綜合檢測(cè)法在地下連續(xù)墻質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

張存豐

【摘要】地下連續(xù)墻是一種常見的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于深基坑圍護(hù)工程中，但由于施工中各種因素的影響，導(dǎo)致地下連續(xù)墻存在質(zhì)量缺陷，并引發(fā)工程事故。目前可用于地下連續(xù)墻質(zhì)量檢測(cè)的方法很多，但各有其局限性，單獨(dú)一種檢測(cè)方法無法完全解決工程中所面對(duì)的問題。因此需采用綜合檢測(cè)法，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】地下連續(xù)墻?;質(zhì)量檢測(cè);綜合法

引言

地下連續(xù)墻具有剛度大、整體性能好、抗?jié)B能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。雖然地下連續(xù)墻從設(shè)計(jì)到施工都已十分成熟，但在施工過程中由于各種因素的的影響，使地下連續(xù)墻存在一定程度的質(zhì)量缺陷，引起基坑嚴(yán)重變形、滲（漏）水、甚至坍塌，造成工程事故。目前可用于地下連續(xù)墻質(zhì)量檢測(cè)的方法很多，如超聲波透射法、聲波CT法、高密度電阻率法、鉆孔取芯與鉆孔垂直度檢測(cè)、鉆孔攝像檢測(cè)等等。但每一種檢測(cè)方法都有其適用的條件與局限性，單獨(dú)一種檢測(cè)方法不可能完全解決工程中所出現(xiàn)的問題。為此，綜合檢測(cè)分析方法，成為一種重要的檢測(cè)手段。

一、綜合檢測(cè)法

綜合檢測(cè)法就是對(duì)地下連續(xù)墻采用不同的檢測(cè)方法，相互驗(yàn)證，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以達(dá)到全面、準(zhǔn)確的判斷地下連續(xù)墻質(zhì)量的一種方法。目前用以檢測(cè)地下連續(xù)墻混凝土質(zhì)量的方法有：超聲波透射法、聲波CT法、高密度電阻率法、鉆孔取芯和鉆孔垂直度檢測(cè)法及鉆孔攝像等等。

1.1超聲波透射法

1）基本原理

超聲波透射法一般是以人為激勵(lì)的方式向混凝土介質(zhì)發(fā)射聲波，在一定距離上接收經(jīng)混凝土介質(zhì)物理特性調(diào)制的聲波，通過觀測(cè)和分析聲波在混凝土介質(zhì)中傳播時(shí)聲學(xué)參數(shù)（聲速、波幅）和波形的變化，判定被檢測(cè)的混凝土介質(zhì)是否存在缺陷。

2）檢測(cè)方法

在被測(cè)混凝土中埋設(shè)聲測(cè)管，作為換能器的通道。測(cè)試時(shí)每2根聲測(cè)管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號(hào)從一根聲測(cè)管中的換能器中發(fā)射出去，在另一根聲測(cè)管中的換能器接收信號(hào)，超聲波探測(cè)儀采集、記錄、儲(chǔ)存。超聲波檢測(cè)原理如圖1所示。

圖1?超聲波檢測(cè)原理示意圖

1.2聲波CT?法

1）?基本原理

層析成像（Computerized?Tomography，簡(jiǎn)稱CT）是一種在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)物體周邊所獲取的某種物理量（如波速、X線光強(qiáng)、電子束強(qiáng)等）的投影數(shù)據(jù)，運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)方法，通過計(jì)算機(jī)處理，重建物體特定層面上的二維圖像以及依據(jù)一系列上述二維圖像構(gòu)成三維圖像的技術(shù)

2）檢測(cè)方法

聲波走時(shí)與介質(zhì)速度的分布關(guān)系，可用如下方程表示：

（1）

式中：t為走時(shí);V（x）是介質(zhì)的速度分布;R（t）為射線的路徑;dx為射線穿越區(qū)域的長(zhǎng)度。

由（1）式可知，當(dāng)介質(zhì)中的聲波速度發(fā)生變化時(shí)，其走時(shí)也隨著發(fā)生改變。將多條通過介質(zhì)的聲波射線走時(shí)提取出來，反算出介質(zhì)的聲波速度空間分布圖像，即聲波計(jì)算機(jī)層析成像（簡(jiǎn)稱聲波CT）。

