基坑维护工程注浆效果的雷达检测
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压力注浆法处理地基的作用归纳起来有四点 : 1) 防渗 :降低渗透性 ,减少渗流量 ,提高抗渗能力 , 降低孔隙压力 。2) 堵漏 :截断渗透水流 。3) 加固 : 提高岩体或土体的力学强度和变形模量 。 4 ) 对已 变形的建筑物 、构造物纠斜 (米慧杰 ,林捷军 ,薛艳 文 , 2004) 。
基坑开挖过程中 ,基坑降水加大了坑外和坑内 的水头差 ,便会形成贯通的渗流通道 ,即管涌 (王典 , 柯海熬 , 2005;宋维新 , 2004) 。在深基坑工程中 ,无 论采用地下连续墙还是柱列式挡土墙等支护类型 , 止水效果都难以保证 ,常造成基坑开挖后出现渗漏 事故 。如处理不当 ,则易造成基坑坍塌 、邻近建筑物 破坏 、管道爆裂等严重后果 (黄辉 , 2003) 。注浆法是 基坑工程事故应急处理中常用的方法 。但注浆属隐 蔽工程 , 注浆效果如何 ,是否达到注浆目的 ,目前的 检测监控手段十分有限 。钻探取样是最好的检测手
于中国地质大学 (武汉 ). 现在上海 京海工程技术公司从事物探 、基础 检测工作.
·76·
上海地质 总第 101期 Shanghai Geology
武昌路局部段基坑围护因无法采用地下连续墙施 下管线的安全 ,必须查清已经注浆部分的注浆效果 , 工 ,而调整为灌注桩结合双排水泥搅拌桩止水帷幕 。 探明该区域的不良地质情况 ,如地下空洞以及因渗 由于其止水性能未达设计要求 ,造成基坑坑内大量 水而产生的渗流通道 ,为今后进一步采取补救措施 涌水 ,同时地表局部地区出现了塌陷 。为保证基坑 提供依据 。根据工程施工方的要求 ,我们对基坑周 的顺利开挖及保护周围邻近建 (构 )筑物 、道路 、地 围已经注浆区域进行了地质雷达探测 。
注浆过程中浆液中的水分会对周围环境的电性 参数造成影响 ,要检测注浆后效果 ,最好是在注浆前 就进行一次检测 ,然后将注浆前后的地质雷达图形 进行比较分析 ,更能有助于解释结果的正确性 。
·77·
图 1 测线位置及检测成果示意图 Fig. 1 The sketch map of line position and inspection result
生产的 EKKO - 4 型地质雷达进行野外数据的采 集。
根据探测现场条件及相关地质资料 ,本次探测 采用 50MHz中心频率天线 , 1000V、2ns发射机进行 数据采集 ,测点点距为 0. 10m ,天线分离距确定为 1. 20m ,天线极化方向为垂直入射 。
在武昌路方向基坑边缘到人行道区域内布置了 二十一条雷达探测测线 ,合计测线总长达 710m ,测 点数为 7100。由于篇幅所限 ,本文给出距基坑边缘 最近的四条测线 (位置见图 1)的探测结果 。
相对介电常数
1 81 2. 6～40 7～12 20～30
速度 / (m / ns) 0. 3 0. 033
0. 07～0. 17 0. 06～0. 1 0. 06～0. 1
衰减系数 / ( db /m ) 0 0. 1
20～30 1～300 0. 03～0. 5
2. 3 探测方法 本次探测 , 采用加拿大 Sensor & Software Inc.
