程志强

(中铁十八局集团第五工程有限公司,天津 300459)

1 工程概况

中央大道海河隧道工程位于滨海新区,工程线路全长4.2 km,穿越海河255 m采用沉管法工艺,是华北地区第一条沉管隧道。由于天津市属于高震区,隧道工程按照八度设防。沉管基础设计为60 cm厚碎石层和40 cm厚膨润土砂浆,管段沉放对接后在管内进行注浆。管段基础处理如图1所示。

图1 管段基础注浆处理示意

按设计要求,该工程基础处理要求注入的水泥膨润土混合砂浆应充分填充碎石层面至隧道底的空隙部位,保证注浆压力适当,保证砂浆能够顺利扩散。通过采用面波检测技术,为管段的基础注浆提供检测数据,及时掌握注浆的扩散程度、充盈度等情况,为停止注浆提供参考依据。

2 面波检测原理

面波最常见的有瑞雷面波和勒夫面波。其中瑞雷面波的介质质点的振动轨迹为一椭圆,而勒夫面波的介质质点的振动与传播方向垂直且平行于介质表面。面波不但能量强,而且衰减比体波慢。这是利用面波进行无损检测和勘探的有利之处。

根据波动方程理论,在均匀介质中,纵波速度Vp和横波速度Vs的表达式分别为

式中：Vp为纵波速度；Vs为横波速度；μ为剪切模量；ρ为质量密度；σ为泊松比；E为弹性模量。

由介质弹性模量和泊松比关系,可得出纵波与横波的速度比

(1)

将(1)代入含有面波速度的瑞雷方程,可得到

(2)

对式(2)进行求解,可得出瑞雷波速度与横波速度的关系式为

上式可写为

VR=k1·Vs

k1称为校正系数,它依赖于泊松比,当泊松比为0.25,0.33,0.40,0.50时,k1值分别为0.92,0.933,0.943,0.956。……