檢測地坪注漿加固質(zhì)量的雷達(dá)方法

蔣宜晨，韓 星，劉 立

(常州市建筑科學(xué)研究院，江蘇 常州 213001)

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檢測地坪注漿加固質(zhì)量的雷達(dá)方法

蔣宜晨，韓 星，劉 立

(常州市建筑科學(xué)研究院，江蘇 常州 213001)

探地雷達(dá)作是工程物探檢測的一項(xiàng)常用技術(shù)，現(xiàn)已成熟應(yīng)用于市政、道路、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的無損檢測及驗(yàn)收。為了探究雷達(dá)法在地坪注漿加固質(zhì)量無損檢測方面的可行性和準(zhǔn)確性。結(jié)合工程實(shí)例，采用探地雷達(dá)對(duì)注漿前后地坪分別進(jìn)行無損檢測，并對(duì)比分析加固前后的雷達(dá)波圖，結(jié)果表明，雷達(dá)法可直觀、連續(xù)、準(zhǔn)確的了解加固后地面的密實(shí)情況，彌補(bǔ)目前針對(duì)地面注漿加固質(zhì)量常規(guī)檢測、驗(yàn)收方法的局限性，為注漿加固工程提供可靠、準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

探地雷達(dá)；地坪加固；無損檢測

注漿加固法適用于軟黏土、粉土、砂土、粘性土的加固和止水工程以及既有建筑局部松軟地坪、地基的加固[1]，目前對(duì)注漿加固工程的質(zhì)量檢驗(yàn)的主控項(xiàng)目為原材料的檢驗(yàn)、注漿體強(qiáng)度以及地坪、地基地基承載力，主要檢測方法為原材料標(biāo)養(yǎng)試塊的強(qiáng)度檢測、現(xiàn)場驗(yàn)證地基承載力的靜載試驗(yàn)[2-3]，傳統(tǒng)檢測方法成本高，周期長，檢測數(shù)量有限，且荷載板影響深度有限，具有一定的偶然性、不連續(xù)性、不全面性[4]。探地雷達(dá)作為工程物探檢測的一項(xiàng)常用技術(shù)，原理是向地下發(fā)射高頻電磁脈沖波來探測目標(biāo)體，通過對(duì)雷達(dá)波圖分析，可準(zhǔn)確確定路面、地基以及混凝土構(gòu)件內(nèi)的空洞、裂縫、不密實(shí)等缺陷[5-6]，目前該技術(shù)以成熟應(yīng)用于市政、道路、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的無損檢測及驗(yàn)收，但對(duì)于既有建筑的加固后檢測則應(yīng)用較少，尤其是地坪注漿加固質(zhì)量的無損檢測。文獻(xiàn)[7]曾嘗試研究探地雷達(dá)在地基加固質(zhì)量檢測的應(yīng)用，但由于灌漿液與周圍介質(zhì)介電常數(shù)差異不大，從而導(dǎo)致灌漿液在雷達(dá)波圖中顯示不明顯。

針對(duì)地坪注漿加固工程的技術(shù)特點(diǎn)，選擇一處地坪注漿加固工程，選擇合適的探地雷達(dá)，分別在注漿加固前后對(duì)該地坪采用雷達(dá)法進(jìn)行缺陷分析檢測，旨在探究雷達(dá)法在地坪注漿加固質(zhì)量無損檢測方面的可行性、準(zhǔn)確性，完善傳統(tǒng)的檢驗(yàn)、驗(yàn)收方法，拓展雷達(dá)法的應(yīng)用范圍，并為類似工程應(yīng)用雷達(dá)法檢測提供借鑒。

在注漿加固前選擇地坪某一區(qū)域，采用雷達(dá)法對(duì)所選擇區(qū)域地坪進(jìn)行檢測,通過雷達(dá)波圖分析該地坪可能存在的缺陷總類、并確定缺陷位置，通過對(duì)地坪的局部開挖，驗(yàn)證了雷達(dá)法探測地坪缺陷的可靠性、準(zhǔn)確性；在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)地坪分別在注漿加固前后進(jìn)行雷達(dá)法檢測，并對(duì)比注漿前后的雷達(dá)波圖，分析原有缺陷的在注漿后的變化，判斷注漿加固效果。

