浅层折射波论文综述

第一篇：浅层折射波论文综述

浅层地震折射波法应用于隧道工程综述

引言

近年来，各种地球物理方法例如地震、电磁法、电法、磁法以及地质雷达等技术均在近地表探测中得到广泛应用。对地震方法而言，有折射波法、反射波法、面波法以及折射波和反射波联合应用等技术。折射波法由于简便，效率高，初至波易于识别，资料解释较容易等优点，在近地表地质研究方面发挥着重要作用，而且在不断地发展。

浅层地震折射波法自上世纪 30 年代提出以来，被广泛应用于工程地质调查中，无论在仪器野外采集、资料处理与解释还是在理论方法的基础研究方面都取得了巨大的进步。同其他地球物理勘探方法一样，数据质量是基础，而资料的处理则是关键，它们对于地质解释至为重要。尤其是在采集的数据不是很好的情况下，资料的处理则发挥着更重要的作用。虽然影响折射波解释精度的因素有很多，但是选择合理的处理方法来提高勘探精度，仍不失为一种行之有效的手段。

国内外发展现状

浅层折射波法作为工程物探的一种手段，是应用最早，也是较成熟的方法。1919 年德国人 L.明特罗普（Mintrop）首先运用了折射法

[1]，当时主要应用于石油勘探。到 20 世纪 年代，就开始转用于民用工程勘探。最初在近地表地震探测中，震源、地震仪器和检波器都是用石油勘探中采用的方法和设备，激发地震波通常使用炸药震源。1939 年 EWing 在其文章《Geophysical investigations in theemerged and submerged Atlantic Coastal Plain》就提出了目前这种标准的纵测线接收系统和截距时间法

[2]，以及传统互换法和延迟时间法。40 年代中期，随着工程建设项目的大量兴起，浅层地震勘探就开始在土木工程、交通工程以及其他工程地质中得到应用与发展，折射波方法己成为工程地质勘探中的一种常规方法。50年代，在工程勘察中，浅层地震勘探以折射波法为主，曾研究开发了多种数据采集技术和推断解释方法，研制了单道和多道工程地震仪，而且这些技术方法迄今仍在广泛应用

[3]。

浅层地震勘探技术的发展与地震仪器的不断完善和发展紧密相关。30-50 年代中期，使用的是计数型单道或多道浅层地震仪。这类仪器是测量锤击点到检波器(或两个检波器)之间的地震波传播时间，用数字的计时单位值给出观测值，从而得知波速的。震源一般用人工锤击，必要时使用小量炸药作激发震源。计数型浅层地震仪只能用于初至波测量，在求速度断面或观测点多时，生产效率很低，故不能得到较高的测量精度。

年代中期到 70 年代初，随着电子技术和感光材料的不断进步，研究开发各种波形表示型多道浅层地震仪。它们是以光点聚焦(或照相、传真)方式将地震波记录在电敏纸(或感光纸、照相纸、热敏纸)上的。这类仪器除了其波形显示方式具有直观显示、能进行续至波记录以外，波形显示本身能提供一些地震波的动力学特征(如振幅、频率等)。波形表示型仪器动态范围很小、频带窄、信噪比低、无法重复处理和加工记录;其解释方法是在示波图上读取波的初至时间，手工作图进行资料解释，效率较低，其精度取决于资料质量和解释人员的水平。80 年代随着信号增强型数字记录工程地震仪的问世和计算机技术的普及，进一步促进了浅层折射波法的发展。通过信号增强，提高了抗干扰能力，改进了观测精度和分辨率，仪器轻便、工作效率高、成本低，扩大了浅层折射波的应用范围。采集数据记录在磁带上，通过计算机进行处理，使那些手工解释难度很大的折射波方法很容易实现计算机自动成像

[46]。

近些年来，内置控制级微机、超大规模集成电路设计，具有采集与处理一体化功能的高精度综合工程地震仪，不断更新换代，其性能越来越强，精度越来越高，为浅层地震勘探应用技术的发展奠定了基础。国内从 1957 年开始将浅层地震勘探试用于资源勘探、工程地质调查等领域，当时浅层折射波法主要用于测定岩土介质的弹性。浅层地震勘探用于工程地质勘探，从 70 年代中期才逐步开始，80 年代开始大规模系统地发展起来。目前国内己有许多工程地震勘探生产单位和研究单位在从事工程勘探工作，并能生产出一些采用多功能微机控制系统和采集与处理系统的高精度工程地震仪器和设备。尽管中国的浅层地震勘探工作起步较慢，但其发展速度很快，无论在工程地质勘探还是在水文与环境地质勘察方面，都发挥着很大的作用。

