CN108442420B - 基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法。将待浇筑的地下连续墙划分为网格状的矩形检测区域，超声波传感器沿各矩形检测区域边缘布置，固定于钢筋笼的相应位置，超声波传感器通过数据线与地面的主机相连；下放钢筋笼并进行混凝土浇筑，形成地下连续墙；在每个矩形区域的超声波传感器间进行超声波透射测量并记录声时数据，测量完成后对声时进行层析成像，得出地下连续墙内部的声速分布，通过声速分析得出地下连续墙内部缺陷的具体分布。本发明无需在地下连续墙内埋设测管，不会对地下连续墙结构产生不利影响；本发明的方法耦合性能更好，减少超声波的衰减，提高探测效率；本发明采集数据量大、数据覆盖面广，成像精度高。
Description
技术领域
本发明属于地下结构检测技术领域，涉及一种基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展以及城市化步伐的加快，为满足市民日益增长的出行、轨道交通换乘、商业、停车等需要，地下空间开发规模越来越大，基坑的深度也越来越深。这些深大基坑通常位于密集城市中心区，基坑周围地面坐落着各类建筑结构和交通干道，地下则密布各种地下管线和地铁隧道等，使得基坑周边环境条件复杂、对基坑变形控制要求高。在这种条件下，地下连续墙结合内支撑系统是常用的围护结构型式之一。然而，由于地下连续墙结构设计复杂、施工工序繁复，再加上地质情况多变，施工水平参差不齐等诸多不利因素，导致地下连续墙在施工中经常出现裂缝、夹泥、空洞、接头开裂以及长度不足等缺陷，严重威胁基坑施工以及周边环境安全。因此，非常有必要在基坑开挖前查明地下连续墙内部缺陷，为结构修复和风险预判提供可靠依据。
目前常用的检测方法主要有钻芯取样法、水位观测法以及声波透射法等。钻芯取样法仅能对取样点周围非常有限范围内的结构质量作出说明，而不能全面反映地下连续墙缺陷分布。水位观测法在地下连续墙两侧设置若干水位观测井，通过抽水试验对比基坑内外观测井水位来判断缺陷位置，该方法只能大致了解缺陷方位，难以判断缺陷的具体位置。声波透射法通过在地下连续墙内竖直方向预埋声测管，将超声波发射器和接收器分别放置于两根相邻声测管内，利用地下连续墙缺陷部位和完整部位的声速差异来推断缺陷的分布。但该方法的局限性在于：首先，声测管埋设过程中，地下连续墙混凝土浇筑容易造成预先固定在钢筋笼上的声测管弯曲变形、堵塞甚至断裂，导致超声波探头无法进入；其次，超声波测量仅能在预埋的声测管内进行，数据量偏小，影响对缺陷的判别精度；最后，超声波探头在声测管内发射和接收信号，通常采用声测管内的水作为耦合剂，但水和混凝土的性质差异会导致超声波在界面处发生反射，进入地下连续墙内的能量减弱，影响超声波在混凝土中的探测深度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有地下连续墙缺陷检测技术的不足，提供一种基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法。
本发明的技术方案：
一种基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法，用于检测地下连续墙内部缺陷的具体分布，步骤如下：
埋设超声波传感器3：将待浇筑的地下连续墙1划分为若干个矩形区域，形成网格状的矩形检测区域；超声波传感器3沿着各矩形区域的边缘布置，固定于钢筋笼2的相应位置，超声波传感器3布置间隔根据成像精度和现场施工情况确定；超声波传感器3通过数据线4与地面的主机5相连；超声波传感器3安装完成后，下放钢筋笼2并完成地下连续墙1的混凝土浇筑。
超声波透射测量：地下连续墙1的混凝土凝固后，对任意一个矩形区域，选取任意一个边界的一个超声波传感器3作为发射端，与发射端不在同一边界线上的其余所有超声波传感器3作为接收端，进行超声波透射测量，记录每次测量的声时数据；同样方式，实现对全部矩形区域的超声波透射测量。
结果分析：测量完成后，对每个矩形区域的声时数据进行层析成像，得出地下连续墙1内部的声速分布，通过声速分析得出地下连续墙1内部缺陷的具体分布。
