工程概况与检测工作布置

北京地铁14号线途经甜水园中街，为单洞双线隧道，洞径10.22m，顶面埋深约14m，与地铁6号线联络线并行。

该区段工程地质和水文地质情况较差。地铁隧道位于第四系冲洪积层之内，地下水位较高，透水性不均。粘性土、粉土、砂类土、卵石交互沉积，土质松散，遇水不稳定，成拱条件差。

为避免地铁施工对地下管线及地面建筑物的影响，施工过程中从隧道内部及路面对地层进行注浆加固处理。注浆后发现注浆效果欠佳，且传统方法即无法准确评估注浆效果，又难以确定残留缺陷的位置和规模。隧决定使用地震散射方法进行注浆加固效果评价，寻找遗漏未处理或注浆效果较差的区域，为进一步施工处置提供参考。

测线布置示意图

本次检测布置两条测线，左线沿14号线隧道轴线布置，右线沿6号线联络线隧道轴线布置。两条测线长度均为670m，各分为6个剖面（分别为L-1～L-6和R-1～R-6）。测线道间距为0.5m，炮间距为1m。由于左线中部200m的范围内建筑物集中，为重点探测区。故重点探测区域加密布测，道间距设为0.25m，炮间距设为0.5m。检测使用的仪器为32道SSP主机，并使用检波器拖缆接收震动信号。

评价标准

注浆后，地层中既有注浆形成的高速注浆加固体，也可能残留有土体缺陷。地下工程施工形成的土体缺陷主要有三类：疏松、松散和空洞，其地震波速依次降低。根据大量的工程经验可知：与原位正常地层比较，疏松区波速降低10-20%；松散区波速降低20%-40%；空洞区波速降低超过40%；注浆加固区的波速增高20%以上，且波速越高注浆效果越好。

甜水园中街区段内原地稳定地层的波速分布范围为800-1000m/s，结合注浆区、疏松、松散、空洞的波速判识指标确定为：注浆加固区波速高于1200m/s；疏松区的波速在650—750m/s的范围内；松散区的波速在500—650m/s的范围内；空洞区的波速低于500m/s。

检测结果

本文以注浆前测线、注浆后测线两个剖面为例，介绍解释检测结果。

注浆前测线检测结果

注浆前测线地层波速见图1，图中以颜色表征波速。红色和黄色区域代表高波速区域，蓝色区域代表低波速区域。背景波速约900m/s，地层较密实。剖面内波速变化剧烈，说明地铁施工对土层的扰动大。

图1 注浆前测线地层波速与注浆区、松散区分布

地层波速图像中，黑框范围内的高速区域为注浆加固体，共4处，其位置和规模见表1。从注浆前测线的地层波速图像中可以看出，注浆体地震波速远高于周边地层波速，多个注浆体连接形成大范围的整体。低速缺陷规模很小，各缺陷孤立存在，这些特征说明注浆前测线范围内地层注浆加固效果明显。注浆体既有从隧道内部向上注浆，也有从地表向下注浆，符合实际注浆的工作布置。且经对比发现，注浆加固体位置与注浆孔位置一致。白框范围内的低波速区域为注浆处理后残留的缺陷，共有3处，其位置和规模见表2。建议根据表中缺陷的位置与埋深，对三处缺陷，尤其是前两处缺陷做进一步的注浆加固处理。

表1 注浆前测线注浆加固区位置

表2 注浆前测线松散区位置

注浆后测线检测结果

注浆后测线的地层波速见图2，图中红色和黄色区域为高波速区域，蓝色区域为低波速区域。注浆后测线未见注浆加固迹象，浅部波速较高，地层稳定，深度大于7m的范围内发育有8处松散区，低速松散区规模不大，但波速较低，其位置、规模见表3。

图2 注浆后测线地层波速与注浆区、松散区分布图

表3 注浆后测线松散区位置

比较前后测线的地层波速图像，可发现松散区呈现出不同的特征。注浆后测线的松散区发育于隧道顶面，形态圆润，推断此类松散区是由地铁开挖扰动形成。注浆前测线的松散区伴随注浆加固体出现，形态不规则，推断产生此类松散的原因为：地铁开挖造成土层疏松，由于注浆所使用的水泥浆水灰比过大，疏松土体液化形成松散区甚至空洞。因此注浆过程中应掌握好水灰比，在实现注浆加固目标的前提下，尽可能减少土体进一步的松散液化。

结论

注浆加固措施对地下工程的施工质量和施工安全意义重大，但注浆效果评价是一个技术难题。理论分析和工程案例都证明：地震散射技术可提供对注浆效果最为敏感的物性参数—地震波速。根据地震波速分布图像能够直观、准确地判断注浆加固效果的好坏，并确定残留缺陷的位置及规模，为进一步施工处置提供参考。同时该技术还具有便捷、高效、不损坏路面、对交通影响小的优势，是城市地下工程注浆加固效果评价的首选方法。