1 地坪注漿加固工程及探地雷達(dá)的選擇

1.1 地坪注漿加固工程

選擇一待注漿加固地坪的工程，該工程為江蘇省泰州市某工廠配電間，該樓建筑面積16 058 m2，為三層框架結(jié)構(gòu)，建筑高度為19.70 m，該區(qū)域地下水位較高。該建筑在建造完成之后，一層部分地坪出現(xiàn)了不同程度的地面下沉，造成配電間配電柜不同程度傾斜，加固單位負(fù)責(zé)對(duì)該地坪進(jìn)行注漿、找平、配電柜校正等加固工程，施工面積約為700 m2，施工周期約為40天。

配電房地坪注漿工程主要材料為普通硅酸鹽水泥及NK-T102型地聚物注漿材料。普通硅酸鹽水泥水泥漿的水灰比為0.5∶1～1∶1，水泥漿與水玻璃的體積比為1∶0.5～1∶1，水玻璃模數(shù)為2.4～3.2，濃度為22～40 Bé；地聚物注漿材料NK-T102與水的施工配合比為1∶0.32。該注漿工程注漿深度將穿透回填土層0.5 m，注漿壓力范圍0.2～0.5 MPa，深度每增加1m壓力增加0.1 MPa，最大壓力不超過2.0 MPa。

1.2 探地雷達(dá)

試驗(yàn)選擇意大利IDS公司公司生產(chǎn)的RIS K2型探地雷達(dá)，并配置600 MHz天線。RIS K2型探地雷達(dá)具有極高的發(fā)射率和掃描速度，天線屏蔽好，頻帶寬，信號(hào)穩(wěn)定性強(qiáng)，分辨率高，靈敏度高，且具有強(qiáng)大的處理軟件功能，適合復(fù)雜工作環(huán)境下的檢測工作[8]。

依據(jù)本次試驗(yàn)所選擇地坪的實(shí)際情況，為獲得真實(shí)的雷達(dá)探測圖像，選擇適當(dāng)?shù)睦走_(dá)參數(shù)，依次為時(shí)窗參數(shù)、天線頻率、掃描速度、采樣點(diǎn)數(shù)、分辨率[9]。時(shí)窗參數(shù)可由式(1)得出

(1)

式中：w為時(shí)窗，ns；hmax為最大探測深度，m；v為雷達(dá)波在被測介質(zhì)中的波數(shù)， m/ns， 該值又與所測介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。 試驗(yàn)探測深度控制在2 m左右，考慮到所測地坪所處區(qū)域地下水位較高，假設(shè)地坪下所測介質(zhì)為濕砂，依據(jù)文獻(xiàn)[10]中所提供的濕砂的相對(duì)介電常數(shù)及波束范圍，試驗(yàn)v取值為0.06 m/ns，故時(shí)窗設(shè)置為87 ns。 其余參數(shù)采用600 MHz天線驅(qū)動(dòng)的默認(rèn)值， 掃描速率為850掃/秒；采樣點(diǎn)數(shù)為512；分辨率為5 psec。

