基于地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的房屋周邊缺陷探查

劉金龍，袁小軍，吳一帆，譚海亮

（1.江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210033；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

20 世紀(jì) 90 年代至今，中國(guó)的建筑行業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模不斷擴(kuò)大，房地產(chǎn)行業(yè)不僅成為了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱，也改變著無(wú)數(shù)中國(guó)人的生活與命運(yùn)。然而在大規(guī)模房屋建設(shè)的同時(shí)，也一直存在著一些工程質(zhì)量問(wèn)題，例如房屋周邊開(kāi)裂、空洞，嚴(yán)重時(shí)房屋周邊還會(huì)出現(xiàn)塌陷，這些問(wèn)題影響著人們的居住生活，同時(shí)還會(huì)引起一系列的連鎖反應(yīng)，例如通訊設(shè)施、輸水裝置等基礎(chǔ)設(shè)施的損壞和中斷，影響了房屋的使用功能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起一定的社會(huì)恐慌，造成不良社會(huì)影響。因此，我們有必要對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查、檢測(cè)，分析產(chǎn)生的原因并制定相關(guān)防治對(duì)策進(jìn)行預(yù)防。

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有快速、無(wú)損、連續(xù)檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果直觀等特點(diǎn)，該方法已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于建設(shè)工程的各個(gè)領(lǐng)域［1-5］。該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋周邊進(jìn)行快速普查，普查結(jié)果直觀可靠，并可為后續(xù)處理提供科學(xué)的依據(jù)。

1 房屋周邊缺陷探查

1.1 房屋設(shè)計(jì)概況

某房屋主體為六層框架結(jié)構(gòu)（另有一閣樓），底層為車庫(kù)，二層及二層以上為住宅，抗震等級(jí)為三級(jí)，房屋總高度為 20.100 m。本工程設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，荷載設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 50 年。本地區(qū)地震基本烈度為 7 度，按 7 度抗震設(shè)防，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為丙類。抗震措施七度，地震作用七度。基本風(fēng)壓為 0.40 kN/m2，地面粗糙度 B 類，基本雪壓為 0.40 kN/m2。活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：臥室、客廳為 2.0 kN/m2，不上人屋面為 0.5 kN/m2，露臺(tái)為 2.0 kN/m2，樓梯為 2.5 kN/m2，廚房、衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)為 2.5 kN/m2。±0.000 以上外墻及分戶墻采用 240 mm 厚 MU10 混凝土空心砌塊，容重為 1 000 kg/m3。±0.000 以上內(nèi)墻體采用 200（120）mm 厚 MU5 混凝土加氣塊，容重 800 kg/m3。女兒墻采用 240 mm 厚 MU10 混凝土空心砌塊，容重為 1 000 kg/m3，用 M7.5 混合砂漿砌筑。框架柱、框架梁、非框架梁、 板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為 C25。混凝土環(huán)境類別：±0.000 以上為一類。一般梁、柱、墻、板保護(hù)層：梁為 25 mm，柱為 30 mm，板為 20 mm。鋼筋為HPB235 級(jí)鋼（A）、HRB335 級(jí)鋼（B）、HRB400 級(jí)鋼（C）。

1.2 房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概況

該房屋基礎(chǔ)采用柱下薄壁管樁基礎(chǔ)，室內(nèi)標(biāo)高±0.000 相當(dāng)于地質(zhì)報(bào)告中 BM= -0.850 m 處，樁頂標(biāo)高為 -1.650 m。樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)，安全等級(jí)為二級(jí)。建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)。樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)，基礎(chǔ)回填土壓實(shí)系數(shù)為 0.97。混凝土管樁樁徑為 400 mm，單樁承載力極限值為 1 300 kN，單樁承載力特征值為 650 kN，單樁承載力設(shè)計(jì)值為780 kN。以⑦層粉質(zhì)黏土為樁端持力層，樁端進(jìn)入⑦層土2 000 mm 以上。基礎(chǔ)部分混凝土強(qiáng)度等級(jí)：底板、基礎(chǔ)梁、承臺(tái)、混凝土外墻均為 C25，基礎(chǔ)墊層為 C10。鋼筋為 HPB235（Q235）、HRB335（20MnSi），基礎(chǔ)混凝土保護(hù)層：承臺(tái)為 70 mm，其它為 40 mm。

1.3 房屋周邊外露缺陷檢查

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該房屋周邊進(jìn)行缺陷檢查，經(jīng)檢查，該房屋東西山墻近墻體根部多處存在空洞缺陷，具體檢查結(jié)果如表 1 所示，實(shí)況如圖 1～3 所示。