聲波CT法按工作方式，分為孔～孔方式和孔～地方式兩種：孔～孔方式是在一個(gè)鉆孔中發(fā)射聲波，在另一個(gè)鉆孔中接收，了解兩個(gè)鉆孔構(gòu)成的剖面內(nèi)地墻混凝土的分布;孔～地方式是在一個(gè)鉆孔中發(fā)射（或接收）聲波，在地表沿測(cè)線接收（或發(fā)射）聲波，一般情況下通過敷設(shè)不同方向的測(cè)線，可以了解鉆孔中倒圓錐體范圍內(nèi)地墻混凝土的分布狀況。聲波場(chǎng)的分析應(yīng)從走時(shí)、幅度、相位三個(gè)要素出發(fā)，由于現(xiàn)在聲波CT主要為速度分布CT，因此本文分析只限聲波時(shí)間場(chǎng)中的某些與野外解釋有關(guān)的特征和規(guī)律。

1.3跨孔電阻率CT?法

1）基本原理

跨孔電阻率層析成像是高密度電阻率法的一種技術(shù)改進(jìn)，其方法原理同高密度電法如出一轍，均它是以介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ)的，?觀測(cè)在人工施加的穩(wěn)定電場(chǎng)作用下介質(zhì)傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，推斷地下不同電阻率介質(zhì)的分布情況。達(dá)到探測(cè)地下目標(biāo)的一種方法。

地面探測(cè)因受環(huán)境因素的影響，致使探測(cè)精度降低，因此在常規(guī)電法基礎(chǔ)上發(fā)展了跨孔電阻率CT，該方法工作時(shí)是把探測(cè)電極放入孔中采集信號(hào)，探測(cè)點(diǎn)更接近目標(biāo)，信號(hào)保真度大，提高了原始數(shù)據(jù)信噪比，數(shù)據(jù)更精確，通過對(duì)資料處理提高了探測(cè)精度。

2）檢測(cè)方法

首先在地墻基坑內(nèi)、外側(cè)分別按照一定的間距布置若干鉆孔，基坑內(nèi)側(cè)、基坑外側(cè)鉆孔交錯(cuò)布置?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，首先在基坑外孔內(nèi)注入濃鹽水，然后基坑內(nèi)降水，并在基坑內(nèi)鉆孔間進(jìn)行跨孔電阻率層析成像檢測(cè)，測(cè)試鉆孔之間的電阻率變化情況。如果基坑有滲漏，則基坑外孔內(nèi)鹽水會(huì)通過地墻滲漏點(diǎn)流入基坑內(nèi)，由于鹽水的電阻率較低，則滲漏點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的基坑內(nèi)鉆孔之間的電阻率值會(huì)降低，據(jù)此分析、判斷地下連續(xù)墻可能的滲漏點(diǎn)位置?？缈纂娮杪蔆T?檢測(cè)原理如圖2所示。

圖2跨孔電阻率CT測(cè)試原理示意圖

1.4鉆孔取芯與鉆孔垂直度檢測(cè)法

通過對(duì)所取芯樣表觀特征的觀測(cè)、累計(jì)芯樣長(zhǎng)度及鉆孔深度的測(cè)量，判定地下連續(xù)墻墻體混凝土質(zhì)量是否存在缺陷。并對(duì)鉆孔垂直度進(jìn)行檢測(cè)，輔助確定鉆孔孔底在地下連續(xù)墻中的位置，為準(zhǔn)確判斷地下連續(xù)墻混凝土質(zhì)量提供依據(jù)。

1）鉆孔取芯法

鉆孔取芯法是一種微破損或局部破損的檢測(cè)方法，通過觀測(cè)所取芯樣的形狀（呈長(zhǎng)柱狀、短柱狀、碎塊狀）、表面性狀（麻面、蜂窩狀、溝槽）、累計(jì)芯樣長(zhǎng)度、鉆孔深度、孔底成渣厚度以及芯樣的抗壓強(qiáng)度，綜合判定地下連續(xù)墻墻體混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度。

2）鉆孔垂直度檢測(cè)

為了保證鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)墻深的要求，在鉆孔達(dá)到一定深度時(shí)，對(duì)其進(jìn)行垂直度檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔垂直度偏大，立即調(diào)整鉆機(jī)平臺(tái)。另一方面當(dāng)鉆孔深度未達(dá)到設(shè)計(jì)墻深，但所取的鉆孔芯樣卻不是混凝土，這時(shí)應(yīng)該檢測(cè)該鉆孔的垂直度，根據(jù)所檢測(cè)的結(jié)果確定孔底是否在墻體中。

1.5鉆孔攝像檢測(cè)