资料处理发展现状

Thornburgh Hagedoorn[7]根据地震波传播的惠更斯原理，提出了一种图解法—波前法。

[8]根据几何地震学原理，给出了一种用相遇观测系统折射地震资料求取水平

均匀层折射界面的几何作图法—加减法，并应用加减法成功地解决了浅层折射波解释和地震反射折射勘探中的风化层校正问题。Bathelemes[9]、Tarrant

[10]、Barry

[11]等提出了延迟时间法（或时间项法）。延迟时间

[12]法（或时间项法）的基础是延迟时间的概念。延迟时间法具有方法简单、实用、在解释过程中作修改和校正十分方便的优点，但是存在缺乏有效的速度解析方法、受到倾角影响严重等缺点。因此该方法比较适用于倾角影响可以忽略的深部折射地震解释。

Adachi [13]、Mota

[14]、Johnson

[15]等提出了截距时间法。截距时间法是折射波解释技术中人所共知的一种方法。该方法比较简单，可适用于任意层数。但这种方法在地层倾角特别大或倾角与走向发生变化时，在旅行时间曲线上识别出每一层的困难较大，因此仅适用于地层呈平面和其倾角＜10°的浅层折射地震解释。

Hawkins L.V.[16]在 1961 年提出互换法，它是一种最简单的方法，能确定简单的折射层结构和速度变化。当深度变化平缓，速度反差大时，该方法计算的深度比较准确。但当有一些较大的构造时，会产生虚假速度并对界面造成圆滑作用。

Palmer（1980，1981）提出的广义互换法（GRM），可以利用相遇剖面处理非常不规则的折射层[

17、18]。该方法由于使用了正反向时距曲线，时深转换因子对<20°的倾角不太敏感，因此可以处理倾角较大的折射层构造。而且在不规则折射界面和折射波横向速度发生变化或存在隐蔽带时，也可以详细地绘制出折射面的起伏。

姜贤斌，都彤宇[19]通过综合分析地震折射波法、高密度电法资料对杭宁铁路某隧道进行勘察。其中以浅层地震折射波法为主，在浅层地震折射波法确定构造在基岩界面上的位置基础上，再用高密度电法确定构造产状。取得以下成果：① 查明了隧址区覆盖层厚度，最深达24米左右；②推测隧址区内存在一条断层或岩性接触界线，编号为F1，F1 位于DK195+440～DK195+460 位置，走向北东，南东倾，倾角约75 度，视宽约20 米；③ 查明隧道围岩纵波速度及围岩级别，该隧道基岩界面波速沿测线差异较大，总体在2.35～5.35km/s 的范围内变化。

彭骁，王鹏利用折射波法对候家梁隧道进行勘察。候家梁隧道工程测区部分地形起伏较大，工区基岩上覆地层有相对低的速度，根据地震折射波法实测数据和分析结果，得出候家梁隧道物探成果图，得出的资料解释与实际情况相符，可信度高，为工程建设提供了有效的地质依据[20]。

地震折射波法以其能够确定折射界面的速度而广泛用于工程地质勘察。但因其解释受地表条件及界面形态的影响而表现出多解性。熊昌盛,顾汉明,陈毅敏,曹哲明以温福高速铁路某段测线内隧道工程地质探测为例,阐述了浅层地震折射波探测方法用于查明隧道的基岩埋深、围岩类别、断层位置等地质勘察任务所采用的举措,以提高其勘探精度。数据采集方面的举措:采用复合相遇追逐观测系统、采用小药量激发。对于初至折射资料的解释,采用了长排列相遇时距曲线的θ(x)求界面速度, t0 值求取界面深度的方法。根据野外记录绘制相遇时距曲线,利用复合排列对界面进行重复观测以及利用追逐时距曲线的平行性和互换点的等时性反复对比,以准确的识别和追踪基岩界面。在解释过程中,应结合工区工程地质资料,尤其在推断断层和速度突变段应仔细检查初至时间的准确性。实际资料解释结果表明,基于长排列追逐时距t0 差数法能较好地确定隧道围岩的速度

[21]。

蔡大江、白应甫通过结合沿海某工区的具体地震地质条件,应用浅层地震发射波与折射波法同步勘探新技术,较准确地推断解释出l.5km2面积基岩顶面埋深及第四系覆盖层主要层位的地质剖面。通过某工区浅层地震勘探的反射波法与折射波法同步观测技术应用实例分析,有以下三点认识:(1)结合工区地质任务,灵活应用反射波法与折射波法同步观测系统,做好初试阶段的展开排列试验工作,确定即能提高工作效率又能多方位拾取反射、折射波的观测及采集参数。该方法有较强的互补功能,超浅层条件下以折射波为主,较深层时以反射波为主。它能多方位地拾取、处理、应用地震反射、折射信息,强化了地质推断解释的可靠性。(2)根据目前国内浅层地震资料的处理状况,反射波资料应送往大型地震处理系统处理,可选用多种处理方法压制干扰,提高信噪比分辨率。折射波资料可在微机上实现人机联作解释,其效果较好。(3)在进行补充观测系统的野外观测时,应视地表条件来定。当地表覆盖物变为低速薄层时,应进行补充观测系统观测,增加直达波空间采样点数,求准其直达波速度。以上某工区的浅层地震反射、折射同步观测技术,属初次尝试,有请各位专家批评指导,使这一方法进一步完善和提高[22]。

