路基擋墻背后回填質量聲波檢測新技術

摘要：傳統的擋墻墻背回填質量檢測，對缺乏回填過程中填筑土石密實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，費時費力。為此，開發一種新的針對缺乏回填過程中填筑土石密實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量將起到重要的作用。本文介紹了聲波法技術在路基擋墻背后回填質量檢測新技術。

關鍵詞：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行測試，給出路基的力學指標，為路基提速提供科學的依據，尤其是對路基病害段更需要進行測試。然而常規的測試方法（試驗、靜力觸探、載荷試驗等）對于既有線路路基質量的檢測均有其局限性，既有線路路基在運營的條件下，因為場地和時間的限制，上述方法難以實施。近年來，物探技術在巖土工程中的應用得到重視和發展，快速檢測地基路基土體狀態已成為國內外勘探技術的熱門研究課題。20世紀80年代以來，國內外均發展了波速法，由于波速與土的狀態有良好的關系，可用于砂土的狀態和液化性的判別。

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上進行改進后得到的方法。

1 聲波法檢測原理

介質的聲學特性與其結構及物理力學特性有關，地質體（包括混凝土結構）因其巖性、結構特征、力學特性等因素具有不同的聲學特征，通過測試巖體及混凝土的聲學性質并加以處理解釋判斷其物理學特征及構造（或缺陷），從而進行巖體的質量分級，工程應力分析及穩定性評價。

聲波是用人工激發頻率在數赫茲至數百赫茲的彈性波，向被測介質（墻體）傳播，觀測聲波在介質中的傳播特性，分析確定介質的物理力學性質。

根據波在介質中的傳播特性可知，聲波傳播速度與混凝土砌體的密實程度、完整性有直接關系。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，完整性好。反之則說明墻體存在病害問題。當砌體有裂縫、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度和完整性情況，從而評價墻體質量的好壞。

設V1為直達波速，h為擋墻高度，t為波在激振點與接收點之間的行走時間，則有下述式關系：V1=h/t。

2 聲波檢測的優點

聲波檢測是通過聲波在某一范圍內地質體中的聲波傳播規律進行測試的方法，其測試結果能夠代表整個測試范圍內的整體質量，并能及時反映該測試區域的潛在質量問題。根據國內外研究比較表明利用聲波測試技術和一些常規檢測手段相結合具有以下優勢：

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

（2）兩種不同的檢測技術實現互補。聲波測試資料通過與挖坑取樣資料的對比、分析，可以減少波速計算不準確帶來的誤差和避免連續追蹤過程中的錯誤，同時也彌補了挖坑取樣以點代面的不足；

（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，其邊界對結果的影響較小，邊界加載和中心加載得到的結果基本一致，和半無限體的情況也基本吻合，因而不需要對結果進行額外的修正。

4 面波法檢測路基回填壓實現場操作

面波現場檢測操作指南主要分為三步：①測試參數設計；②現場測試步驟；③測試數據分析。

4.3 測試數據分析

測試數據分析主要進行時域信號分析，保證現場信號數據的有效且可靠。

5 結語

聲波測試法操作簡單，不影響行車，儀器輕便無需鉆孔，可測得路基的力學指標。經實際工點現場聲波測試與便攜式可變能動力觸探試驗對比分析，結果表明聲波測試快速評價承載力狀態是可行的。同時根據實測的結果，結合現場地質調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行大面積的普查，對既有線提速路基力學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，還需要大量的試驗驗證，為了更好的推廣該測試方法，對聲波測試進一步的研究也是很有必要的。

參考文獻：

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