基于地質(zhì)雷達探測的施工對相鄰建筑物影響分析

劉金龍，浦琛琛，袁小軍，毛東建

（江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司，南京210028)

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大型建筑物、高速鐵路、高速公路、地鐵工程蓬勃興建，不斷朝著高層空間和地下空間方向發(fā)展。因工程建設(shè)對相鄰建筑物造成影響的事件時有發(fā)生，建筑物受鄰近施工的影響遭到一定的損壞甚至倒塌，對人們的居住環(huán)境和安全造成了一定影響，更重要的是在無法對建筑物損壞定性的前提下，會造成一定的社會恐慌。因涉及到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，受影響房屋的業(yè)主會對施工方提出一些過高要求，影響工程的正常進行，進而影響社會安定與工程建設(shè)。所以，首先要對房屋進行檢測鑒定并定性，為房屋處理提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。地質(zhì)雷達法是近年來迅速發(fā)展起來的一種無損檢測技術(shù)，具有快速、無損、連續(xù)檢測、檢測結(jié)果直觀等特點[1～3]，該方法已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于建設(shè)工程的各個領(lǐng)域，該方法的普遍應(yīng)用對分析施工對相鄰建筑物的影響提供了一個好的解決途徑。通過對房屋損壞原因分析并提出有效的防范措施，可以減少或消除這類工程質(zhì)量問題，減少社會影響。

2 某房屋受相鄰施工影響分析

2.1 工程概況

某建筑為帶裙房的5 層底框結(jié)構(gòu)體系，裙房為單層，主樓與裙樓相對位置示意見圖1、圖2。該房屋東西向總長57.78m，南北向總寬13.94m，建筑功能為商住兩用房屋，底層及裙房為商業(yè)用房，其余樓層為住宅用房，建造于20 世紀(jì)90 年代初期。該房屋裙房門前路面因施工局部塌陷，后對塌陷區(qū)域進行了混凝土回填。

圖1 主樓與裙樓相對位置

圖2 B軸柱牛腿詳圖

2.2 地質(zhì)雷達探測

為了解該房屋主體結(jié)構(gòu)的安全性，保障居民財產(chǎn)安全，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求以及實際情況，采用地質(zhì)雷達儀對塌陷位置附近具備檢測條件的部位進行地質(zhì)雷達探測。根據(jù)現(xiàn)場探測深度、探測目標(biāo)體類型及探測部位的不同，本次采用地質(zhì)雷達儀配置600MHz 天線、200MHz 天線對該建筑（10-15）/（A-B）軸區(qū)域、（10-18）/A 軸南側(cè)地坪下方進行探測，測線布置圖如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)場探測測線布置圖

地質(zhì)雷達由主機、天線和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等幾部分組成。根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性，發(fā)射天線向隧道發(fā)射高頻脈沖電磁波。電磁波在介質(zhì)中傳播時，其傳播路徑、電磁場強度和波形將隨所通過介質(zhì)的電性和幾何形態(tài)的變化而變化，地質(zhì)雷達主機將對此部分的反射波進行適時接收，對接收到的數(shù)據(jù)進行一系列處理后得到雷達圖像，根據(jù)得到的雷達圖像可探測隱蔽介質(zhì)的分布和特征。電磁波在介質(zhì)中傳播時，當(dāng)遇到存在電性差異的地下目標(biāo)體，如空洞、分界面等時，電磁波便發(fā)生反射，返回到地面時由接收天線接收。在對接收天線接收到的雷達波進行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達波形、強度、雙程時間等參數(shù)便可推斷地下目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性及幾何形態(tài)，對地下空洞、疏松缺陷進行探測。洞穴的反映波形一般是由許多細(xì)小的拋物線組成的一塊較大區(qū)域，與周圍波形存在明顯差異。經(jīng)分析，所測區(qū)域部分地坪混凝土層下方與土體交接處局部存在脫空現(xiàn)象，部分地坪下方土體局部存在疏松、空洞現(xiàn)象，詳細(xì)檢測結(jié)果如表1 所示，雷達圖像如圖4 所示。

表1 探測結(jié)果匯總表

圖4 L5 測線地質(zhì)雷達圖像

2.3 混凝土柱頭缺陷損傷檢測

為了解主樓與裙樓交界處的B 軸處的牛腿現(xiàn)狀，現(xiàn)場對有條件檢測的底層混凝土柱柱頭進行缺陷損傷檢測。經(jīng)檢測，所測混凝土柱牛腿于懸挑端（牛腿部分承受裙房部分的荷載）可見開裂等損傷現(xiàn)象。詳細(xì)檢測結(jié)果見表2。

