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广西这一团队潜心钻研新技术 为地铁隧道“体检”

来源:虎跃网 编辑:cn06 时间:2019-10-03

    地铁是南宁城市交通的地下“主动脉”,地铁隧道从高楼大厦、老旧小区以及邕江下穿过,如何保障隧道的质量安全,是地铁建设中的头等大事。地铁隧道施工普遍采用盾构法,给盾构管片壁后注入水泥砂浆填充加固,是一道重要的施工工序。然而,如何对被遮挡在管片后的注浆质量进行有效评估,一直是地铁施工过程中的一项难题。

    广西有色勘察设计研究院院长助理、高级工程师马富安带领团队开展研究,最终找到了通过地质雷达开展快速无损检测的方法,填补了国内外此项技术的空白。

    

    ▲马富安使用地质雷达对盾构管片后注浆质量进行检测。

    给“主动脉”体检遇技术难题

    南宁目前已开通3条地铁线路,挖掘地铁隧道,现在通常用盾构机进行施工。盾构机掘出隧洞后,要尽快用钢筋混凝土制成的管片进行加固,并把水泥砂浆注入管片和它背后隧洞之间的缝隙里,相当于给隧洞装上一个坚固的外壳。若注浆质量不好,如存在空洞、不够密实等问题,就有可能引起地下水渗漏等情况,严重的甚至会导致地面塌陷、隧道坍塌、地上建筑开裂等。

    既然注浆质量这么重要,就有必要在施工过程中,对注浆情况进行检测。然而,注浆层完全被厚厚的管片遮挡,看不到也摸不着,如何评估注浆效果成了一道难题。马富安介绍,过去,检测注浆质量并没有相关规范和标准,业内一般采用观察管片是否渗水,或在管片上钻孔取样的方法来检测。这些方法的缺点显而易见,不但费时费力,还会损坏管片。且钻一个孔,只能知道孔所在位置的情况,有可能孔位附近就有一个空洞,却完全没有被发现。

    尝试地质雷达检测屡遭失败

    “南宁正处在地铁建设的高峰期,解决管片注浆质量检测这个难题,保障地铁建设安全势在必行。”2015年初,马富安了解到这一情况后,就想通过自己的专业技术,尝试解决这个问题。长期从事地球物理勘探工作的马富安,经常使用地质雷达来探测地表以下的地质情况。“能不能用地质雷达来探测盾构管片后的注浆情况?”地质雷达可发射高频电磁波并接收地层中物体反射的回波,通过回波可分析地面以下否存在空洞、管道等。

    然而,试验结果让他感觉到事情没这么简单。盾构管片厚达30厘米,且夹有两层钢筋网,雷达波难以有效穿透。探测仪的显示器上,显示出雷达波被多次反射后杂乱无章的探测结果图,完全无法判断管片后的情况。“就像人在医院拍X光胸片,胸前却放着一块钢板把X光挡着了。”马富安解释。

    “是不是我们的设备出了问题?”马富安认为,用地质雷达检测管片后注浆情况,在理论上是可行的。之所以没有得到好的检测效果,可能是设备或人出了问题。为了验证这一猜想,他邀请区内外多家地勘单位,,由各自单位的技术员,操作型号各异的地质雷达开展试验,结果都无法得到有效的检测结果。

    外国生产商拒绝帮忙调整参数

    研究已进行了数月,却没有一点进展,马富安的团队里开始有不少人怀疑研究方向是否正确,他面临越来越大的压力。“理论上是可行的,设备也很先进,究竟是哪里不对?”马富安向同行求助,结果一些同行听说他在研究这个课题,都劝他“不要浪费时间了”。

    马富安调整心态,静下心来查阅了大量关于电磁波和地质雷达的相关论文。从电磁波的传播理论,到地质雷达的设计调试技术,他都仔细钻研,并进行试验。经过大量理论研究和反复验证后,他认为,如果对地质雷达的一些运行参数进行修改,可能会对检测管片后注浆情况有帮助。

    目前行业内使用的地质雷达多为国外进口,参数在出厂前就设置好了,用户一般不能调整。马富安联系了在美国的生产商,希望厂家能帮助调整参数,结果对方傲慢地拒绝了他的请求。“生产商说他们的参数设置肯定是最优的,没有必要调整。”无奈之下,他只好又自己钻研调整参数的方法。

    可能影响探测结果的参数有多组,需要找出最优的组合方式,马富安和团队成员不断进行试验。2015年9月的一天,马富安修改设置了一组参数,把地质雷达贴到专为试验搭建的模拟盾构隧道上。与雷达连接的显示器上,出现了一个异常区域,正好对应模拟隧道内预先设置的一个注浆空洞区域。虽然有些兴奋,但他还是不敢确信,又换人、换设备反复验证了几次。结果,每次都能准确探测到空洞,说明这套参数起作用了。

    

    ▲马富安(左)在查看地质雷达检测结果。

    技术攻关成功被推广应用



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