所述的声速分析，是对地下连续墙1的声速分布进行分析；地下连续墙1结构完整时，具有高声速值且声速的分布均匀；当地下连续墙1出现缺陷，该部位的声速值降低，出现低速异常区，根据低速异常区的位置、大小和形状可对地下连续墙内的缺陷做出具体判断。
本发明的有益效果：无需在地下连续墙内埋设测管，不会对地下连续墙结构产生不利影响；超声波传感器直接浇筑在地下连续墙的混凝土中，耦合性能更好，减少了超声波的衰减，提高了探测效率；超声波传感器可布置在地下连续墙的任意位置，采集数据量大、数据覆盖面广，因而成像精度高。
附图说明
图1是本发明的超声波传感器布置示意图。
图2是对图1中矩形区域A进行超声波透射测量示意图。
图中：1地下连续墙；2钢筋笼；3超声波传感器；4数据线；5主机；6测线。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
参照图1-2，本实施例提供的基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法，包括如下步骤：
(1)将待浇筑的地下连续墙1划分为网格状的矩形检测区域，对这些矩形区域编号为A、B、C等，矩形区域大小根据超声波穿透能力和地下连续墙尺寸综合确定。
(2)地下连续墙1的钢筋笼2绑扎完成后，在钢筋笼2上对应于(1)中所划分的矩形区域的边缘上布置若干个超声波传感器3。这些超声波传感器3位于地下连续墙1的中间厚度平面内，利用环氧树脂粘贴在钢筋笼2的指定相应位置，若需要固定超声波传感器3的位置没有钢筋，可在该处焊接一根钢筋辅助固定。
(3)超声波传感器3布置完成后，详细记录下每个超声波传感器3的编号和其在地下连续墙1内的位置。
(4)用数据线4将每个超声波传感器3连接至位于地面位置的主机5，数据线4敷设应紧贴钢筋笼2的水平或纵向钢筋，并进行可靠的保护，防止地下连续墙1的混凝土浇筑时对其造成损坏。数据线4敷设完成后应进行检查，确保每根数据线4和其所连接的超声波传感器3具有正确的对应关系。然后，利用主机5进行采集数据测试，确保数据线4和超声波传感器3已正确连接，以及超声波传感器3能够正常工作。
(5)进行地下连续墙1的施工：下放钢筋笼2，并进行地下连续墙1的混凝土浇筑。混凝土浇筑完成后超声波传感器3便全部埋入地下连续墙1内部，只有连接每个超声波传感器3的数据线4露出地面。
(6)待地下连续墙1混凝土凝固(7天)之后，采用步骤(4)的方法再次检查每个超声波传感器3能否正常工作并进行记录。
(7)对每个矩形检测区域进行超声波透射测量，参照图2，本实施例以矩形区域A为例，从该区域边界处的任意一个超声波传感器3开始作为发射端，其余与发射端不在同一边界上的所有超声波传感器3作为接收端，进行超声波透射测量，记录声时数据，从发射端到接收端的路径可形象的表示为一条测线6。同样方式，将该矩形区域内的所有超声波传感器3依次作为发射端进行透射测量后，便完成了对该矩形区域的超声波透射测量。
(8)按照步骤(7)所述方法，对地下连续墙1的所有矩形区域进行超声波透射测量。
(9)利用超声波透射测量得到的声时数据，对每个矩形区域进行层析成像，获得每个矩形区域的声速分布；对所有矩形区域声速分布进行拼接便可获得地下连续墙1的声速分布，据此进行声速分析，声速分布中的低速异常区即为地下连续墙1的缺陷分布范围。
Claims (1)
1.一种基于分区超声波层析成像的地下连续墙缺陷检测方法，用于检测地下连续墙内部缺陷的具体分布，其特征在于，步骤如下：
埋设超声波传感器(3)：将待浇筑的地下连续墙(1)划分为若干个矩形区域，形成网格状的矩形检测区域；超声波传感器(3)沿着各矩形区域的边缘布置，固定于钢筋笼(2)的相应位置，超声波传感器(3)布置间隔根据成像精度和现场施工情况确定；超声波传感器(3)通过数据线(4)与地面的主机(5)相连；超声波传感器(3)埋设完成后，下放钢筋笼(2)并完成地下连续墙(1)的混凝土浇筑；
超声波透射测量：地下连续墙(1)的混凝土凝固后，对任意一个矩形区域，选取任意一个边界的一个超声波传感器(3)作为发射端，与发射端不在同一边界线上的其余所有超声波传感器(3)作为接收端，进行超声波透射测量，记录每次测量的声时数据；同样方式，实现对全部矩形区域的超声波透射测量。
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