表2 混凝土構(gòu)件缺陷損傷檢測結(jié)果匯總表

圖515/B軸一層柱牛腿西側(cè)裂縫實況一

圖615/B軸一層柱牛腿西側(cè)裂縫實況二

2.4 結(jié)果分析

1）采用地質(zhì)雷達法對該房屋（10-15）/（AB）軸區(qū)域地坪（裙房內(nèi)部）、（10-18）/A 軸南側(cè)（裙房外部）地坪下方土體進行探測。經(jīng)探測，所測區(qū)域部分地坪混凝土層下方與土體交接處存在脫空現(xiàn)象，部分地坪下方土體存在疏松、空洞現(xiàn)象。

2）所測混凝土柱牛腿于懸挑端（牛腿部分承受裙房部分的荷載）可見開裂等損傷現(xiàn)象。

3）相鄰施工會對原有建筑物引起不同程度的地面沉降，地面沉降達到一定程度時，就會影響周圍建筑物的安全和正常使用，進而影響該范圍內(nèi)的建筑物，經(jīng)探測，建筑物下方土體出現(xiàn)疏松、空洞現(xiàn)象。由于地基土體的變形而導(dǎo)致其外力條件和支承狀態(tài)發(fā)生變化，而外力條件的變化又將使已有建筑物發(fā)生沉降、傾斜、斷面變形等現(xiàn)象，經(jīng)檢測，原有建筑物主樓與裙樓交界處的B 軸處的牛腿多處出現(xiàn)裂縫。因此，外力條件和支承狀態(tài)有無變化及變化程度，將隨已有建筑物與臨近施工的位置關(guān)系、地基土的性質(zhì)、已有建筑物的結(jié)構(gòu)條件和剛度等的不同而不同。

2.5 相鄰施工影響預(yù)防措施

1）為保證原房屋施工期間及后續(xù)安全和正常使用，施工的基礎(chǔ)深度一般不宜大于原有相鄰建筑的基礎(chǔ)埋深，當(dāng)新基礎(chǔ)大于原有基礎(chǔ)深度時，兩基礎(chǔ)應(yīng)該保持一定凈距。

2）施工前，應(yīng)認(rèn)真研究地質(zhì)勘察資料，與設(shè)計部門充分溝通，確定正確的施工方案，施工方案的制訂必須針對施工工藝結(jié)合作業(yè)條件，對施工過程中可能造成的坍塌因素和作業(yè)條件做好預(yù)案，制訂具體可行的措施，并在施工過程中付諸實施，防止周邊建筑、道路等產(chǎn)生不均勻沉降。

3）施工降水可能導(dǎo)致相鄰建筑物產(chǎn)生過大的沉降而影響其正常使用功能，根據(jù)施工周邊環(huán)境確定正確的支護方案，利用支護方案對地下水控制，并采用局部回灌工藝。

4）已有建筑物周圍不宜堆放大量建筑材料或土方等，以免地面堆載引起建筑附加沉降，從而影響到原有建筑物的安全。施工前和施工過程中應(yīng)建立和加強對可能產(chǎn)生影響的毗鄰建筑物的觀測，跟蹤記錄其有無裂縫及其發(fā)生發(fā)展情況。若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時采取有效的相應(yīng)技術(shù)措施。

3 結(jié)語

工程施工對鄰近建筑物的影響已成為突出的社會問題。本文結(jié)合工程實際，運用地質(zhì)雷達法對地坪下方土體進行探測。經(jīng)探測，所測區(qū)域部分地坪混凝土層下方與土體交接處存在脫空現(xiàn)象，部分地坪下方土體存在疏松、空洞現(xiàn)象；并對主樓與裙樓交界處的B 軸處的牛腿現(xiàn)狀進行檢測，對后續(xù)處理相鄰施工影響的評價以及處置具有現(xiàn)實意義和社會價值。同時，相鄰施工影響可以通過適當(dāng)?shù)耐緩綄ζ溥M行預(yù)測和控制，采取有效的技術(shù)措施，減少工程施工對相鄰建筑物的影響。地質(zhì)雷達法是近年來迅速發(fā)展起來的一種無損檢測技術(shù)，具有快速、無損、連續(xù)檢測、檢測結(jié)果直觀等特點，該方法已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于建設(shè)工程的各個領(lǐng)域，該方法的普遍應(yīng)用對分析施工對相鄰建筑物的影響提供了一個好的解決途徑。通過對原房屋損壞原因分析并提出有效的防范措施，可以減少或消除這類工程質(zhì)量問題，減少社會影響。