2 雷達(dá)法檢測地坪缺陷的驗(yàn)證

待注漿加固地坪的主要區(qū)域如圖1所示。

圖1 注漿地坪主要區(qū)域及BASE測線

選擇東南區(qū)域地坪，布置雷達(dá)測線，命名為BASE測線。

BASE測線全長9.9 m，檢測得到該測線的雷達(dá)波圖，為使缺陷更加清晰，采用分析軟GresWin對(duì)雷達(dá)波圖進(jìn)行處理，依次運(yùn)行時(shí)域垂直帶通濾波命令、去除直達(dá)波命令、背影消除命令、線性增益命令，處理后的雷達(dá)波圖如圖2所示。分析BASE測線雷達(dá)波圖可知，該區(qū)域地坪下深1.5～1.8 m處存在明顯空洞缺陷，該缺陷分布在整條測線上，且與缺陷上部土層存在明顯的界限。由于對(duì)雷達(dá)波圖未進(jìn)行平滑增益處理，故地坪上部鋼筋在雷達(dá)波圖中反應(yīng)的特別亮，未進(jìn)行平滑增益處理的好處在于同時(shí)使缺陷在雷達(dá)波圖中也顯示的異常亮，易于識(shí)別缺陷位置。

長度/m 圖2 BASE測線雷達(dá)波圖

選擇BASE測線上一處地坪進(jìn)行開挖， 當(dāng)開挖到1.56m深處后發(fā)現(xiàn)， 該處土層液化嚴(yán)重(見圖3)，趨于飽和，采用鋼直尺對(duì)液化土層深度進(jìn)行測量，約厚0.35 m。該處缺陷實(shí)際為土層液化后形成的含水孔洞。

圖3 BASE測線1.5 m深出土層

開挖結(jié)果與BASE測線雷達(dá)波圖分析結(jié)果基本吻合?？紤]到雷達(dá)的精度、缺陷的深度、分析判斷能力等因素的影響，對(duì)BASE測線的檢測僅做出缺陷為空洞的判斷，未能更深層次的識(shí)別出空洞實(shí)際含水、該處土層液化嚴(yán)重等現(xiàn)象。

經(jīng)開挖驗(yàn)證，采用雷達(dá)法對(duì)地坪缺陷的檢測具有較好的可靠性、準(zhǔn)確性。

3 雷達(dá)法檢測地坪加固質(zhì)量

將注漿地坪安配電柜及電纜溝位置劃分成4個(gè)區(qū)域，分別布置4條雷達(dá)測線，依次為測線a、測線b、測線c、測線d，測線布置如圖4所示。

圖4 注漿地坪測線布置圖

各測線主要位于配電柜中間，起點(diǎn)為測線所在區(qū)域最南端電纜溝，終點(diǎn)為北端電纜溝，測線a、測線b、測線c、測線d均長10 m。

采用與BASE測線相同的雷達(dá)、天線、參數(shù)設(shè)置，分別在地坪注漿加固前后沿各測線探測地坪，并采用與BASE測線相同的雷達(dá)波處理方法，得到各條測線注漿加固前后的雷達(dá)波圖，如圖5～12所示。

長度/m 圖5 注漿前測線a雷達(dá)波圖

長度/m 圖6 注漿后測線a雷達(dá)波圖

長度/m圖7 注漿前測線b雷達(dá)波圖

長度/m圖8 注漿后測線b雷達(dá)波圖

長度/m圖9 注漿前測線c雷達(dá)波圖

長度/m圖10 注漿后測線c雷達(dá)波圖

長度/m 圖11 注漿前測線d雷達(dá)波圖

長度/m圖12 注漿后測線d雷達(dá)波圖

由圖1～圖12分析可知：

1) 注漿前，各測線所在區(qū)域地坪缺陷類型相似，均為地表下深1.5～1.8m存在不同程度的土層液化而形成的空洞。

2) 相同測線，在注漿加固前后的雷達(dá)波形圖存在明顯差異，地坪表層鋼筋分布區(qū)域依舊呈現(xiàn)亮色，而原本空洞缺陷處由注漿前的亮色變成注漿后的灰色，與原本密實(shí)處土層在雷達(dá)波中的反應(yīng)相似，即注漿后空洞處被填實(shí)。

3) 測線a、測線b、測線d所在區(qū)域注漿較密實(shí)，注漿加固后的雷達(dá)波形圖在原本缺陷部位未發(fā)現(xiàn)存在明顯缺陷。

4) 測線c所在區(qū)域個(gè)別位置注漿后依舊存在細(xì)小空洞，空洞分布在測線起始端開始至1 m處的范圍內(nèi)，位于地表以下約1.5～1.7 m深處，空洞豎向截面直徑約20 cm。

