深基坑地下连续墙病害的雷达跨孔探测及工程应用

发布时间：2021-09-30 07:12

　　随着我国地铁及市政工程快速发展,基坑工程日益向超深大方向发展。地质条件的复杂性,特别是城市中心区,在强透水性地层中,深基坑地下连续墙等围护结构易发生塌孔等事故,引发夹泥、空洞、墙体裂缝、接头开裂等严重质量病害,极易发生重大安全事故。以开挖前地下连续墙病害的探测和及时处置为目标,发展了基于地下连续墙病害的钻孔雷达探测技术,解决了测试装备提升、方法与工艺设计及算法解析等难题。通过工程应用,验证了其有效性,为保障今后超深基坑的开挖安全提供了重要技术保障。 

【文章来源】：上海建设科技. 2020,(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

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由于高频电磁波在水土环境及地下结构中衰减明显，常用的地表测量方式仅适用于浅部探测，无法满足超深地下连续墙检测需求。然而如采用孔中测量方式，天线通过在地下连续墙中设置测孔和深入地下介质内部的测管进行探测，可有效解决上述矛盾。因此可考虑将其应用于地下连续墙结构病害的检测中。根据天线在孔中的布置方式不同，可分为单孔反射测量[见图1(a）]、孔地测量[见图1(b）]、跨孔测量、固定高差测量[见图1(c）]和多高差测量[见图1(d）]等方式。其中多高差测量记录发射天线在每一个位置处，接收天线在各个深度下的电磁波透射信号，可获得电磁波在测管间沿不同路径、不同角度下的信号，数据可用来反演孔间介质的电性参数分布，从而定量判断异常体的位置、大小、形状及物理性质。这里测量采用多高差测量原理进行探测方法及工艺设计。通常情况下，地下连续墙结构每幅墙体宽6 m。为提高检测效率，需确定测管间距。根据JOL[8]的建议，跨孔雷达测量中测管深D和测管间距S，需满足D/S≥2，以保证视角最大以及避免反射波和折射波掩盖直达波。上述测距条件下，雷达探测中心频率需满足式（1）所述条件。

目前主流的商业雷达系统多采用时域脉冲体制，具有硬件实现简单、测量速度快、测量结果形式直观和易于解释等特点。但为提高探测分辨率，时域脉冲体制需尽量减小时域脉冲宽度而导致信号的能量降低，从而需要密集布设测孔。本次探地雷达探测采用步进频率跨孔雷达系统。其设备及系统组成见图2。电磁波信号的发生器和接收由矢量网络分析仪完成，电磁波由矢量网络分析仪生成，经放大器放大后，由同轴电缆传输至发射天线，由发射天线将能量辐射进入需要测量的地下结构，电磁波在地下介质中传播后到达接收天线，再由同轴电缆传输至矢量网络分析仪进行接收和数据储存。系统控制通过LAN电缆连接矢量网络分析仪及PC机进行主动控制，完成测试过程中参数设置、测量控制、数据储存和处理。同时为解决现场探测问题，基于步进频率跨孔雷达系统，还配备了三脚架、卷线机等辅助设备（见图3）使现场检测工作更加简便和快捷。

【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通车站基坑事故统计分析[J]. 周红波,蔡来炳,高文杰.  水文地质工程地质. 2009(02)



本文编号：3415370