CN111173518A - 用于探测盾构洞口土体加固区空洞及渗漏水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于探测盾构进出洞的土体加固区空洞及渗漏水的方法，采用高密度电阻率及地球物理勘探综合探测的方法具体步骤为：(1)加固后28天对浆液介电常数测定；(2)利用GPS测量放线，结合工程实际将测量位置的点、线、网按照要求放样到实地并形成实际坐标(3)采用井格法探测路径，形成完整的盾构洞口土体加固区底层加固探测图像区域；(4)对探地雷达架屏蔽天线然后沿井格线先横向后纵向，连续测设，并对存在空洞及漏水区域采用加密测试；(5)数据采集及实施动态调试；(6)探测数据的整理、分析及处理；(7)探测结果分析。通过本发明可以准确了解洞口加固土体的整体加固效果，防止高承压水下盾构进出洞发生涌砂涌水现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物工程领域地下土体加固效果的探测方法，尤其是一种适用于盾构端头井进出洞等土体加固工程中加固区空洞及渗漏水的探测方法。
背景技术
盾构施工过程中，始发与到达是施工风险较大的过程。数据统计显示当前在各类盾构事故中，盾构端头井始发与到达产生的事故占比45％，是风险最高的施工过程。软土地层中大、深盾构掘进对市政建筑周围环境影响大，尤其是上海土质分别均匀，埋深增大将面临⑦号及⑨号承压含水层的威胁。全国各地盾构进出洞险情分析显示主要原因是洞口土体加固效果不足引起的，形成渗水通道，导致洞口破除时引发土体坍塌及地下水管涌的风险。因此，针对洞口土体加固效果及冷冻效果进行全面检测十分必要，是防范盾构进出洞风险及减少施工事故带来的经济损失的关键。
目前针对盾构端头井加固土体的探测方法主要是取芯法，取芯法只能取部分区域的土体情况反推周围土层加固情况，无法完整的显现地下加固区的整体加固效果，也不能判断现场是否按照施工或者设计要求进行加固。
目前用于探测矿产、石油、金属等的分布常用的无损探测方法有电阻率法、磁法、地球物理探测及地震波法。其中电阻率需要提前预埋管道，磁法主要适用于金属探测，同时地震波仅适用于郊区难于在城区广泛采用，而地球物理探测作为无损探测优选方法遇金属障碍物时难于成像。
发明内容
针对上述城市密集区域场地狭小、空间有限等条件下盾构进出洞土体加固检查提出采用高密度电阻率及地球物理勘探综合探测的方法，探明地下加固区土体的探测效果，本发明提供一种用于探测盾构进出洞土体加固区空洞及渗漏水的方法，在施工监测中，可以通过微型电脑进行检测数据的采集，同时针对大面积加固区采用井格法设置探测路径，可以全面分析地下加固体的整体加固效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于探测盾构洞口土体加固区空洞及渗漏水的方法，采用电阻率及地球物理勘探综合探测的方法，包括采用探地雷达系统、GPS定位系统及软件，高密度电阻系统及软件、微型电脑，具体步骤如下：
(1)围护结构和洞口加固土体施工完毕，在进出洞加固后28天对浆液介电常数进行测定，并在冻结管施工前完成探测结果分析；
(2)利用GPS测量放线，结合工程实际将测量位置的点、线、网按照要求放样到实地并形成实际坐标；
(3)在进出洞加固区域，采用地球物理探测的井格法，形成完整的进出洞加固区底层加固探测图像区域；
(4)探地雷达架设50～100MHz屏蔽天线，然后沿井格线先横向后纵向，连续测设；针对存在空洞及漏水区域采用加密测试；
(5)数据采集及实施动态调试
开启探地雷达系统及软件，进行数据收集和存储；同时设置探测参数包括：采样点、扫面速度、天线频率、带通低、高截止频率、信号位置、时窗的选择；
(6)探测图像数据的整理、分析及处理
探测图像数据的导出及数据处理，包括设置输出参数及滤波带的选取，室内计算介电常数，分析各种异常情况的可能原因；
(7)探测结果分析：由于加固体的介点常数为6.5～7.5，波速为0.5m/ns，土层介电常数为35～37，波速为0.4m/ns，空洞或渗水通道界面介电常数会发生变化，引起不同程度的衰减；
当出现连续的反射波界面，反射界面明显，则表明有明显断层或者土体沉降引起的滑坡现象；当出现明显异常现象，经过计算可大致判断疑似为含水率较高的土层或是满水空腔；
(8)针对异常边界，尤其是渗水通道，采用高密度电阻率法进行复核，根据渗水区域面积设置不少于四个探测孔，并形成围合结构，每个侧孔辐射范围以4～6m；
(9)往测孔中灌入盐水并供直流电，形成人工电场；开启高密度电阻系统及软件，通过数据计算及反演形成探测图像，进一步验证该区域渗水情况；
(10)整理探测结果报告，同时针对加固区空洞及渗漏水位置标明并提出补充加固建议。
进一步，上述步骤(3)中的井格间距可以采用2m×2m。
进一步，上述步骤(3)中的进出洞加固区域的范围为10m×10m。
本发明的有益效果是：
探底雷达作为无损检测技术的一种，是目前最为快速、高效、经济的高新探测技术，在地质灾害勘查防治及其他领域中的应用日益广泛。通过本发明可以准确了解洞口加固土体的整体加固效果，防止高承压水下盾构进出洞发生涌砂涌水现象，通过实践表明地质雷达在洞口加固土体加固效果探测中具有良好的效果，能较准确的分辨出各种不良的地质情况。随着探地雷达技术的不断发展，探地雷达在工程领域中将更具应用前景。
