CN105604066A - 电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用，其采用的检测系统包括竖向探测井、探测管、测量电缆、测量电极、供电电极、主机箱、便携式计算机和电池箱，在每个竖向探测井内各安装一个探测管，在探测管上，隔5-8cm在圆周方向均匀设置4个孔，在探测管的外壁包裹有无纺布或细纱布；在每个探测管内各放置一根测量电缆，在每根测量电缆上间隔安装有多个电极；所述两电缆的上端各连接该主机箱的一个电缆接口。利用该方法探测到时电阻率剖面能有效排除异常干扰，得到高精度的土体电阻率分布剖面影像，真实反映基坑围护结构的渗漏情况。

Description

电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用。

背景技术

近年来，高层、超高层建筑逐年增多，而在进行高层建筑的地下结构施工时，需要开挖基坑并进行基坑围护。在基坑施工过程中，如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能会出现相邻地下连续墙墙段或基坑支护体系渗漏水问题。国内外发生的众多基坑工程事故都与基坑围护结构的渗漏水有关。为了防止和预防基坑事故的发生、保证基坑工程的止水效果，防止基坑渗漏显得尤为重要。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，应对基坑围护结构的隔水封闭效果进行检测。

目前的基坑渗漏水检测方法多基于德国TexplorExploration&EnvironmentalTechnologyGmbH的同步阵列电法(ECR)检测技术。

ECR通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度测量，从而探测复杂地下结构的渗漏水情况。于海申等公开了一种ECR检测技术的应用(《建筑工程》第25卷第3期，2015年6月)，通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度量测，从而探测复杂地下结构的情况。其检测原理如图1所示，每一检测段为80-100延米，共分7个检测段，每个检测区均有自己独立的坑内降水井和坑外观测井；在基坑内部距离止水帷幕3m以内布设传感器(电极)，共布设3排，每排间距为1m，每幅地下连续墙布设3-4列，每列间距不大于3米；电极需紧密接触场地土；检测时间为基坑第二步土方开挖及第二道支撑施工完毕时，根据不同标高位置、不同电势差情况，显现出分区段检测渗漏曲线。

中国发明专利公开号102691286A公开了一种监测建筑基坑地下连续墙渗漏的方法及装置，该方法包括以下步骤：(1)在基坑中心施工一个钻孔，在钻孔底部布设一个供电电极A，在距离基坑中心7～10倍基坑长度的地方布设另一个供电电极B；(2)在地面沿地下连续墙环绕基坑布置检测点，在每一检测点沿垂直地下连续墙的方向布设测量电极M和测量电极N；(3)划出ΔV_MN反常的平面位置；(4)划出ΔV_MN反常的垂直标高；(5)步骤(3)所得ΔV_MN反常的平面位置与步骤(4)所得ΔV_MN反常的垂直标高所对应的位置，即为渗漏位置。

上述两种方法虽然能对基坑渗漏水情况进行检测，但是它们存在以下缺点：根据平面电位场异常对特确定基坑围护结构深部渗漏位置进行检测，由于深度效应及多异常点电位场叠加，容易导致渗漏点位置判别存在误差，对渗漏位置加固处理指导性较弱。

王绍彪、汤浩公开了一种综合物探方法在探测基坑围堰渗漏中的应用方法(《人民珠江》2011年增刊1，2011.06.017)，通过高密度电法和自然电场法两种方法探测基坑围堰，确定渗漏状况及空间分布渗漏通道。但是该方法的缺点是：常规高密度电法只能在地面上布设电极，对现场电磁异常干扰要求高，而且采集数据量较少，探测精度较低，不能满足基坑渗漏实际探测要求。自然电场法在无电磁性干扰的条件下，与ECR类似，在城市环境中进行基坑渗漏探测很难取得满意的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用，依据基坑周围土体在渗漏情况下电阻率发生变化，进行电阻率剖面对比分析探测基坑渗漏，判别渗漏三维位置的一种方法。

为此，本发明的技术方案如下：

电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用。

利用电阻率剖面法进行建筑基坑围护结构渗漏水检测时，所采用的超高密地电法检测系统包括：竖向探测井、探测管、测量电缆、测量电极、供电电极、主机箱、便携式计算机和电池箱。

所述竖向探测井为2个，设置在距离基坑围护结构的止水帷幕≤1m处，竖向探测井的直径为8～10cm，深度略大于基坑围护结构的深度，两个竖向探测井的中心距≤竖向探测井深度的1/2；