表1 房屋周邊缺陷檢查情況匯總表

圖1 東側(cè)墻體根部土體空洞缺陷

圖2 1/（B-E）軸墻體西側(cè)根部土體空洞缺陷 I

圖3 1/（B-E）軸墻體西側(cè)根部土體空洞缺陷 II

1.4 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

考慮到該房屋東西山墻近墻體根部多處存在空洞缺陷，現(xiàn)場(chǎng)采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)房屋周邊沒(méi)有外露缺陷的位置下方進(jìn)行探查，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)測(cè)線布置如圖 4 所示。

圖4 測(cè)線布置圖（單位：mm）

地質(zhì)雷達(dá)由主機(jī)、天線和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等幾部分組成。根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性，電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，當(dāng)遇到存在電性差異的目標(biāo)體，如空洞、分界面等時(shí)，電磁波發(fā)生反射，返回到地面時(shí)由接收天線接收。在對(duì)接收天線接收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達(dá)波形、強(qiáng)度、雙程時(shí)間等參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋周邊缺陷的探查。根據(jù)探測(cè)深度、探測(cè)目標(biāo)體類型及探測(cè)部位的不同，采用 600 MHz 天線進(jìn)行探測(cè)，地質(zhì)雷達(dá)如圖 5 所示。

圖5 地質(zhì)雷達(dá)（600 MHz 天線）

1.5 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果

對(duì)房屋周邊進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，地質(zhì)雷達(dá)圖像剖面是地質(zhì)雷達(dá)資料解釋的基礎(chǔ)，只要探測(cè)下方介質(zhì)中存在電性差異，就可以在雷達(dá)剖面圖中找到相應(yīng)的反射波與之對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰道上的反射波對(duì)比，把不同道上同一個(gè)反射波相同相位連接起來(lái)的對(duì)比線稱為同相軸，雷達(dá)剖面圖的識(shí)別主要是確定具有相同特征的反射波的同相軸。空洞的典型波形一般是由許多拋物線組成的一塊較大區(qū)域，與周圍波形存在明顯差異。具體探測(cè)結(jié)果如表 2 所示，典型雷達(dá)圖像如圖 6、7 所示。

表2 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果匯總表

圖6 L 2 測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)圖像

圖7 L 4 測(cè)線地質(zhì)雷達(dá)圖像

1.6 房屋周邊缺陷原因分析

經(jīng)分析，造成土體疏松缺陷的主要原因是：回填土中含有垃圾土、淤泥質(zhì)土或含有草根、碎石、雜物等導(dǎo)致回填土密實(shí)度差，同時(shí)，房屋周圍土體回填后未按照規(guī)范要求壓實(shí)，引起回填土沉陷產(chǎn)生空洞或面層下方的疏松缺陷。

1.7 房屋周邊缺陷預(yù)防措施

房屋主體封頂后，周圍土體回填前，應(yīng)對(duì)回填區(qū)域底部的垃圾土、淤泥質(zhì)土、草根、碎石、雜物等清除干凈，回填場(chǎng)地周圍做好排水措施。

對(duì)選用的回填土認(rèn)真把關(guān)，耕土、松土應(yīng)經(jīng)過(guò)處理后回填；回填應(yīng)分層進(jìn)行，并逐層夯壓密實(shí)，每層鋪土的厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、密實(shí)度要求和機(jī)具性能確定。當(dāng)采用小型機(jī)具夯實(shí)時(shí)，填土厚度不宜過(guò)厚，每層壓實(shí)，打夯前先平整填土，再使用打夯機(jī)依次夯打，均勻且不留空隙。打夯時(shí)要按照某一方向進(jìn)行，一夯壓半夯，夯夯相連，分層夯打。

通過(guò)以上防范措施，可以減少或消除房屋周邊空洞、下方疏松及塌陷問(wèn)題。

2 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對(duì)房屋周邊沒(méi)有外露缺陷的位置進(jìn)行了探測(cè)，經(jīng)探測(cè)，部分區(qū)域存在脫空、疏松缺陷。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)具有快速、無(wú)損、連續(xù)檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果直觀等特點(diǎn)，該方法的普遍應(yīng)用對(duì)分析房屋周邊塌陷問(wèn)題提供了一個(gè)好的解決方法。

結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對(duì)房屋周邊的開(kāi)裂、空洞、塌陷缺陷問(wèn)題進(jìn)行分析定性，對(duì)處理這類問(wèn)題提供了一個(gè)科學(xué)快速的檢測(cè)手段，有效地解決了此類棘手問(wèn)題，化解社會(huì)矛盾，為房屋周邊塌陷處理提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。Q