王跃飞, 龚道平, 蔡大江通过对复杂山地条件、特长、大埋深的雪峰山公路隧道的工程地震勘探实例, 介绍和分析了根据实地情况开发和应用的高分辨率地震震源激发技术,复杂地形、地质构造条件下共排列双向变偏移距高分辨率反射波多次覆盖技术,环保型地震反射波与折射波法野外同步施工技术。由于地层岩石变质程度很深, 后期改造强烈,地形及地层十分复杂,在这种条件下不能应用地震反射波法的经典地震学原理与模型。所以提出了新的模型，复杂山区地形与地层之间的关系是难以预测的, 但可以把这复杂的关系归纳成3种特殊的类型进行分析, 这3种类型为: ①平行关系类型(地表接收边界与地下反射界面呈近似平行关系)。②正向斜交关系类型(地表接收边界与地下反射界面呈正向斜交关系)。③反向斜交关系类型(地表接收边界与地下反射界面呈反向斜交关系)

[23]。

由于高频大地电磁法EH2受外界干扰影响较大无法对隐伏断层的低阻异常做出准确的判断,同样浅层地震折射波法不能对隐伏的断层破碎带做出合理的解释,孙茂锐、罗术结合实例通过两种方法的相互印证可以推断出隐伏断层的位置和走向

[24]。

评述

（1）常规的解释方法（如哈莱斯法，截距时间法等图解法和解析法）计算出来的速度结构比较粗略，但方法简便、效率高，所以在生产中得到广泛应用。但这类方法往往只能解决地形起伏平缓，界面倾角较小，地层横向速度近似不变的比较简单的地质情况。

（2）折射波数值方法精度虽然比常规方法高，适于相对复杂的地质情况，但方法复杂，一般假设近地表层呈层状，速度只在水平方向上变化，因此在非层状结构或折射波难以识别的情况下，用这类方法就得不到满意的结果，而且在实际生产中尚未得到广泛应用。（3）在复杂的构造条件下，由于物探的多解性#单一的物探方法往往不能很好地解决问题$综合物探方法作为一种快速的普查手段，可以为物探异常提供更多的有力证据。

（4）近些年来，随着各种地震勘探仪器设备和数据处理技术的发展，高分辨率浅层地震勘探、瑞雷面波勘探方法、地震波层析技术（CT）等很多新方法、新技术不断地被引入工程与水文地震勘探领域，并取得了满意的效果，但是迄今尚未被广泛应用。因此，浅层初至折射波法至今仍是工程地震勘探中重要方法之一。

引用文献

[1] 赵鸿儒，郭铁栓，徐子君，唐文榜，孙进忠.工程多波地震勘探.地震出版社.1996.[2] 德力克·帕尔默．折射地震学（构造和速度的横向分辨率）．地质出版社．1989． [3] 赵德亨，田钢，王帮兵．浅层地震折射波法综述．世界地质，2005,24(2):188-193． [4] 熊章强，方根显．浅层地震勘探．地震出版社．2002．

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[16] Hawkins L V.The reciprocal method of routine shallow seismic refraction investigation[J]．Geophysics，1961，26:808-819.[17] Palmer D.The generalized reciprocal method of seismic refraction interpretation [M].Tulsa, Okla.: Soc Expl Geophy,1980:104.[18] Palmer D.An introduction to the generalized reciprocal method of seismic refraction interpretation [J]．Geophysics，1981，46: 1508-1518.[19]姜贤斌，都彤宇.浅层地震折射波法与高密度电法在隧道工程勘察中的应用[J].中国水运.2008,8(12):209-211.[20]彭骁，王鹏.浅层地震折射波法在候家梁隧道地质勘查中的应用[J].工程地球物理学报.2013，10(2):631-636.[21]熊昌盛,顾汉明,陈毅敏,曹哲明.提高浅层地震折射波法在隧道勘察效果的举措[J].工程地球物理学报.2004，1(5):452-456.[22]蔡大江，白应甫.浅层地震反射波与折射波法同步勘测应用实例[J].工程勘探.1996,1：69-71 [23]王跃飞, 龚道平, 蔡大江.复杂山地条件、特长、大埋深公路隧道工程地震勘探技术方法[J].物探与化探.2007，31(1):82-85.[24]孙茂锐、罗术,高频大地电磁法与地震折射波法在某隧道隐伏断层勘探中的综合应用[J].工程地球物理学报。2013,15（7）：652-660.

第二篇：浅层了解,安全标准化

问：什么是安全标准化?