在每个所述竖向探测井内各安装一个所述探测管，所述探测管为PVC管，在探测管上，每隔5-8cm在探测管的圆周方向均匀设置4个直径为3-5mm的孔，在探测管的外壁包裹有无纺布或细纱布；

在每个所述探测管内各放置一根所述测量电缆，在每根测量电缆上间隔安装有多个电极，两根所述测量电缆上的电极数量相同，其中每根测量电缆上的电极即作为测量电极又作为供电电极；

所述主机箱采用FlashRES64多通道超高密度直流电法仪，所述两电缆的上端各连接该主机箱的一个电缆接口，将测量电极采集的数据传送给所述主机箱，所述主机箱将所接收的数据传递给所述便携式计算机；

所述便携式计算机对所述主机箱传递的数据进行反演计算，得到地下基坑围护结构周围土体的视电阻率剖面图；

所述电池箱为所述主机箱和便携式计算机供电。

所述测量电缆为多芯电缆,每根所述测量电缆上各装有32个电极。

所述探测管和测量电缆的长度与竖向探测井的深度相当。

所述测量电极为铜质电极。

利用电阻率剖面法进行建筑基坑围护结构渗漏水检测具有以下优点：

(1)该方法在基坑围护结构外侧设置电法测井，采用超高密度电法仪探测基坑围护结构外侧土体的电阻率在基坑试降水过程中的变化，通过反演，准确地探测出基坑围护结构渗漏点的三维位置，可精确指导渗漏加固处理，该方法是第一次用在基坑围护结构渗漏探测领域上，是一种具有创造性的新方法。

(2)该方法把电极直极放入井中，使电极更加接近目标体，采到的信息更准确，既能保证精度，又能提高反演结果的可靠性。

(3)该方法通过基坑围护结构渗漏导致周围土体电阻率发生变化这一特征进行渗漏探测，这是该方法理论与实践的创新。

(4)该方法探测的电阻率剖面，能有效排除异常干扰，得到高精度的土体电阻率剖面影像，真实反映基坑围护结构的渗漏情况。

附图说明

图1是ECR检测原理图；

图2是本发明的一个实施例中，井间电极布置示意图；

图3是本发明中进行渗漏检测时，检测系统的连接示意图；

图4是本发明的一个实施例中，探测管埋设位置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用方法进行详细说明。

如图2-3所示，利用电阻率剖面法进行建筑基坑围护结构渗漏水检测时采用的检测系统包括：竖向探测井、探测管、测量电缆、测量电极、供电电极、主机箱、便携式计算机和电池箱。所述竖向探测井为2个，设置在距离基坑围护结构的止水帷幕≤1m处，竖向探测井的直径为8～10cm，深度略大于基坑围护结构的深度，两个竖向探测井的中心距≤竖向探测井深度的1/2。在每个竖向探测井内各安装一个探测管，所述探测管为PVC管，在探测管上，每隔5-8cm在探测管圆周方向均匀设置4个直径为3-5mm的孔，在探测管的外壁上包裹有无纺布或细纱布。在每个探测管内各放置一根测量电缆，在每根测量电缆上间隔安装多个电极，两根测量电缆上的电极数量应相同，其中每根测量电缆上的电极即作为测量电极又作为供电电极。所述探测管和测量电缆的长度应与竖向探测井的深度相当。

所述主机箱采用FlashRES64多通道超高密度直流电法仪，所述两电缆的上端各连接该主机箱的一个电缆接口，将测量电极采集的数据传送给所述主机箱，所述主机箱将所接收的数据传递给所述便携式计算机，即图3中的笔记本电脑。

所述便携式计算机对所述主机箱传递的数据进行反演计算，得到地下基坑围护结构周围土体的视电阻率剖面图。所述电池箱为所述主机箱和便携式计算机供电。

所述测量电缆为多芯电缆，在图2所示的实施例中，每根测量电缆上各装有32个电极。所述测量电极为铜质电极。

电阻率剖面法的检测原理如下：

电阻率剖面法是常规电法的改进形式，其基本原理是以岩石、矿石等不同物质的电异性为基础，通过观测与研究人工建立的稳定电场分布规律来解决各类水文、环境和工程地质问题。在视电阻率测量过程中，通过供电电极向地下半空间输入供电电流I，同时由观测电极记录在介质中产生的电位差ΔU，并且通过以下公式计算地下介质的视电阻率ρ_s：