1 前 言
注浆法又称灌浆法 ,是指利用水泥浆液或化学 浆液通过液压均匀灌入地层中 ,使浆液与土颗粒胶 结起来 ,以改善地基土的物理力学性质 ,从而处理地 基的一种方法 (郭建平 , 2003;张京生 , 2003;王志文 , 邹德明 , 姜宝峰 , 2004) 。压力注浆一般是对地基垂 直钻孔 ,在孔内注入浆液 。在注浆孔附近一定影响 半径范围内 ,固化的浆液和土颗粒凝聚成圆柱状的 固结体 ,该固结圆柱体提高了地基的物理力学性质 (沈子盘 , 2005) 。灌浆法一般以水泥浆液最为常用 。 水泥浆液是一种悬浊液 ,能形成强度较高和渗透性 较小的结石体 ,它具有取材容易 ,配方简单 ,又不污 染环境等优点 。
在雷达探测中 ,土体或岩体的介电常数是最为 关键的因素 ,土体的介电常数与土性有着密切的关 系 。根据探测场地的工程地质勘察报告 ,探测区域 内的土体特性如表 1 所示 ,常见的土体的电性参数 如表 2所示 。 2. 2 探测实例
上海某酒店基坑围护工程位于武昌路附近 。靠 ——————————————— 收稿日期 : 2006 - 04 - 06 第一作者简介 : 陈军 ,男 ,助理工程师. 2001 年毕业
图 2 地质雷达波形图 (从上到下测线号依次为 L1、L2、L14和 L15)
Fig. 2 Image of ground penetrating radar 参考文献 : [ 1 ] 郭建平 ,注浆技术简介及其发展山西交通科技 , 2003,
(增刊 1) : 86～88 [ 2 ] 张京生 ,水泥注浆法加固地基施工工艺 [ J ] ,山西建
2007年第 1期 陈 军等 :基坑维护工程注浆效果的雷达检测
基坑维护工程注浆效果的雷达检测
·75·
陈 军 1 赵永辉 1 王永强 2 金 淼 1 (1 同济大学 海洋与地球科学学院 上海 200092 2上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 上海 200090)
四条测线的成果解释情况如下 : L1剖面 : 距剖面起点 0m ～4. 0m 范围的地下 4. 0m ～10. 0m ,土体疏松 ; 28. 0m ～36. 0m范围的地 下 2. 5m ～8. 5m ,土体含水量大 ,其中 20. 0m ～24. 0m 范围的地下 2. 0m ～5. 0m、30. 0m ～31. 0m范围的地 下 3. 0m ～8. 0m ,土体疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 41. 0m ～43. 0m范围的地下 4. 0m ～8. 0m ,土体含水量大 。 L2剖面 : 距 剖 面 起 点 0m ～2. 5m范 围 的 地 下 1. 0m ～12. 0m ,土体受扰动程度大 ,严重疏松 、含水 量大 ; 10. 0m ～15. 0m范围的地下 3. 0m ～6. 5m ,土层 疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 24. 0m ～44. 0m范围的地下 4. 0m ～10. 0m ,土体含水量大 。 L14剖面 :距剖面起点 1. 0m ～4. 5m范围的地下 1. 5m ～4. 5m ,土体疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 26. 0m ～ 测 线 结 束 范 围 的 地 下 平 均 4. 0m ～8. 0m , 局 部 (26. 0 m ～31. 0m 范围内 )地下深达 15. 0m ,土体含 水量 大 ; 在 36. 0 m ～ 42. 0m范 围 的 地 下 1. 5 m ～
矿工程 [ J ] , 2004, (7) : [ 8 ] 黄辉 ,浅析深基坑工程渗漏原因及其防治措施 ,广东
土木与建筑 , 2003, (1) : 47～49
In spection on the Grouting Effect of one Protection Eng ineer ing of Founda tion P it by m ean s of Ground Penetra ting Radar in Shangha i
2007年第 1期 陈 军等 :基坑维护工程注浆效果的雷达检测
4. 0m ,土体疏松 、孔隙大 。 L15 剖 面 : 距 剖 面 起 点 0 m ～2. 0m范 围 的 地
下 2. 0 m ～4. 5m , 土 体 孔 隙 大 或 是 孔 洞 ; 14. 0 m ～19. 0m范围的地下 2. 5 m ～14. 0m ,土体疏 松 、含 水 量 大 ; 26. 0m ～ 测 线 结 束 范 围 的 地 下 4. 0 m ～11. 0m ,土层含水量大 。
土地基的技术 [ J ] ,山西建筑 , 2004, 30 (4) : 23～24 [ 6 ] 王典 ,柯海熬 ,深基坑工程病害事故的应急处理 [ J ] ,