答：安全生产标准化即通过建设安全责任制，制定安全管理制度和操作规程，排查治理隐患和监控重大危险源、建立预防机制、规范生产行为，就各生产环节符合有关安全生产法律法规和标准规范的要求，人、机、物、环处于良好的生产状态，并持续改进，不断加强企业安全生产规范化建设。

这一定义涵盖了企业安全生产工作的全局，从建章立制、改善设备设施状况、规范人员行为等方面提出了具体要求，实现了管理标准化、现场标准化、操作标准化，是企业开展安全生产工作的基本要求和衡量尺度，是企业夯实安全管理基础、提高设备本质安全程度、加强人员安全意识、建设安全生产长效机制的有效途径。

问：为什么要创建安全标准化？

答：2002年全国人大通过的《中华人民共和国安全生产法》第十六条规定：“生产经营单位应当具备有关法律、行政法规和国家标准或者行业标准规定的安全生产条件；不具备条件的，不得从事生产经营活动。”

2010年7月，国务院印发《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号），对需要领取“生产许可证”和“安全生产许可证” 的企业进行安全生产标准化建设提出强制性要求：“凡在规定时间内未实现达标的企业要依法暂扣其生产许可证、安全生产许可证，责令停产整顿；对整改逾期未达标的，地方政府要依法予以关闭” ；

2011年3月国务院办公厅印发《关于继续深化“安全生产年”活动的通知》（国办发〔2011〕11号），对工矿商贸和交通运输企业进行安全生产标准化建设提出要求，对评价结果“向社会公开，并向银行业、证券业、保险业、担保业等部门通报，作为企业信用评级的重要参考依据。”

2011年5月3日国务院安委会下发了《国务院安委会关于深入开展企业安全生产标准化建设的指导意见》（安委〔2011〕4号），提出达标时限，其中“冶金、机械等工贸行业（领域）规模以上企业要在2013年底前，规模以下企业要在2015年前实现达标。„„

问：地方企业创建了安全标准化和未创建安全标准化有什么区别？

答：创建安全标准化达标以后多个部门会采取相应的优惠配套措施，如：税务局：下调税率。国土：允许用地扩增。总工会：优先评优。等。。。。。未创建安全标准化的企业：税务局：上调税率。国土局：限制扩增。金融：限制贷款保险：上调保金，等，，，政策详见成安监2013-166号文件。

第三篇：国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知

国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知

（国土资发〔2008〕249号）

各省、自治区、直辖市国土资源厅（国土环境资源厅、国土资源局、国土资源和房屋管理局、规划和国土资源管理局），中国地质调查局：

浅层地热能是一种可再生的新型环保能源，也是一种特殊矿产资源，利用前景广阔。开发利用浅层地热能对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善我国现有能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现具有非常重要意义。为使浅层地热能更好地满足经济社会又好又快发展，现就进一步促进浅层地热能开发利用有关工作通知如下：

一、总体要求

坚持以党的十七大精神为指导，全面落实科学发展观，积极贯彻《矿产资源法》和《可再生能源法》，进一步推动节能减排工作。按照“在开发中保护，在保护中开发”的要求，摸清浅层地热能资源，编制开发利用规划，科学利用浅层地热能，统筹当地经济社会与资源、环境协调发展。加强组织领导，抓好技术培训，制定优惠政策，实行规范管理，促进浅层地热能开发利用工作健康发展。

二、工作部署

1.调查评价，查清浅层地热能资源

各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门在2010年年底前，组织完成本行政区域内的浅层地热能调查评价工作。调查评价的对象原则上为各省（区、市）国土资源厅（局）上报的适宜开发利用浅层地热能的城市（镇），根据具体情况可作适当调整。调查评价的范围为城市的城区和远景规划建设区。调查评价内容主要是查明浅层地热能分布特点、赋存条件和地层热物性参数等，估算可利用资源量。调查评价工作按照我部行业标准《浅层地热能勘查评价规范》进行。各省（区、市）国土资源厅（局）应编制详细的本行政区浅层地热能调查评价工作方案，并于2009年3月底前报部备案。

2.编制规划，保障浅层地热能持续利用

各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门要组织有关单位，在调查评价的基础上，结合当地经济发展、城市建设、矿产资源规划和土地利用规划，根据当地行政区域可再生能源开发利用中长期目标，于2011年6月底前，编制完成各城市（镇）浅层地热能开发利用专项规划。专项规划应根据地质环境条件，划定适宜开发区、较适宜开发区和不适宜开发区；依据水文地质条件，圈定适宜不同开发方区（地下水、地埋管）的地段，估算不同适宜区浅层地热能可利用量，估算或能的供暖服务面积，提出合理的开发利用规模，为浅层地热能资源的可持续利用提供科学依据。按照《可再生能源法》的要求，浅层地热能开发利用专项规划应报当地人民政府批准，各省（区、市）国土资源行政主管部门要在当地政府批准后一个月内将专项规划报部备案。

