检测地坪注浆加固质量的雷达方法

蒋宜晨，韩 星，刘 立

(常州市建筑科学研究院，江苏 常州 213001)



检测地坪注浆加固质量的雷达方法

蒋宜晨，韩 星，刘 立

(常州市建筑科学研究院，江苏 常州 213001)

探地雷达作是工程物探检测的一项常用技术，现已成熟应用于市政、道路、结构构件的无损检测及验收。为了探究雷达法在地坪注浆加固质量无损检测方面的可行性和准确性。结合工程实例，采用探地雷达对注浆前后地坪分别进行无损检测，并对比分析加固前后的雷达波图，结果表明，雷达法可直观、连续、准确的了解加固后地面的密实情况，弥补目前针对地面注浆加固质量常规检测、验收方法的局限性，为注浆加固工程提供可靠、准确的参考依据。

探地雷达；地坪加固；无损检测

注浆加固法适用于软黏土、粉土、砂土、粘性土的加固和止水工程以及既有建筑局部松软地坪、地基的加固[1]，目前对注浆加固工程的质量检验的主控项目为原材料的检验、注浆体强度以及地坪、地基地基承载力，主要检测方法为原材料标养试块的强度检测、现场验证地基承载力的静载试验[2-3]，传统检测方法成本高，周期长，检测数量有限，且荷载板影响深度有限，具有一定的偶然性、不连续性、不全面性[4]。探地雷达作为工程物探检测的一项常用技术，原理是向地下发射高频电磁脉冲波来探测目标体，通过对雷达波图分析，可准确确定路面、地基以及混凝土构件内的空洞、裂缝、不密实等缺陷[5-6]，目前该技术以成熟应用于市政、道路、结构构件的无损检测及验收，但对于既有建筑的加固后检测则应用较少，尤其是地坪注浆加固质量的无损检测。文献[7]曾尝试研究探地雷达在地基加固质量检测的应用，但由于灌浆液与周围介质介电常数差异不大，从而导致灌浆液在雷达波图中显示不明显。

针对地坪注浆加固工程的技术特点，选择一处地坪注浆加固工程，选择合适的探地雷达，分别在注浆加固前后对该地坪采用雷达法进行缺陷分析检测，旨在探究雷达法在地坪注浆加固质量无损检测方面的可行性、准确性，完善传统的检验、验收方法，拓展雷达法的应用范围，并为类似工程应用雷达法检测提供借鉴。

在注浆加固前选择地坪某一区域，采用雷达法对所选择区域地坪进行检测,通过雷达波图分析该地坪可能存在的缺陷总类、并确定缺陷位置，通过对地坪的局部开挖，验证了雷达法探测地坪缺陷的可靠性、准确性；在此基础上对整个地坪分别在注浆加固前后进行雷达法检测，并对比注浆前后的雷达波图，分析原有缺陷的在注浆后的变化，判断注浆加固效果。

1 地坪注浆加固工程及探地雷达的选择

1.1 地坪注浆加固工程

选择一待注浆加固地坪的工程，该工程为江苏省泰州市某工厂配电间，该楼建筑面积16 058 m2，为三层框架结构，建筑高度为19.70 m，该区域地下水位较高。该建筑在建造完成之后，一层部分地坪出现了不同程度的地面下沉，造成配电间配电柜不同程度倾斜，加固单位负责对该地坪进行注浆、找平、配电柜校正等加固工程，施工面积约为700 m2，施工周期约为40天。

配电房地坪注浆工程主要材料为普通硅酸盐水泥及NK-T102型地聚物注浆材料。普通硅酸盐水泥水泥浆的水灰比为0.5∶1～1∶1，水泥浆与水玻璃的体积比为1∶0.5～1∶1，水玻璃模数为2.4～3.2，浓度为22～40 Bé；地聚物注浆材料NK-T102与水的施工配合比为1∶0.32。该注浆工程注浆深度将穿透回填土层0.5 m，注浆压力范围0.2～0.5 MPa，深度每增加1m压力增加0.1 MPa，最大压力不超过2.0 MPa。

1.2 探地雷达

试验选择意大利IDS公司公司生产的RIS K2型探地雷达，并配置600 MHz天线。RIS K2型探地雷达具有极高的发射率和扫描速度，天线屏蔽好，频带宽，信号稳定性强，分辨率高，灵敏度高，且具有强大的处理软件功能，适合复杂工作环境下的检测工作[8]。

依据本次试验所选择地坪的实际情况，为获得真实的雷达探测图像，选择适当的雷达参数，依次为时窗参数、天线频率、扫描速度、采样点数、分辨率[9]。时窗参数可由式(1)得出

(1)

式中：w为时窗，ns；hmax为最大探测深度，m；v为雷达波在被测介质中的波数， m/ns， 该值又与所测介质的介电常数有关。 试验探测深度控制在2 m左右，考虑到所测地坪所处区域地下水位较高，假设地坪下所测介质为湿砂，依据文献[10]中所提供的湿砂的相对介电常数及波束范围，试验v取值为0.06 m/ns，故时窗设置为87 ns。 其余参数采用600 MHz天线驱动的默认值， 扫描速率为850扫/秒；采样点数为512；分辨率为5 psec。