西部探矿工程 , 2005, (1) : 13～15 [ 7 ] 宋维新 ,压密注浆在处理基坑管涌中的应用 ,西部探
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上海地质 总第 101期 Shanghai Geology
将四条测线的解释结果按测线位置汇总为检测 成果图 (图 1) ,由于图幅太小 ,图中将各种异常统一 称为土体异常 。
4 结 语
注浆属隐蔽工程 , 注浆效果如何 ,目前的检测 手段还有限 ,根据工程实例来看 ,地质雷达探测法应 该是比较快速的方法之一 ,而且也能达到一定的工 程效果 。地质雷达探测主要是依据检测目标体同周 围环境的电性差异 ,所以检测之前一定要对具体检 测场所的物性条件进行详细分析 ,看能否从电性特 征上将目标体同周围环境区分开来 。
砂质粉土
5. 39
饱和 夹少量粘性土及粉砂 ,土质不均 ;
淤泥质粘土 3. 53
饱和 夹少量粉砂及贝壳碎屑 ;
粉质粘土
12. 49 饱和 ～很湿 夹大量腐殖质植物根茎 ;
粉质粘土
14. 26
很湿 含少量钙质结核 、有机质 、腐殖质模特根茎 ,局部层底呈黑色 ;
粉质粘土
1. 80
湿
含云母 、有机质 ,局部夹高岭土条纹 ,底部砂性较重 。
摘 要 注浆法是基坑工程事故应急处理中常用的方法之一 。注浆属于隐蔽工程 ,在对注浆后浆液的影响范围 、固结程度的 检测中目前的检测手段还十分有限 。根据某基坑维护工程注浆效果的雷达检测工程实例来看 ,地质雷达探测法应 该是比较快速的方法之一 ,而且也能达到一定的工程效果 。
关键词 地质雷达 注浆 基坑 检测 工程抢险
筑 , 2003, 29 (3) : 65～66 [ 3 ] 王志文 , 邹德明 , 姜宝峰 ,注浆法处理建筑物下陷实
例研究 [ J ] ,吉林地质 , 2004, 23 (4) : 94～96 [ 4 ] 沈子盘 ,长沙铁道学院学报 (社会科 学 版 ) , 2005, 6
(1) : 233～234 [ 5 ] 米慧杰 ,林捷军 ,薛艳文压力注浆处理高等级公路软
段 ,但其工期长成本高 ,现在地质雷达探测法是比较 快速的检测方法之一 。
2 探测原理和方法
2. 1 探测原理 地质雷 达 ( ground p robing /penetrating radar, 简
称 GPR ) ,是一种对地下的或物体内不可见的目标 体或界面进行定位的广谱电磁技术 。其工作原理如 下 :高频电磁波 (频率范围 10MHz - 2500MHz)以宽 频带短脉冲形式 ,通过发射天线被定向送入地下 ,经 存在电性 差 异 的 地 下 地 层 或 目 标 体 反 射 后 返 回 地 面 ,由接收天线所接收 。高频电磁波在介质中传播 时 ,其路径 、电磁场强度与波形将随所通过介质的电 性特征及几何形态而变化 。故通过对时域波形的采 集 、处理和分析 ,可确定地下界面或地质体的空间位 置及结构 。
表 1 土体特性表
Tab. 1 Table of soil p roperties
序号
① ②3 - 1 ②3 - 2 ④ ⑤- 1 ⑤- 3 ⑤- 4
土体名称 平均层厚 /M 湿度 土体描述
填土
2. 43
局部场地为原建筑基础 ,夹较多建筑垃圾 ,其它区域以素填土 (粘土 )为主 ;
粘质பைடு நூலகம்土
7. 94 很湿 ～饱和 夹薄层粉砂 ,局部夹淤泥质粉质粘土 ,土质不均 ;
表 2 土体电性参数表 Tab. 2 Table of soil electricity characteristic parameters
介质 空气
水 土壤 粘土 (湿 ) 砂 (湿 )
电导率 / Sm
0 10 - 4 ～3 ×10 - 2 1. 4 ×10 - 4 ～5. 0 ×10 - 2
0. 1～1 10 - 4 ～10 - 2
3 探测结果及解释
图 2为距基坑边缘最近的四条测线的探测结果 雷达波形图 ,从上到下测线编号依次为 L1、L2、L14 和 L15。
在地质雷达探测图象上 ,土体发生较大扰动的 区域 ,同相轴不连续 ,有错断 ,反射波强度明显增大 ;
注浆水泥浆搅拌胶结较好的区域 ,土层强度较高 ,地 层电性特征与周围地层有明显差别 ,雷达波穿透深 度小 ,反射波强度较弱 。
基坑开挖过程中 ,基坑降水加大了坑外和坑内 的水头差 ,便会形成贯通的渗流通道 ,即管涌 (王典 , 柯海熬 , 2005;宋维新 , 2004) 。在深基坑工程中 ,无 论采用地下连续墙还是柱列式挡土墙等支护类型 , 止水效果都难以保证 ,常造成基坑开挖后出现渗漏 事故 。如处理不当 ,则易造成基坑坍塌 、邻近建筑物 破坏 、管道爆裂等严重后果 (黄辉 , 2003) 。注浆法是 基坑工程事故应急处理中常用的方法 。但注浆属隐 蔽工程 , 注浆效果如何 ,是否达到注浆目的 ,目前的 检测监控手段十分有限 。钻探取样是最好的检测手
于中国地质大学 (武汉 ). 现在上海 京海工程技术公司从事物探 、基础 检测工作.
