窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實(shí)性檢測(cè)方法的研究

黃傳寶

（福建省龍巖市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，福建 龍巖 364000）

1 引言

混凝土模塊磚具有抗剪、耐腐蝕、抗壓、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，尤其是各模塊磚采用凹凸承接結(jié)構(gòu)，能夠形成良好的鎖鍵，在整體性和穩(wěn)定性上比傳統(tǒng)紅磚更勝一籌。近年來(lái)，混凝土模塊磚替代傳統(tǒng)紅磚被廣泛用于窨井井體施工，不僅提高了井體的安全性，還提升了城市的整體形象。

混凝土模塊磚的工程應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)發(fā)布了05SS522《混凝土模塊式排水檢查井》和CJJ/T 230—2015《排水工程混凝土模塊砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，集合了圓形井、矩形井、跌水井、井蓋、踏步、管線井體接口等內(nèi)容的詳圖，規(guī)范了城鎮(zhèn)排水工程混凝土模塊砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量驗(yàn)收[1，2]。在模塊磚施工質(zhì)量檢驗(yàn)方面，圖集和規(guī)范主要對(duì)模塊磚強(qiáng)度、砌筑砂漿強(qiáng)度、灌芯混凝土強(qiáng)度、配筋、尺寸偏差等試驗(yàn)方法和抽樣數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，在灌芯混凝土密實(shí)性檢驗(yàn)方面沒有做出可供參考的依據(jù)。

模塊磚內(nèi)孔尺寸一般較小，若灌芯操作不當(dāng)或分層高度過(guò)高，容易出現(xiàn)混凝土不密實(shí)，甚至空洞、蜂窩等情況，嚴(yán)重影響井體墻體的整體承載力和抗傾覆能力等。本文提出采用雷達(dá)法檢測(cè)模塊磚井墻灌芯混凝土密實(shí)性，介紹雷達(dá)法的基本原理，并以工程實(shí)際案例為背景，考察雷達(dá)法檢測(cè)灌芯混凝土密實(shí)性的可行性，為混凝土模塊磚井體灌芯混凝土密實(shí)性檢驗(yàn)提供參考。

2 雷達(dá)法介紹

雷達(dá)法的核心是利用電磁波在不同介質(zhì)中的電性差異，通過(guò)接收到的不同電磁波繪制雷達(dá)圖像。

雷達(dá)法用于檢測(cè)混凝土密實(shí)性的技術(shù)已很成熟，包括混凝土路面的密實(shí)性、軌道交通地鐵隧道襯砌缺陷、橋梁預(yù)應(yīng)力管道密實(shí)性等。劉軍等[3]則將雷達(dá)法用于檢測(cè)鋼筋混凝土板的鋼筋、孔洞和密實(shí)性；徐茂輝等[4]利用探地雷達(dá)法對(duì)混凝土密實(shí)性進(jìn)行了嘗試性試用，試驗(yàn)表明，探地雷達(dá)對(duì)混凝土的密實(shí)性檢測(cè)是可行的；吳秋霜等[5]利用雷達(dá)法探測(cè)水泥混凝土路面的板底脫空情況，證明雷達(dá)法可有效反映路面脫空的位置和充填情況。

從上述雷達(dá)法在混凝土缺陷檢測(cè)方面的研究現(xiàn)狀可以看出，雷達(dá)法用于檢測(cè)混凝土密實(shí)性是可行的。但是，已有研究成果尚未涵蓋檢查井井體模塊磚灌芯混凝土密實(shí)性檢測(cè)方面，因此，有必要建立不同類型的檢查井井體模塊磚灌芯混凝土工況，利用雷達(dá)法對(duì)灌芯混凝土密實(shí)性進(jìn)行探測(cè)，分析雷達(dá)法在該領(lǐng)域使用的可行性。

3 試驗(yàn)室工況

3.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

本次試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)不同規(guī)格的模塊磚砌筑成試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如圖1所示。砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為M5，灌芯混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。模塊磚參數(shù)見表1。將不同尺寸規(guī)格的塑料球放置在試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，模擬蜂窩、孔洞等缺陷。

圖1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

表1 模塊磚參數(shù)