相同測線，注漿加固前后的雷達(dá)波形圖并不能在表層鋼筋位置、典型缺陷位置、主要分層線位置、走向完全匹配，主要由以下原因造成：

1) 注漿周期較長，且施工時(shí)對(duì)地坪表面存在一定程度的破壞。

2) 無法保證注漿前后雷達(dá)法檢測時(shí)雷達(dá)所走路線完全相同，且施工現(xiàn)場存在一定的雜物，檢測時(shí)雷達(dá)并不能完全保證完全沿直線進(jìn)行檢測。

4 結(jié)論

1) 通過雷達(dá)法檢測未注漿加固前地坪，可對(duì)地坪缺陷的性質(zhì)、位置、大小做出準(zhǔn)確評(píng)定，可作為參考，供加固單位確定注漿加固方案。

2) 通過雷達(dá)法對(duì)注漿加固地坪的檢測，可準(zhǔn)確評(píng)判加固后地坪的密實(shí)情況，是否依舊存在空洞，及確定空洞位置、大小，可作為參考，供加固單位進(jìn)行針對(duì)性的補(bǔ)充注漿處理。

3) 雷達(dá)法檢測地坪注漿加固質(zhì)量具有直觀性、全面性的特點(diǎn)，但其評(píng)判結(jié)果只能定性，無法定量，故可作為輔助檢測方法，對(duì)目前常規(guī)的檢測方法進(jìn)行補(bǔ)充，以彌補(bǔ)常規(guī)檢測的局限性、偶然性。

[1] JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[2] GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部,2002.

[3] JGJT211-2010，建筑工程水泥-水玻璃雙液注漿技術(shù)規(guī)程[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2010.

[4] 富錫良，巫虹，沈仁之.瞬態(tài)瑞雷波在軟土地區(qū)地基加固檢測中的應(yīng)用[J].上海地質(zhì),2008(1)：53-56.

[5] 曾昭發(fā)，劉四新，王者江，等.探地雷方法原理及應(yīng)用研究[M].北京：科學(xué)出版社,2006.

[6] 李大心.探地雷方法與應(yīng)用[M].北京：地址出版社,1994.

[7] 吳晉，徐興新，陳嘉鷗，等.應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)檢測敵機(jī)加固質(zhì)量的探討[J].地質(zhì)與勘探,1999,35(4)：45-47.

[8] 劉金龍，陸偉東，路宏偉，等.混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的雷達(dá)檢測方法研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2009,35(6)：91-93.

[9] 尹兵祥，王尚旭，宋維琪，等.室內(nèi)干擾條件下探地雷達(dá)在埋地管線探測中的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,27(5)：21-24.

[10] DGJ32/TJ79-2009，雷達(dá)法檢測建設(shè)工程質(zhì)量技術(shù)研究規(guī)程[S].南京：江蘇省建設(shè)廳,2009.

(責(zé)任編輯：李 麗，吳曉紅，編輯：丁 寒)

Assessment of grouting reinforcement for flooring with ground probing radar

JIANG Yi-chen, HAN Xing, LIU Li

(Changzhou Institute of Building Science CO., LTD, Changzhou Jiangsu 213001, china)

Combined with engineering instances, used ground probing radar to respectively do non-destructive tests to the floor before and after grouting, and compared and analyzed radar wave charts before and after reinforcement, the results show that the radar method can be intuitive, continuous and accurate understanding of the dense situation of ground after reinforcement, and make up the limitation of regular testing and inspection methods for ground grouting reinforcement quality, and then provide reliable and accurate references to grouting reinforcement projects.

ground probing ladar; grouting reinforcement; non-destructive testing

2015-12-16

蔣宜晨(1989-)，男，江蘇常州人，助理工程師，碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)性能檢測。

TU753

A

1672-1098(2016)05-0015-05