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上海地质 总第 101期 Shanghai Geology
武昌路局部段基坑围护因无法采用地下连续墙施 下管线的安全 ,必须查清已经注浆部分的注浆效果 , 工 ,而调整为灌注桩结合双排水泥搅拌桩止水帷幕 。 探明该区域的不良地质情况 ,如地下空洞以及因渗 由于其止水性能未达设计要求 ,造成基坑坑内大量 水而产生的渗流通道 ,为今后进一步采取补救措施 涌水 ,同时地表局部地区出现了塌陷 。为保证基坑 提供依据 。根据工程施工方的要求 ,我们对基坑周 的顺利开挖及保护周围邻近建 (构 )筑物 、道路 、地 围已经注浆区域进行了地质雷达探测 。
注浆过程中浆液中的水分会对周围环境的电性 参数造成影响 ,要检测注浆后效果 ,最好是在注浆前 就进行一次检测 ,然后将注浆前后的地质雷达图形 进行比较分析 ,更能有助于解释结果的正确性 。
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图 1 测线位置及检测成果示意图 Fig. 1 The sketch map of line position and inspection result
生产的 EKKO - 4 型地质雷达进行野外数据的采 集。
根据探测现场条件及相关地质资料 ,本次探测 采用 50MHz中心频率天线 , 1000V、2ns发射机进行 数据采集 ,测点点距为 0. 10m ,天线分离距确定为 1. 20m ,天线极化方向为垂直入射 。
在武昌路方向基坑边缘到人行道区域内布置了 二十一条雷达探测测线 ,合计测线总长达 710m ,测 点数为 7100。由于篇幅所限 ,本文给出距基坑边缘 最近的四条测线 (位置见图 1)的探测结果 。
相对介电常数
1 81 2. 6～40 7～12 20～30
速度 / (m / ns) 0. 3 0. 033
0. 07～0. 17 0. 06～0. 1 0. 06～0. 1
衰减系数 / ( db /m ) 0 0. 1
20～30 1～300 0. 03～0. 5
2. 3 探测方法 本次探测 , 采用加拿大 Sensor & Software Inc.