3.加强监测，掌握开发利用动态

各省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门应加强浅层地热能开发利用的地质环境监测工作，对开发利用浅层地热能的城市（镇）建立浅层地热能监测网。对不同深度的地温、采温层的岩土质量、地下水水位和水质、地面标高等项目实施长期监测，及时掌握地温变化动态、水土质量和地面变形情况，一旦发现地温长期持续单向变化，或水土污染、地面沉降，应立即采取有效措施加以解决，防止产生地质环境问题。

同时，为了对浅层地热能开发利用方法、技术等方面加强示范引导，各省（区、市）应选择有代表性的1～2个城市建立监测实验区。实验区可对单个项目或项目密集区的地温场、地下水位、水质、地面标高等地质环境因素进行长期监测，同时记录运行工况和能耗，计算换热能效比，检验项目节能效果，总结开发利用经验。

浅层地热能监测工作的具体标准和要求由中国地质调查局制定。

三、组织实施

1.加强领导，明确责任。部地质环境司具体负责该项工作的组织和领导，协调解决工作中的问题，部有关司指导规划编制与审批。中国地质调查局负责浅层地热能调查评价、规划编制、动态监测和监测实验区建议的技术指导工作。各省（区、市）国土资源行政主管部门负责行政区该项工作的组织和实施。

2.落实工作安排。省级国土资源行政主管部门要将本地区浅层地热能调查评价、规划编制、动态监测和监测实验区建设列入年底工作计划，统筹安排。

3.规范开发行为。引导市场科学利用浅层地热能，逐步实现有序发展。加强浅层地热能勘查、评价和地下换热系统设计、施工单位的资质管理，逐步实施准入制度。各地还应根据《可再生能源法》的有关规定，研究制定鼓励政策，积极引导社会资金投入，逐步形成浅层地热能开发有度、市场有序的良好局面。

4.加强宣传引导。各级国土资源行政主管部门要提高全社会对浅层地热能开发利用的认知程度。加大对浅层地热能开发利用的宣传力度，大力宣传其清洁环保性能和节能减排作用。要通过普及浅层地热能知识，努力营造促进浅层地热能开发利用的良好社会氛围。

5.加大技术培训和科技攻关力度。各级国土资源部门要充分发挥专业单位的技术支撑作用，定期、不定期组织开展浅层地热能调查评价及开发利用相关技术培训和技术交流。针对技术难题，进行科技攻关，不断提高浅层地热能开发利用的科学技术水平。

大力推广浅层地热能开发利用，意义重大，势在必行，各地国土资源行政主管部门要认真贯彻本通知要求，狠抓落实，切实做好各项工作。加强对本地区浅层地热能资源开发利用工作的监督检查，发现存在的重大问题及时向国土资源部报告。

二〇〇八年十二月三日

发布部门：国土资源部 发布日期：2008年12月03日 实施日期：2008年12月03日(中央法规)

第四篇：2012年中国浅层地热能开发中存在的问题浅析

2012年中国浅层地热能开发中存在的问题浅析

由于浅层地热能利用比传统地热资源利用发展晚，且涉及多领域、多行业，其在开发利用过程中也存 在一些问题。

1.工程前期未进行浅层地热能资源勘查评价

《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）强制要求地源热泵系统方案设计前，应进行工程场 地现状调查，并对浅层地热能资源进行场地勘察。

然而，很多工程设计前都没有进行勘察工作，一方面在地下水地源热泵不适宜区采用了此换热方式，造 成系统建成后产生耗电量大、系统COP 低、运行不稳定、回灌困难，甚至系统报废等问题；另一方面根 据其经验布设换热孔，导致大量浪费。

2.设计参数依据不足

部分地源热泵工程由热泵提供方进行设计，一些商家在设计时，完全凭借经验，以最简单的估计模式去 设计系统，不少企业在设计时并没有做负荷分析，只是简单地选择一个经验数据。由于设计参数依据不 足，导致一些系统设计出现“大马拉小车”或者设计负荷不足的现象。

3.缺乏可靠的技术支撑

第一，地下水回灌技术不够完善，成井工艺有待提高。地下水地源热泵工程的成井口径、填砾层厚度、滤水管类型及滤料的选用对回灌量均有较大影响，大多数施工单位未掌握回灌井施工技术，特别是成井口径、填砾层厚度、滤水管类型及滤料的选用等，造成许多井不能正常回灌；第二，部分用户取水系统的设计、安装存在一些问题。部分用户设备安装不配安装密封性差，回灌困难，大部分单位每年都需洗井；

第三，部分用户水源井地层层位的确存在较大的问题，特别是选用第Ⅱ含水组地层做为采灌井利用层位 时，普遍存在水位偏浅，回灌困难的问题；

第四，部分热泵运行管理不够完善，导致回灌运行管理不规范。一些单位缺乏基本的常识，近1/3 工程 运行不回扬，多数工程运行记录不完整（多无抽水及回灌水水温、水量、水位），有些工程存在混层采灌水的问题。