ρ_s＝KΔU/I

式中：ρ_s为地下介质的视电阻率(Ω·m)；ΔU为电位差(V)；I是供电电流(A)；K为电极系数(对于固定的电极排列K为常数)。

在地球物理探测中，根据计算所得视电阻率值，通过正演计算和反演成图，最终得到地下半空间环境的视电阻率剖面图，从而判断可能存在的地下介质异常。

电阻率剖面法是在两钻孔中分别放入一定数量的电极，测量两钻孔间电流、电压数据，通过反演获得两钻孔间电阻率之间的对应关系，进行地质信息解译，从而达到工程勘探目的，参与采集的电极数和电极距由勘探精度和目标体具体情况而设定，电极通过多芯电缆线接至地面接收仪器，仪器进行编码，两钻孔电极形成孔间电极阵。

利用电阻率剖面法进行建筑基坑围护结构渗漏水探测的具体步骤如下：

一、探测时间及现场布设

1.探测时间应为围护结构施工完毕，结构强度达到设计要求后，基坑开始试降水时；

2.探测管应在基坑降水井、观测井施工同期进行埋设；

3.探测管应四个方向每隔5cm，预钻3mm孔，管外壁用无纺布或细纱布包裹；

4.探测管埋设长度宜不小于围护结构的深度，埋设间距应不大于管长的1/2；

5.探测管埋设位置距止水幕墙距离宜不大于1m，进行全基坑渗漏探测时，探测管应如图4所示，沿基坑周围布设。

6.将带所述电极的电缆分别放入待测的两个探测井内的探测管中，进行数据采集。

二、数据处理

电阻率剖面法的数据处理通常是将测得的大量数据输入笔记本计算机，经过数据处理后进行统计，根据视电阻率的大小进行分组，绘制成视电阻率剖面图。

所述的数据处理包括预处理和反演处理，具体如下：

1、预处理，主要包括：

1)数据检查，对突变点和噪声引起的畸变数据进行剔除；

2)对由多个测量断面组成的剖面进行拼接；

3)把各电极所对应的平面坐标添加到数据文件中；

4)对于地形起伏较大的剖面，把高程坐标添加到数据文件中，以备反演处理时进行地形校正处理。

2、反演处理：

野外采集的数据经过反演计算，转换为深度—电阻率的剖面图，以获得地下地电断面的特征，用于电阻率对比分析和判断基坑围护结构渗漏情况。

该方法在基坑围护结构外围打竖向探测井，采用超高密度电法仪采集电阻率数据，通过反演，能准确地探测出基坑围护结构渗漏点三维位置。该方法根据土体渗流导致电阻率发生变化这一特征，解决了物探方法在基坑渗漏探测领域的瓶颈，实现突破，为基坑渗漏探测提供一种可靠实用方法，是第一次应用在基坑围护结构渗漏探测领域。

Claims (4)

1.电阻率剖面法在建筑基坑围护结构渗漏水检测中的应用，其特征在于：所采用的检测系统包括竖向探测井、探测管、测量电缆、测量电极、供电电极、主机箱、便携式计算机和电池箱；

所述竖向探测井为2个，设置在距离基坑围护结构的止水帷幕≤1m处，竖向探测井的直径为8～10cm，深度略大于基坑围护结构的深度，两个竖向探测井的中心距≤竖向探测井深度的1/2；

在每个所述竖向探测井内各安装一个所述探测管，所述探测管为PVC管，在探测管上，每隔5-8cm在探测管的圆周方向均匀设置4个直径为3-5mm的孔，在探测管的外壁包裹有无纺布或细纱布；

在每个所述探测管内各放置一根所述测量电缆，在每根测量电缆上间隔安装有多个电极，两根所述测量电缆上的电极数量相同，其中每根测量电缆上的电极即作为测量电极又作为供电电极；

所述主机箱采用FlashRES64多通道超高密度直流电法仪，所述两电缆的上端各连接该主机箱的一个电缆接口，将测量电极采集的数据传送给所述主机箱，所述主机箱将所接收的数据传递给所述便携式计算机；

所述便携式计算机对所述主机箱传递的数据进行反演计算，得到地下基坑围护结构周围土体的视电阻率剖面图；

所述电池箱为所述主机箱和便携式计算机供电。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述测量电缆为多芯电缆,每根所述测量电缆上各装有32个电极。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述探测管和测量电缆的长度与竖向探测井的深度相当。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述测量电极为铜质电极。