1 前 言
注浆法又称灌浆法 ,是指利用水泥浆液或化学 浆液通过液压均匀灌入地层中 ,使浆液与土颗粒胶 结起来 ,以改善地基土的物理力学性质 ,从而处理地 基的一种方法 (郭建平 , 2003;张京生 , 2003;王志文 , 邹德明 , 姜宝峰 , 2004) 。压力注浆一般是对地基垂 直钻孔 ,在孔内注入浆液 。在注浆孔附近一定影响 半径范围内 ,固化的浆液和土颗粒凝聚成圆柱状的 固结体 ,该固结圆柱体提高了地基的物理力学性质 (沈子盘 , 2005) 。灌浆法一般以水泥浆液最为常用 。 水泥浆液是一种悬浊液 ,能形成强度较高和渗透性 较小的结石体 ,它具有取材容易 ,配方简单 ,又不污 染环境等优点 。
在雷达探测中 ,土体或岩体的介电常数是最为 关键的因素 ,土体的介电常数与土性有着密切的关 系 。根据探测场地的工程地质勘察报告 ,探测区域 内的土体特性如表 1 所示 ,常见的土体的电性参数 如表 2所示 。 2. 2 探测实例
上海某酒店基坑围护工程位于武昌路附近 。靠 ——————————————— 收稿日期 : 2006 - 04 - 06 第一作者简介 : 陈军 ,男 ,助理工程师. 2001 年毕业
图 2 地质雷达波形图 (从上到下测线号依次为 L1、L2、L14和 L15)
Fig. 2 Image of ground penetrating radar 参考文献 : [ 1 ] 郭建平 ,注浆技术简介及其发展山西交通科技 , 2003,
(增刊 1) : 86～88 [ 2 ] 张京生 ,水泥注浆法加固地基施工工艺 [ J ] ,山西建
2007年第 1期 陈 军等 :基坑维护工程注浆效果的雷达检测
基坑维护工程注浆效果的雷达检测
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陈 军 1 赵永辉 1 王永强 2 金 淼 1 (1 同济大学 海洋与地球科学学院 上海 200092 2上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 上海 200090)
四条测线的成果解释情况如下 : L1剖面 : 距剖面起点 0m ～4. 0m 范围的地下 4. 0m ～10. 0m ,土体疏松 ; 28. 0m ～36. 0m范围的地 下 2. 5m ～8. 5m ,土体含水量大 ,其中 20. 0m ～24. 0m 范围的地下 2. 0m ～5. 0m、30. 0m ～31. 0m范围的地 下 3. 0m ～8. 0m ,土体疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 41. 0m ～43. 0m范围的地下 4. 0m ～8. 0m ,土体含水量大 。 L2剖面 : 距 剖 面 起 点 0m ～2. 5m范 围 的 地 下 1. 0m ～12. 0m ,土体受扰动程度大 ,严重疏松 、含水 量大 ; 10. 0m ～15. 0m范围的地下 3. 0m ～6. 5m ,土层 疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 24. 0m ～44. 0m范围的地下 4. 0m ～10. 0m ,土体含水量大 。 L14剖面 :距剖面起点 1. 0m ～4. 5m范围的地下 1. 5m ～4. 5m ,土体疏松 、孔隙大或是孔洞 ; 26. 0m ～ 测 线 结 束 范 围 的 地 下 平 均 4. 0m ～8. 0m , 局 部 (26. 0 m ～31. 0m 范围内 )地下深达 15. 0m ,土体含 水量 大 ; 在 36. 0 m ～ 42. 0m范 围 的 地 下 1. 5 m ～
矿工程 [ J ] , 2004, (7) : [ 8 ] 黄辉 ,浅析深基坑工程渗漏原因及其防治措施 ,广东
土木与建筑 , 2003, (1) : 47～49
In spection on the Grouting Effect of one Protection Eng ineer ing of Founda tion P it by m ean s of Ground Penetra ting Radar in Shangha i
2007年第 1期 陈 军等 :基坑维护工程注浆效果的雷达检测
4. 0m ,土体疏松 、孔隙大 。 L15 剖 面 : 距 剖 面 起 点 0 m ～2. 0m范 围 的 地