4.管理体制不健全

浅层地热能开发利用行政监督管理主体不明确，监督管理所依据的法律、法规、政策、标准欠缺，造成 浅层地热能开发利用秩序混乱。主要表现在项目没有报批登记手续，不按地质条件开发，施工队伍资质、施工过程监管空白，验收标准不统一。

5.缺乏对浅层地热能资源开发利用动态监测

近年来，全国各地建成了大量的地源热泵系统，但尚未建立地源热泵地下换热系统监测体系，缺少对地 源热泵系统中温度、水位、水质等动态变化的监测，无法评价浅层地热能资源开发利用对地质环境的影 响；大多数地源热泵工程系统中都没有安装必要的节能计量装置，如温度表、流量计、功率表等，使得 项目的节能计算工作存在一定困难，同时也不便于管理部门的进一步节能评定工作。

第五篇：小孔浅层注浆技术在高速公路路面病害处治中的应用研究

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小孔浅层注浆技术在高速公路路面病害处治中的应用研究

作者：黄勇

摘 要：近年来，广东地区交通流量大，重载、超载车辆剧增，广东省内多条高速公路出现了车辙、纵、横向裂缝等多种病害，局部路段还出现路面结构强度不足，大大降低了道路的使用功能，小孔浅层注浆技术通过其独特的注浆措施能有效填充基（垫）层孔隙，提高路面结构强度和承载力，恢复道路使用性能，本文以小孔浅层注浆实体工程应用为例，详细介绍其适用性、施工工艺、质量控制，通过路表弯沉检测，小孔浅层注浆技术达到预期效果，值得大力推广应用。

关键词：重载、超载；结构强度；小孔浅层注浆技术；弯沉

广东省多条高速公路自建成通车以来，随着经济的飞速发展，交通日趋繁忙，重型车辆不断增加，经过几年的营运，高速公路水泥、沥青混凝土路面出现了不同程度的各种病害，主要表现为：车辙、横向裂缝、纵向裂缝、抗滑性能不足等，局部路段还出现路面结构强度不足，大大降低了道路的使用功能，影响了行车的舒适性和安全性。小孔浅层注浆技术适用于沥青路面与水泥路面基（垫）层的结构强度加固，通过注浆加固使基（垫）层空隙充填水泥浆，使路面结构恢复密实，防止雨水下渗对地基土层破坏，改善面层的支撑状况，从而有效解决沥青路面或水泥路面裂缝和沉陷等病害。小孔浅层注浆技术特点及作用机理

1.1 技术特点

小孔成孔直径Φ50～60mm，一般控制在50mm为宜，深度入下基层面深一般约0.2～0.3m，孔深0.60～0.80m，布孔一般距离1.5～1.80×1.5～1.80m2，呈梅花形布设，注浆采用M20～M25纯水泥浆加外加剂，采用小孔注浆成孔时对路面结构破坏较少，易修复，施工工艺较简单，施工效果较好，加上成孔设备轻、注浆设备移动方便，一天可加固400m2（每个班组），设备基本上不占用行车道，对交通影响较小。

1.2 作用机理

小孔浅层注浆技术加固水泥路面（沥青路面）的作用机理为：采用小型施工机具钻孔穿透水泥面板（沥青面层），向板下（沥青面层下）填充水泥浆液，通过注浆管施加一定压力将浆液均匀注入板底（沥青面层下）空隙、板下（沥青面层下）基（垫）层中，以填充、渗透、挤密等方式去除基层裂隙中的积水、空气后占据其位置，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体”，从而改善了板底（沥青面层下）原有受力状态，恢复结构层之间的连续性，达到加固基础、治理病害的目的。

施工工艺及质量控制

2.1 施工工艺

小孔浅层注浆技术具体施工工艺如下：

（1）交通管制

（2）孔位布置

布孔一般距离1.5～1.80×1.5～1.80m2，呈梅花形布设，布孔时应避开车辆行驶的轮迹带位置和裂缝位置。水泥混凝土板一般布设5个孔，分布于板块的四个角和几何中心位置，边角四孔距离板角两边50～100㎝，中间孔位于对角线交点上。水泥路面孔位布置示意如图2.1-1，沥青路面孔位布置示意如图2.1-2。

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图2.1-1 水泥路面孔位布置示意图 图2.1-2 沥青路面孔位布置示意图

（3）开孔

采用电动回转小型钻机成孔，裂缝压浆沿裂缝两侧错位布孔或梅花形布孔，开孔孔径宜50mm，钻孔在无异常情况下，不得挪移孔位，垂直度小于1%，成孔后应将孔内清理干净，孔深必须严格按设计要求施工。