2 雷达法检测地坪缺陷的验证

待注浆加固地坪的主要区域如图1所示。

图1 注浆地坪主要区域及BASE测线

选择东南区域地坪，布置雷达测线，命名为BASE测线。

BASE测线全长9.9 m，检测得到该测线的雷达波图，为使缺陷更加清晰，采用分析软GresWin对雷达波图进行处理，依次运行时域垂直带通滤波命令、去除直达波命令、背影消除命令、线性增益命令，处理后的雷达波图如图2所示。分析BASE测线雷达波图可知，该区域地坪下深1.5～1.8 m处存在明显空洞缺陷，该缺陷分布在整条测线上，且与缺陷上部土层存在明显的界限。由于对雷达波图未进行平滑增益处理，故地坪上部钢筋在雷达波图中反应的特别亮，未进行平滑增益处理的好处在于同时使缺陷在雷达波图中也显示的异常亮，易于识别缺陷位置。

长度/m 图2 BASE测线雷达波图

选择BASE测线上一处地坪进行开挖， 当开挖到1.56m深处后发现， 该处土层液化严重(见图3)，趋于饱和，采用钢直尺对液化土层深度进行测量，约厚0.35 m。该处缺陷实际为土层液化后形成的含水孔洞。

图3 BASE测线1.5 m深出土层

开挖结果与BASE测线雷达波图分析结果基本吻合。考虑到雷达的精度、缺陷的深度、分析判断能力等因素的影响，对BASE测线的检测仅做出缺陷为空洞的判断，未能更深层次的识别出空洞实际含水、该处土层液化严重等现象。

经开挖验证，采用雷达法对地坪缺陷的检测具有较好的可靠性、准确性。

3 雷达法检测地坪加固质量

将注浆地坪安配电柜及电缆沟位置划分成4个区域，分别布置4条雷达测线，依次为测线a、测线b、测线c、测线d，测线布置如图4所示。

图4 注浆地坪测线布置图

各测线主要位于配电柜中间，起点为测线所在区域最南端电缆沟，终点为北端电缆沟，测线a、测线b、测线c、测线d均长10 m。

采用与BASE测线相同的雷达、天线、参数设置，分别在地坪注浆加固前后沿各测线探测地坪，并采用与BASE测线相同的雷达波处理方法，得到各条测线注浆加固前后的雷达波图，如图5～12所示。

长度/m 图5 注浆前测线a雷达波图

长度/m 图6 注浆后测线a雷达波图

长度/m图7 注浆前测线b雷达波图

长度/m图8 注浆后测线b雷达波图

长度/m图9 注浆前测线c雷达波图

长度/m图10 注浆后测线c雷达波图

长度/m 图11 注浆前测线d雷达波图

长度/m图12 注浆后测线d雷达波图

由图1～图12分析可知：

1) 注浆前，各测线所在区域地坪缺陷类型相似，均为地表下深1.5～1.8m存在不同程度的土层液化而形成的空洞。

2) 相同测线，在注浆加固前后的雷达波形图存在明显差异，地坪表层钢筋分布区域依旧呈现亮色，而原本空洞缺陷处由注浆前的亮色变成注浆后的灰色，与原本密实处土层在雷达波中的反应相似，即注浆后空洞处被填实。

3) 测线a、测线b、测线d所在区域注浆较密实，注浆加固后的雷达波形图在原本缺陷部位未发现存在明显缺陷。

4) 测线c所在区域个别位置注浆后依旧存在细小空洞，空洞分布在测线起始端开始至1 m处的范围内，位于地表以下约1.5～1.7 m深处，空洞竖向截面直径约20 cm。

相同测线，注浆加固前后的雷达波形图并不能在表层钢筋位置、典型缺陷位置、主要分层线位置、走向完全匹配，主要由以下原因造成：

1) 注浆周期较长，且施工时对地坪表面存在一定程度的破坏。

2) 无法保证注浆前后雷达法检测时雷达所走路线完全相同，且施工现场存在一定的杂物，检测时雷达并不能完全保证完全沿直线进行检测。

4 结论

1) 通过雷达法检测未注浆加固前地坪，可对地坪缺陷的性质、位置、大小做出准确评定，可作为参考，供加固单位确定注浆加固方案。

2) 通过雷达法对注浆加固地坪的检测，可准确评判加固后地坪的密实情况，是否依旧存在空洞，及确定空洞位置、大小，可作为参考，供加固单位进行针对性的补充注浆处理。

3) 雷达法检测地坪注浆加固质量具有直观性、全面性的特点，但其评判结果只能定性，无法定量，故可作为辅助检测方法，对目前常规的检测方法进行补充，以弥补常规检测的局限性、偶然性。

[1] JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2012.

[2] GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中华人民共和国建设部,2002.

[3] JGJT211-2010，建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部,2010.

[4] 富锡良，巫虹，沈仁之.瞬态瑞雷波在软土地区地基加固检测中的应用[J].上海地质,2008(1)：53-56.

[5] 曾昭发，刘四新，王者江，等.探地雷方法原理及应用研究[M].北京：科学出版社,2006.

[6] 李大心.探地雷方法与应用[M].北京：地址出版社,1994.

[7] 吴晋，徐兴新，陈嘉鸥，等.应用探地雷达技术检测敌机加固质量的探讨[J].地质与勘探,1999,35(4)：45-47.

[8] 刘金龙，陆伟东，路宏伟，等.混凝土结构缺陷的雷达检测方法研究[J].四川建筑科学研究,2009,35(6)：91-93.

[9] 尹兵祥，王尚旭，宋维琪，等.室内干扰条件下探地雷达在埋地管线探测中的应用[J].石油大学学报(自然科学版),2003,27(5)：21-24.

[10] DGJ32/TJ79-2009，雷达法检测建设工程质量技术研究规程[S].南京：江苏省建设厅,2009.

(责任编辑：李 丽，吴晓红，编辑：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

蒋宜晨(1989-)，男，江苏常州人，助理工程师，硕士，研究方向：结构性能检测。

TU753

A

1672-1098(2016)05-0015-05