下 2. 0 m ～4. 5m , 土 体 孔 隙 大 或 是 孔 洞 ; 14. 0 m ～19. 0m范围的地下 2. 5 m ～14. 0m ,土体疏 松 、含 水 量 大 ; 26. 0m ～ 测 线 结 束 范 围 的 地 下 4. 0 m ～11. 0m ,土层含水量大 。
土地基的技术 [ J ] ,山西建筑 , 2004, 30 (4) : 23～24 [ 6 ] 王典 ,柯海熬 ,深基坑工程病害事故的应急处理 [ J ] ,
西部探矿工程 , 2005, (1) : 13～15 [ 7 ] 宋维新 ,压密注浆在处理基坑管涌中的应用 ,西部探
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上海地质 总第 101期 Shanghai Geology
将四条测线的解释结果按测线位置汇总为检测 成果图 (图 1) ,由于图幅太小 ,图中将各种异常统一 称为土体异常 。
4 结 语
注浆属隐蔽工程 , 注浆效果如何 ,目前的检测 手段还有限 ,根据工程实例来看 ,地质雷达探测法应 该是比较快速的方法之一 ,而且也能达到一定的工 程效果 。地质雷达探测主要是依据检测目标体同周 围环境的电性差异 ,所以检测之前一定要对具体检 测场所的物性条件进行详细分析 ,看能否从电性特 征上将目标体同周围环境区分开来 。
砂质粉土
5. 39
饱和 夹少量粘性土及粉砂 ,土质不均 ;
淤泥质粘土 3. 53
饱和 夹少量粉砂及贝壳碎屑 ;
粉质粘土
12. 49 饱和 ～很湿 夹大量腐殖质植物根茎 ;
粉质粘土
14. 26
很湿 含少量钙质结核 、有机质 、腐殖质模特根茎 ,局部层底呈黑色 ;
粉质粘土
1. 80
湿
含云母 、有机质 ,局部夹高岭土条纹 ,底部砂性较重 。
摘 要 注浆法是基坑工程事故应急处理中常用的方法之一 。注浆属于隐蔽工程 ,在对注浆后浆液的影响范围 、固结程度的 检测中目前的检测手段还十分有限 。根据某基坑维护工程注浆效果的雷达检测工程实例来看 ,地质雷达探测法应 该是比较快速的方法之一 ,而且也能达到一定的工程效果 。
关键词 地质雷达 注浆 基坑 检测 工程抢险
筑 , 2003, 29 (3) : 65～66 [ 3 ] 王志文 , 邹德明 , 姜宝峰 ,注浆法处理建筑物下陷实
例研究 [ J ] ,吉林地质 , 2004, 23 (4) : 94～96 [ 4 ] 沈子盘 ,长沙铁道学院学报 (社会科 学 版 ) , 2005, 6
(1) : 233～234 [ 5 ] 米慧杰 ,林捷军 ,薛艳文压力注浆处理高等级公路软
段 ,但其工期长成本高 ,现在地质雷达探测法是比较 快速的检测方法之一 。
2 探测原理和方法
2. 1 探测原理 地质雷 达 ( ground p robing /penetrating radar, 简
称 GPR ) ,是一种对地下的或物体内不可见的目标 体或界面进行定位的广谱电磁技术 。其工作原理如 下 :高频电磁波 (频率范围 10MHz - 2500MHz)以宽 频带短脉冲形式 ,通过发射天线被定向送入地下 ,经 存在电性 差 异 的 地 下 地 层 或 目 标 体 反 射 后 返 回 地 面 ,由接收天线所接收 。高频电磁波在介质中传播 时 ,其路径 、电磁场强度与波形将随所通过介质的电 性特征及几何形态而变化 。故通过对时域波形的采 集 、处理和分析 ,可确定地下界面或地质体的空间位 置及结构 。
表 1 土体特性表
Tab. 1 Table of soil p roperties
序号
① ②3 - 1 ②3 - 2 ④ ⑤- 1 ⑤- 3 ⑤- 4
土体名称 平均层厚 /M 湿度 土体描述
填土
2. 43
局部场地为原建筑基础 ,夹较多建筑垃圾 ,其它区域以素填土 (粘土 )为主 ;
粘质பைடு நூலகம்土
7. 94 很湿 ～饱和 夹薄层粉砂 ,局部夹淤泥质粉质粘土 ,土质不均 ;
表 2 土体电性参数表 Tab. 2 Table of soil electricity characteristic parameters
介质 空气
水 土壤 粘土 (湿 ) 砂 (湿 )
电导率 / Sm
0 10 - 4 ～3 ×10 - 2 1. 4 ×10 - 4 ～5. 0 ×10 - 2
0. 1～1 10 - 4 ～10 - 2
3 探测结果及解释
图 2为距基坑边缘最近的四条测线的探测结果 雷达波形图 ,从上到下测线编号依次为 L1、L2、L14 和 L15。
在地质雷达探测图象上 ,土体发生较大扰动的 区域 ,同相轴不连续 ,有错断 ,反射波强度明显增大 ;
注浆水泥浆搅拌胶结较好的区域 ,土层强度较高 ,地 层电性特征与周围地层有明显差别 ,雷达波穿透深 度小 ,反射波强度较弱 。