目前我國對砂礫石層等覆蓋層的固結(jié)灌漿檢查標(biāo)準(zhǔn)，仍缺乏統(tǒng)一的規(guī)定，多數(shù)還是以滲透系數(shù)作為指標(biāo)。如無特殊要求，往往以砂礫石層滲透系數(shù)降低到（1×10-4～1×10-5）cm/s為檢查合格標(biāo)準(zhǔn)。檢查的方法主要是打檢查孔和開挖檢查井兩種。對檢查孔分段鉆進(jìn)、取樣，并分段做注水試驗和抽水試驗，以了解灌漿后砂礫石層膠結(jié)和孔隙充填情況，以及滲透系數(shù)降低的程度，以反映出灌漿效果。但是抽水試驗和注水試驗檢測所得滲透系數(shù)往往不盡相同。該種檢測方法與檢測標(biāo)準(zhǔn)，只反映了固結(jié)灌漿體的防滲效果，并不能直接反映固結(jié)灌漿對地基承載力和變形模量改變。

2 檢測方法選擇

對砂礫石層進(jìn)行水泥灌漿后，水泥漿不能完全充填砂礫石層內(nèi)的孔隙，灌漿完成后，固結(jié)灌漿體結(jié)構(gòu)仍相對較松散，不能采取完整芯樣進(jìn)行試塊加工進(jìn)行室內(nèi)抗壓強(qiáng)度等試驗。目前我國現(xiàn)行的規(guī)范，也沒有明確對砂礫石層固結(jié)灌漿體承載力和變形模量的檢測方法，為此，工程實施過程中，采用現(xiàn)行土工試驗規(guī)程中的載荷試驗、旁壓試驗、動力觸探、波速測試等4種試驗方法，對砂礫石層固結(jié)灌漿體承載力和變形模量進(jìn)行測試分析。

3 載荷、旁壓試驗及動力觸探、波速測試

載荷試驗是在一定面積的承壓板上向地基土逐級施加荷載，觀測地基土的承載壓力和變形的原位試驗。平板載荷試驗適用于各類地基土的承載力和變形模量的測試，它反映的相當(dāng)于承載板以下一定土體深度（1.5～2.0倍承載板直徑或?qū)挾龋┓秶鷥?nèi)的地基土的強(qiáng)度及變形的綜合特性。

旁壓試驗是將旁壓儀放入土體內(nèi)，通過壓力—體積控制裝置，使旁壓器徑向擴(kuò)張，對孔壁施加壓力，使土體產(chǎn)生相應(yīng)變形的一種原位測試方法，用來確定土體承載力和旁壓模量，它適用于粘性土、砂類土和強(qiáng)風(fēng)化巖。

動力觸探是利用一定的落錘能量，將與觸探桿相連接的探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度來判斷土的工程性質(zhì)的一種原位測試方法，它適用于確定各類土的容許承載力確定。

波速測試是根據(jù)彈性波在巖土內(nèi)的傳播理論，測定橫波和縱波在地層中的傳播時間及傳播距離，計算波速，間接推導(dǎo)出巖土在小應(yīng)變條件下的動力參數(shù)，它適用于各類巖土體。

4 砂礫石層固結(jié)灌漿

對砂卵石層進(jìn)行水泥固結(jié)灌漿，灌漿深度為10.0 m，采用自上而下分3段全孔灌漿，各段灌漿壓力自上而下分別為 0.3 MPa，0.5 MPa，1.0 MPa。

5 各種檢測方法檢測成果

表1 砂礫石層固結(jié)灌漿體承載力試驗計算成果表

表2 砂礫石層固結(jié)灌漿體變形模量試驗計算成果表

6 固結(jié)灌漿體各種檢測方法比較

表3 跨孔聲波測試驗成果表

由表1和表2可知，旁壓試驗實測結(jié)果，灌漿前與灌漿后成果基本沒變，分析其主要原因是由于試驗時采用的是預(yù)鉆式旁壓試驗，即先成孔，后放入旁壓儀進(jìn)行測試。由于天然地基砂礫石層粒徑差別較大，在砂礫石層灌漿前、后成孔不規(guī)則，導(dǎo)致旁壓儀與孔壁不能均勻、充分接觸，使測量數(shù)據(jù)不能較真實反映客觀條件所致。故認(rèn)為不宜采用旁壓試驗檢測砂礫石層固結(jié)灌漿體承載力及變形模量等物理力學(xué)指標(biāo)。

超重型動力觸探試驗所測砂礫石層灌漿體承載力較灌漿前提高15.7%，變形模量較灌漿前提高21.4%，載荷試驗所測砂礫石層灌漿體承載力較灌漿前提高130.7%，變形模量較灌漿前提高77.8%，兩種試驗方法所測數(shù)據(jù)反映了對砂礫石層固結(jié)灌漿取得的良好效果，但載荷試驗測得數(shù)據(jù)提高幅度較大，超重型動力觸探試驗所測數(shù)據(jù)提高幅度較小。經(jīng)分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是因為：兩種試驗方法反映不同深度灌漿體的灌漿效果所致。超重型動力觸探反映灌漿體全孔平均測值，是全孔質(zhì)量的平均反映，而載荷試驗，只反映了表層一定深度灌漿體的質(zhì)量。由于施工時采用的是自上而下分段全孔灌漿，全孔分3段進(jìn)行灌注，所以表層重復(fù)灌漿3次，灌漿質(zhì)量是最好的，所以，載荷試驗所測數(shù)據(jù)提高幅度較大符合客觀實際。

由表3可知，無論采用橫波與縱波檢測灌漿體，灌漿后波速均較灌漿前有所提高，橫波提高幅度在18%～36.6%，縱波提高幅度在9.6%～25.5%，表層固結(jié)灌漿體所測數(shù)據(jù)提高幅度最大，下面提高相對較低，符合客觀實際，表明無論是橫波還是縱波，均能反映砂礫石層固結(jié)灌漿體的灌漿質(zhì)量。

綜上所述，載荷試驗、超重型動力觸探及波速測試，均可對砂礫層固結(jié)灌漿的灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測。載荷試驗、超重型動力觸探可以直接測出砂礫石固結(jié)灌漿體的承載力和變形模量，便于直接評定灌漿效果是否達(dá)到要求，但施工現(xiàn)場操作歷時較長，對施工進(jìn)度影響較大。而波速雖不能直接測出承載力及變形模量，可以通過對灌漿體前后波速提高幅度，對比載荷試驗、超重型動力觸探提高幅度，提出對固結(jié)灌漿體波速檢測合格標(biāo)準(zhǔn)，同時波速測試相對簡單、歷時較短，業(yè)主及施工單位更容易接受。

7 結(jié)語

通過對灌漿體前后波速提高幅度，對比載荷試驗、超重型動力觸探檢測砂礫石層等覆蓋層固結(jié)灌漿體承載力和變形模量的提高幅度，可以給出砂礫石層固結(jié)灌漿體波速檢測合格標(biāo)準(zhǔn)，以判斷固結(jié)灌漿體承載力和變形模量是否滿足設(shè)計要求。