（4）导浆管制作与安装

采用镀锌管制作，导浆管距路面表面以下20cm内不开孔，其余开孔按间隔2cm呈梅花状布置，出浆孔以满足浆液自由流出为度，花杆底部应进行封堵。

将制作好的注浆管轻轻的下放至已钻好的注浆孔中，下放时尽量居中，安放 时需封住下端口，顶部露出地面10cm即可，以便于与高压注浆管连接。

（5）浆液拌制

压浆浆液水灰比应控制在0.4～0.8，施工配合比需根据路面损坏情况并做试验确定。

（6）压力注浆

注浆压力为0.2～0.5Mpa，不大于0.8Mpa，可根据现场实际情况进行调整。注浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近、由大到小。裂缝注浆的顺序从裂缝两头开始，往中间注浆。

①第一次注浆将高压注浆管连接在外的PVC注浆管上，通过加压灌注，当相邻孔或裂缝中冒水泥浆、注浆压力达到0.5Mpa时即可停止注浆。

②停止15min再注浆一次，第二次压力不高于第一次，注浆孔旁裂缝或相邻冒出水泥原浆即可终孔。

（7）堵孔

压浆结束后应立即拔出注浆栓塞，立即插上木楔，防止浆液外流。

（8）清洗

每次压浆施工收工时，必须用清水冲洗搅拌桶，此时液压泵照常工作，使水经管道、压浆泵从高压管中排出，将各部件残留浆液彻底排除，防止水泥浆堵塞压浆泵。注浆后残留在路面的浆液要及时清扫并用水冲洗，防止污染路面。

（9）封孔

待浆液初凝后用快凝水泥砂浆或热沥青永久性密封孔口。

（10）养生

注浆完成后，严格交通管制，注浆区在注浆4h内禁止车辆通行，临近运营车道限速60km/h以下，以避免超重车辆通过时对注浆区的扰动。

（11）开放交通

一般养生期为3d，具体开放交通时间应结合砂浆试模3d抗压强度，不低于4.0Mp而定。

小孔浅层注浆技术施工工艺流程如图2.1-3所示。

2.1-3 小孔注浆施工工艺流程图

2.2 施工质量控制

小孔浅层注浆基（垫）层属于隐蔽工程，因此，施工过程中的质量控制显得尤为重要，应对注浆的每个环节实施监控，确保注浆质量。

2.2.1.注浆材料控制

压浆浆液材料包括水泥、外加剂、水等材料，其原材料性能要求应满足规范要求，水泥宜采用32.5级以上普通硅酸盐水泥。外加剂包括减水剂、膨胀剂等。注浆浆液施工配合比依据试验段实施效果，实测灌注前后弯沉值，根据数据变化，转自发表吧论文范文发表论文发表

评估效果，其技术要求除满足《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1-2001）的要求，还应满足以下技术要求，具体如下： ①浆液应具有流淌密实性，拌合物3h的泌水率不大于1%；

②早期具有一定的微膨胀性，14d养护膨胀率大于0.1%；

③凝结时间应适中，初凝时间不能早于2.0h，终凝时间不超过4.0h；

④其3d抗压强度不小于4.0Mpa，28d抗压强度不小于30Mpa。

正式开工前，应对原材料性能指标及浆液流动性、强度、微膨胀性等各项指标进行自检并送检，符合技术要求后方可施工。

2.2.2.施工过程控制

1、浆液质量控制

施工过程中，每工作日须制作灰浆试块2组，采用三联带底砂浆试模，养生试块7d（正常养护6d，饱水1d），检测其7d抗压强度，不合格时，应停工整改，查找原因，整改后灰浆试块7d抗压强度达到规定要求才准继续施工。

2、成孔、埋管质量控制

成孔后及时检查孔深，看孔内是否有塌落物，如有塌孔及时重钻清理。埋压浆管要密实牢固，防止压浆过程中压浆管脱落造成安全事故，防止埋管不密实影响压浆效果。

3、浆液质量控制

①严格控制浆液配合比，水、水泥和外加剂必须计量准确，浆液搅拌混合均匀，保证搅拌时间不少于5分钟。

②搅拌好的水泥浆送到贮浆池时需过滤，浆液中的块状及颗粒物质须过滤掉，以防堵管，保证注浆质量和效果。

③压浆过程中，相邻压浆间隙均应不停止制浆搅拌，以保持浆液均匀，不离析。

4、注浆质量控制

①注浆时切实注意观察注浆泵和孔口压力值的变化及注浆量的变化。

②掌握好第一次注浆和二次注浆的时间，以保证注浆的正常进行和注浆效果。

③设专人观察路面的溢浆、冒浆、串浆和其它异常情况。特别是路面基层下，由于部分沉降产生的脱空及裂缝或支裂缝，施工时不易发现，在浆液压力的作用下，容易造成对路面的隆起。

