隨著我國地鐵及市政工程快速發(fā)展,基坑工程日益向超深大方向發(fā)展。地質(zhì)條件的復(fù)雜性,特別是城市中心區(qū),在強(qiáng)透水性地層中,深基坑地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)易發(fā)生塌孔等事故,引發(fā)夾泥、空洞、墻體裂縫、接頭開裂等嚴(yán)重質(zhì)量病害,極易發(fā)生重大安全事故。以開挖前地下連續(xù)墻病害的探測和及時(shí)處置為目標(biāo),發(fā)展了基于地下連續(xù)墻病害的鉆孔雷達(dá)探測技術(shù),解決了測試裝備提升、方法與工藝設(shè)計(jì)及算法解析等難題。通過工程應(yīng)用,驗(yàn)證了其有效性,為保障今后超深基坑的開挖安全提供了重要技術(shù)保障。 

【文章來源】：上海建設(shè)科技. 2020,(05)

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由于高頻電磁波在水土環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)中衰減明顯，常用的地表測量方式僅適用于淺部探測，無法滿足超深地下連續(xù)墻檢測需求。然而如采用孔中測量方式，天線通過在地下連續(xù)墻中設(shè)置測孔和深入地下介質(zhì)內(nèi)部的測管進(jìn)行探測，可有效解決上述矛盾。因此可考慮將其應(yīng)用于地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)病害的檢測中。根據(jù)天線在孔中的布置方式不同，可分為單孔反射測量[見圖1(a）]、孔地測量[見圖1(b）]、跨孔測量、固定高差測量[見圖1(c）]和多高差測量[見圖1(d）]等方式。其中多高差測量記錄發(fā)射天線在每一個(gè)位置處，接收天線在各個(gè)深度下的電磁波透射信號(hào)，可獲得電磁波在測管間沿不同路徑、不同角度下的信號(hào)，數(shù)據(jù)可用來反演孔間介質(zhì)的電性參數(shù)分布，從而定量判斷異常體的位置、大小、形狀及物理性質(zhì)。這里測量采用多高差測量原理進(jìn)行探測方法及工藝設(shè)計(jì)。通常情況下，地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)每幅墻體寬6 m。為提高檢測效率，需確定測管間距。根據(jù)JOL[8]的建議，跨孔雷達(dá)測量中測管深D和測管間距S，需滿足D/S≥2，以保證視角最大以及避免反射波和折射波掩蓋直達(dá)波。上述測距條件下，雷達(dá)探測中心頻率需滿足式（1）所述條件。

目前主流的商業(yè)雷達(dá)系統(tǒng)多采用時(shí)域脈沖體制，具有硬件實(shí)現(xiàn)簡單、測量速度快、測量結(jié)果形式直觀和易于解釋等特點(diǎn)。但為提高探測分辨率，時(shí)域脈沖體制需盡量減小時(shí)域脈沖寬度而導(dǎo)致信號(hào)的能量降低，從而需要密集布設(shè)測孔。本次探地雷達(dá)探測采用步進(jìn)頻率跨孔雷達(dá)系統(tǒng)。其設(shè)備及系統(tǒng)組成見圖2。電磁波信號(hào)的發(fā)生器和接收由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀完成，電磁波由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀生成，經(jīng)放大器放大后，由同軸電纜傳輸至發(fā)射天線，由發(fā)射天線將能量輻射進(jìn)入需要測量的地下結(jié)構(gòu)，電磁波在地下介質(zhì)中傳播后到達(dá)接收天線，再由同軸電纜傳輸至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行接收和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。系統(tǒng)控制通過LAN電纜連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及PC機(jī)進(jìn)行主動(dòng)控制，完成測試過程中參數(shù)設(shè)置、測量控制、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和處理。同時(shí)為解決現(xiàn)場探測問題，基于步進(jìn)頻率跨孔雷達(dá)系統(tǒng)，還配備了三腳架、卷線機(jī)等輔助設(shè)備（見圖3）使現(xiàn)場檢測工作更加簡便和快捷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]城市軌道交通車站基坑事故統(tǒng)計(jì)分析[J]. 周紅波,蔡來炳,高文杰.  水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2009(02)



本文編號(hào)：3415370