附图说明
图1是本发明的探测流程图；
图2是探测效果图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种用于探测盾构洞口土体加固区空洞及渗漏水的方法，采用电阻率及地球物理勘探综合探测的方法，包括采用探地雷达系统及软件、GPS定位系统，高密度电阻系统及软件、微型电脑，其步骤如下：
(1)围护结构和洞口加固土体施工完毕，冻结施工前(如有)；同时在进出洞加固后28天对浆液介电常数进行测定。由于冻结管为金属管，会对电磁波产生干扰，建议在冻结管施工前完成探测结果分析。
(2)利用GPS测量放线，结合工程实际将测量位置的点、线、网按照要求放样到实地并形成实际坐标；
(3)此外进出洞加固区域一般为10m(盾构机长度)，宽度为洞径加两侧3m，即加固区的范围约为10m×10m；因此地球物理探测采用井格法，形成完整的加固区底层加固探测图像；
(4)其次针对探地雷达架设50～100MHz屏蔽天线，然后沿井格线先横向后纵向，连续测设；井格间距可以采用2m×2m，针对存在空洞及漏水区域采用加密测试。
(5)数据采集及实施动态调试
开启探地雷达系统软件，进行数据的存储；同时设置探测参数包括：采样点、扫面速度、天线频率、带通低、高截止频率、信号位置、时窗的选择等等。
(6)室内整理、分析及处理数据；
探测图像的导出及数据处理，包括设置输出参数及滤波带的选取，室内计算介电常数等等，分析各种异常情况的可能原因；
(7)探测结果分析大致可分析以下几种情况：由于加固体的介点常数为一般为6.5～7.5，波速为0.5m/ns，土层介电常数为35～37，波速为0.4m/ns，空洞或渗水通道界面介电常数会发生变化，引起不同程度的衰减；
一般来说，当出现了连续的反射波界面，反射界面明显，则表明有明显断层或者土体沉降引起的滑坡现象；当出现明显异常现象，经过计算可大致判断疑似为含水率较高的土层或是满水空腔。如图2所示，该区域测线沿止水帷幕上，黑框范围土层有1处反射波异常，止水帷幕效果相对薄弱，黑圈范围土层有沉降现象具体位置在现场已标明。土层未见明显空洞土层未见地下渗水通道。
(8)针对异常边界(尤其是渗水通道)，采用高密度电阻率法进行复核，根据渗水区域面积设置不少于四个探测孔，并形成围合结构，每个侧孔辐射范围以4～6m为宜；
(9)往测孔中灌入盐水并供直流电，形成人工电场；开启高密度电阻软件系统，通过数据计算及反演形成探测图像，进一步验证该区域渗水情况；
(10)整理探测结果报告，同时针对加固区空洞及渗漏水位置标明并提出补充加固建议。
以上实施实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或者修改，这些等价形式同样落于本申请权利要求书所限定的范围。
Claims (3)
1.一种用于探测盾构进出洞土体加固区空洞及渗漏水的方法，采用电阻率及地球物理勘探综合探测的方法，包括采用探地雷达系统、GPS定位系统及软件，高密度电阻系统及软件、微型电脑，其特征在于，具体步骤如下：
(1)围护结构和洞口加固土体施工完毕，在进出洞加固后28天对浆液介电常数进行测定，并在冻结管施工前完成探测结果分析；
(2)利用GPS测量放线，结合工程实际将测量位置的点、线、网按照要求放样到实地并形成实际坐标；
(3)在进出洞加固区域，采用地球物理探测的井格法，形成完整的进出洞加固区底层加固探测图像区域；
(4)探地雷达架设50～100MHz屏蔽天线，然后沿井格线先横向后纵向，连续测设；针对存在空洞及漏水区域采用加密测试；
(5)数据采集及实施动态调试
开启探地雷达系统及软件，进行数据收集和存储；同时设置探测参数包括：采样点、扫面速度、天线频率、带通低、高截止频率、信号位置、时窗的选择；
(6)探测图像数据的整理、分析及处理
探测图像数据的导出及数据处理，包括设置输出参数及滤波带的选取，室内计算介电常数，分析各种异常情况的可能原因；
(7)探测结果分析：由于加固体的介点常数为6.5～7.5，波速为0.5m/ns，土层介电常数为35～37，波速为0.4m/ns，空洞或渗水通道界面介电常数会发生变化，引起不同程度的衰减；
当出现连续的反射波界面，反射界面明显，则表明有明显断层或者土体沉降引起的滑坡现象；当出现明显异常现象，经过计算可大致判断疑似为含水率较高的土层或是满水空腔；
(8)针对异常边界，尤其是渗水通道，采用高密度电阻率法进行复核，根据渗水区域面积设置不少于四个探测孔，并形成围合结构，每个侧孔辐射范围以4～6m；
(9)往测孔中灌入盐水并供直流电，形成人工电场；开启高密度电阻系统及软件，通过数据计算及反演形成探测图像，进一步验证该区域渗水情况；
(10)整理探测结果报告，同时针对加固区空洞及渗漏水位置标明并提出补充加固建议。
2.根据权利要求1所述的用于探测盾构洞口土体加固区空洞及渗漏水的方法，其特征在于：上述步骤(3)中的井格间距可以采用2m×2m。
3.根据权利要求1所述的用于探测盾构洞口土体加固区空洞及渗漏水的方法，其特征在于：上述步骤(3)中的进出洞加固区域的范围为10m×10m。
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