數(shù)字全景鉆孔攝像系統(tǒng)通過電纜將數(shù)字全景探頭放入工程鉆孔中，來獲取鉆孔內(nèi)巖壁的光學(xué)圖像。全景探頭自帶光源，對(duì)孔壁進(jìn)行實(shí)時(shí)照明和拍攝，孔壁圖像經(jīng)錐面反射鏡變換后形成全景圖像。其探測(cè)深度位置則由深度脈沖發(fā)射器來測(cè)量，全景圖像與羅盤方位圖像一并進(jìn)入攝像設(shè)備，攝像設(shè)備將攝取的圖像經(jīng)專用電纜線傳輸至位于地面的視頻分配器中，一路進(jìn)入錄像機(jī)，記錄探測(cè)的全過程，另一路進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像捕獲卡進(jìn)行數(shù)字化，位于絞車上的測(cè)量輪實(shí)時(shí)測(cè)量探頭所處的位置，并通過接口板將深度值置于計(jì)算機(jī)內(nèi)的專用端口中，由深度值控制捕獲卡的捕獲方式，在連續(xù)捕獲方式下，全景圖像被快速地還原成平面展開圖，并實(shí)時(shí)地顯示出來，用于現(xiàn)場(chǎng)記錄和監(jiān)測(cè)，在靜止捕獲方式下，全景圖像被快速地存儲(chǔ)起來，用于現(xiàn)場(chǎng)的快速分析和室內(nèi)的統(tǒng)計(jì)分析。

二、工程中的應(yīng)運(yùn)

2.1工程概況

該工程項(xiàng)目擬建2幢約168m高樓，商業(yè)裙房地上五層，局部六層，最高處約46m。地下車庫施工分區(qū)開挖，最深約為27.2m，局部電梯坑深約31.1m，本工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻體系，在施工過程中，在地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)出現(xiàn)局部滲漏，為確定本工程地下連續(xù)墻質(zhì)量，確保后續(xù)施工能順利進(jìn)行，采用了綜合檢測(cè)方法技術(shù)，對(duì)該區(qū)的地墻質(zhì)量進(jìn)行綜合分析評(píng)定。

2.2檢測(cè)成果

此次檢測(cè)工作的重點(diǎn)是地下連續(xù)墻及墻縫連接處，通過對(duì)它們進(jìn)行全面、綜合的檢測(cè)，評(píng)定地下連續(xù)墻混凝土質(zhì)量及接縫的貼合情況。下面選取其中1墻縫的檢測(cè)結(jié)果，來介紹綜合法在本次檢測(cè)工作中的應(yīng)用。

1）超聲波檢測(cè)結(jié)果?????????????????????2）?聲波CT檢測(cè)結(jié)果

圖3超聲波檢測(cè)結(jié)果表明：在墻頂下23.50m～28.95m及35.00～38.50m范圍內(nèi)墻體混凝土存在明顯缺陷。

圖4聲波CT檢測(cè)結(jié)果表明：在墻頂下24.0～28.0m及35.5～37.0m范圍內(nèi)均存在低速區(qū)。

3）鉆孔取芯與鉆孔垂直度檢測(cè)結(jié)果

在接縫附近按一定的傾斜角度鉆一斜孔，來驗(yàn)證地墻接縫處混凝土的貼合情況。在鉆進(jìn)過程中，鉆進(jìn)至25.5m到28.0m范圍內(nèi)取出鋼板，鉆至29.0m時(shí)，孔口涌出泥砂，繼續(xù)鉆進(jìn)至31.0m處，取出注漿填充物。根據(jù)鉆孔垂直度檢測(cè)結(jié)果分析表明該鉆孔的孔底位于墻體內(nèi)。

4）鉆孔攝像檢測(cè)

圖5鉆孔攝像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：在21.4m～22.9m范圍內(nèi)混凝土膠結(jié)較差，孔壁見蜂窩、溝槽連續(xù)。在24.3m處見地下連續(xù)墻連接處的V型鋼板，從24.3m以下平切V型鋼板直至26.2m。

2.3檢測(cè)結(jié)論

通過綜合檢測(cè)結(jié)果表明，該地墻接縫處存在明顯缺陷。

結(jié)束語

本論文詳細(xì)介紹了各種檢測(cè)技術(shù)原理和方法，通過在實(shí)際工程中的應(yīng)用，對(duì)各種檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、比對(duì)，達(dá)到了預(yù)期效果。綜合檢測(cè)法充分利用了各種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了單一檢測(cè)方法的不足，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué)、合理。但綜合檢測(cè)法由于是各種檢測(cè)手段的綜合，因此，工作量大、投入的人力和物力多，在經(jīng)濟(jì)性方面有待改進(jìn)和提高。

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