④发现异常情况，立即停止浆液注入，找出原因，立即采取相应措施进行紧急处理。

2.2.3.注浆后效果评价

荷载型反射裂缝与注浆效果密切相关，如果注浆效果不好，脱空没有得到彻底治理，会产生属相位移，竖向位移的存在会造成局部剪切应力较大。因此，建议压浆完成后3d，用FWD或贝克曼梁对压浆板检测弯沉或弯沉差，对于水泥路面而言，当板角弯沉值大于0.105mm，或板横缝弯沉差大于0.05mm时应重新压浆，直至合格为止；对于沥青路面而言，注浆后路面的弯沉应能满足原路面设计弯沉代表值的要求，不符合要求时应重新压浆，直至合格为止。

3.工程应用情况

3.1 小孔浅层注浆技术在水泥路面的工程应用案例

通过对广东粤西某条高速公路水泥路面K3444+000～K3450+000段路面小孔浅层注浆加固施工（施工如图3.1-1所示），发现各项加固指标均满足设计要求，转自发表吧论文范文发表论文发表

施工后路面弯沉显著下降，检测结果如表3.1-1所示。本次压浆浆液配合比采用：水泥：水：复合外加剂（膨胀剂+减水剂）=1：0.5：0.055（0.05+0.005）。

钻孔 注浆

压力控制 封孔

图3.1-1 小孔浅层注浆施工

表3.1-1 施工前后路面代表性点弯沉检测数据

区段

检测时间

K3444+000～800

K3444+800～K3445+00

K3445+000～200

K3445+200～500

K3445+500～800

加固前弯沉值（0.01mm）

加固后弯沉值（0.01mm）

图3.1-1 施工前后路面弯沉检测结果变化趋势图

施工后15d进行现场钻孔抽芯检测，水泥浆充填路基层空隙中，多呈薄饼状，胶结较好，如图3.1-2所示，达到设计要求。在施工三周后进行路面沉检测，加固后弯沉值≤0.020mm，满足设计要求。

图3.1-2 小孔浅层注浆取样图示

施工后3周进行路面高程观测，发现路面加固后大部分有提升1～8mm，如表3.1-2所示。

表3.1-2 施工后路面高程检测数据

桩号

测观值

K3444+

K3444+

150

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K3444+

200

K3444+

250

K3444+

300

K3444+

350

K3444+

400

K763444++

450

K3444+

500

S（mm）

3.0

2.0

2.0

4.0

6.0

0.0

3.0

4.0

-1.0

注：检测结果以处治前路表高程为基准

注浆后，路表弯沉达到设计要求，修复面板缺陷后，经过半年通行，路面唧浆、仅浆病害显著减少，整体路况良好，注浆实施效果达到预期要求。3.2 小孔浅层注浆技术在沥青路面的工程应用案例

通过对广东粤东某条高速公路沥青路面K76+000～K78+000段路面小孔浅层注浆加固施工，发现注浆后路面的弯沉满足原路面设计弯沉代表值的要求，从弯沉检测结果可知（如表3.2-1所示）：原路面的弯沉已远超设计弯沉26.1（0.01mm），代表弯沉52.2（0.01mm）。通过注浆补强后，路面的弯沉均满足原路面设计要求，代表弯沉13.8（0.01mm），注浆补强效果显著。本次压浆浆液配合比采用：水泥：粉煤灰：水：膨胀剂：高效减水剂=1：0.5：0.7：0.1：0.005。

表3.2-1 施工前后路面代表性点弯沉检测数据

测点

转自发表吧论文范文发表论文发表 9 10 弯沉值（0.01mm）压浆前 22 72 18 28 22 24 9 56 40 26 压浆后 9 9 6 3 9 3 9 3 3 6 测点 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 弯沉值（0.01mm）压浆前 22 26 26 26 32

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压浆后

图3.2-1 施工前后路面弯沉检测结果变化趋势图

注浆后，路表弯沉达到设计要求，经过半年通行，路面唧浆、仅浆病害显著减少，整体路况良好，注浆实施效果达到预期要求。

四、小结

通过数条高速公路水泥路面与沥青路面小孔浅层注浆加固实体工程可知，小孔浅层注浆加固技术通过注浆管施加一定压力将浆液均匀注入基（垫）层中，将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，改善了原有受力状态，恢复结构层之间的连续性，达到加固基础、治理病害的目的，加上小孔注浆成孔设备简单，施工方便，成本费用较低等优点，因此，小孔浅层注浆技术在加固路面基（垫），提高路面整体结构强度和承载力方面，具有广泛的推广应用价值。

参考文献

[1] 建筑地基处理技术规范（JG79-2002.北京：人民交通出版社.2002

[2] 林宗元岩土工程治理手册（2005版）.北京：中国建筑工业出版社.[3] 中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面养护技术规范.（JTT 073.1-2001）.北京：人民交通出版社.2001.[4] 中华人民共和国交通部.公路沥青路面养护技术规范（JTJ 073.2-2001）.北京：人民交通出版社.2001.