3.2 試驗(yàn)儀器及步驟

本次試驗(yàn)采用的地質(zhì)雷達(dá)天線頻率為1 600 MHz，探測(cè)雷達(dá)型號(hào)規(guī)格為RIS-K2/TRHF1600。試驗(yàn)步驟為：（1）根據(jù)已知模塊磚厚度進(jìn)行電磁波速或相對(duì)介電常數(shù)的標(biāo)定；（2）每層模塊磚及其磚縫從左向右、分內(nèi)外側(cè)進(jìn)行掃描；（3）采集波形曲線，并分析。

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

每個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)外側(cè)分別采集7道波形圖譜，共采集了28道圖譜。接下來(lái)，選取2道代表性圖譜進(jìn)行分析。

1）A型試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)側(cè)，測(cè)試編號(hào)X27，其波形圖譜如圖2所示。

圖2 X27波形圖譜

圖2 中，出現(xiàn)Q1～Q4的異常波形，分析如下：

Q1為內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向0～40 mm，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實(shí)情況。觀察試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，該處?塊模塊磚交接位置，可判斷該接縫處砂漿不飽滿。Q2為內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向約50 mm，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實(shí)情況。與試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)比，可判斷該處為混凝土不密實(shí)區(qū)域。Q3為內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向約80 mm處，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實(shí)情況。根據(jù)制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠涗浛梢园l(fā)現(xiàn)，該處有預(yù)設(shè)一顆長(zhǎng)短邊分別為55 mm、42 mm的橢球形塑料球，掃描結(jié)果與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)際情況吻合。Q4為內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向約100 mm，且位置為該層中部，位置處于Q3缺陷下部。根據(jù)雷達(dá)法波形圖譜的原理，可以判斷，該處波形是Q3異常波形的多次反射。

2）B型試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)側(cè)，測(cè)試編號(hào)D16，其波形圖譜如圖3所示，波形較為雜亂無(wú)序，對(duì)應(yīng)掃描位置為2層模塊磚之間的接縫處，可以判斷接縫位置砂漿不密實(shí)，且由內(nèi)側(cè)向外30～100 mm范圍混凝土較不密實(shí)。缺陷Q的位置處于該層中部，內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向約90 mm，根據(jù)制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠涗浛梢园l(fā)現(xiàn)，該處有預(yù)設(shè)一顆直徑為38 mm塑料球，掃描結(jié)果與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)際情況較為吻合。該處缺陷圖譜較不明顯的原因在于，該掃描區(qū)間為模塊磚縫之間，磚縫砂漿不密實(shí)，干擾較多。

圖3 D16波形圖譜

綜上所述，雷達(dá)法用于窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實(shí)性檢驗(yàn)是可行的，但是局限在定性分析，無(wú)法精確地進(jìn)行定量分析，尤其是對(duì)孔洞的三維描繪，缺陷具體形態(tài)的精確判別等方面都無(wú)法給出定量描述。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

本次工程實(shí)例選取了2個(gè)井，井內(nèi)徑760 mm，其中，A井采用上述實(shí)驗(yàn)室模型測(cè)法，即橫向掃描，B井采用豎向測(cè)法。2口井的模塊磚井體厚度均為190 mm。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

1）選取A井2層模塊（A1、A2）磚為例，其波形圖譜分別如圖4、圖5所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，該測(cè)線方向有1處上下貫通的孔洞，位置距內(nèi)壁約60 mm。

圖4 A1波形圖譜

圖5 A2波形圖譜

2）選取B井2列模塊磚（B3、B6）為例，如圖6、圖7所示，2列波形圖譜雜亂無(wú)序，可以判斷，這2列混凝土不密實(shí)。

圖6 B3波形圖譜

圖7 B6波形圖譜

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬工況的試驗(yàn)比對(duì)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)法用于檢測(cè)窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實(shí)性是可行的，能夠簡(jiǎn)單判斷出灌芯混凝土密實(shí)情況。但是該方法局限在定性分析，無(wú)法精確地進(jìn)行定量分析，尤其是對(duì)孔洞的三維描繪，缺陷具體形態(tài)的精確判別等方面都無(wú)法給出定量描述，這需要進(jìn)一步研究。

采用雷達(dá)法對(duì)窨井井體進(jìn)行橫向掃描和豎向掃描的方法在工程實(shí)例中得到驗(yàn)證，效果良好。

建議檢查井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí)，可考慮將雷達(dá)法引入，作為模塊磚灌芯混凝土密實(shí)性的檢測(cè)方法。在此之前，需要采集大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而根據(jù)波形圖譜對(duì)灌芯混凝土密實(shí)性進(jìn)行分級(jí)，并提出相應(yīng)整改措施。