La raffinerie du Texas, sachant qu'il y avait un risque élevé de vides compte tenu des conditions du sol dans leur région, a utilisé le GPR pour rechercher les vides avant de commencer un projet de construction où des grues lourdes seraient utilisées. GPR a fourni une carte souterraine des risques sous la surface.
Défis
Partout dans le monde, il existe de nombreuses régions géographiques où les propriétés du sol peuvent faire des ravages sur les structures artificielles. Lorsque le sol sous-jacent soulève (se dilate) ou s'affaisse (se contracte), les fondations structurelles peuvent se déplacer ou être endommagées. L'une de ces zones géographiques est la région de la côte du golfe aux États-Unis. Le sol est sujet à un affaissement important.
Pour réduire cet impact, il est courant d'utiliser des pieux en béton dans le cadre de la construction des fondations. Ces pieux sont enfoncés jusqu'à 80 pieds dans le sol pour transférer la charge du sol directement sous la fondation (qui est plus susceptible de s'affaisser) vers le sol plus profond ou le substrat rocheux qui fournit une capacité portante suffisante pour la structure.
Lorsque les projets de rénovation de structures existantes nécessitent l'utilisation d'équipements lourds, tels que des grues, des précautions doivent être prises pour que la structure puisse supporter ces machines. Pour des raisons de sécurité et pour minimiser les dommages structurels, il est maintenant devenu une pratique courante au Texas de vérifier les vides et / ou les zones de sol faible sous la structure avant d'installer de la machinerie lourde.
L'utilisation du GPR est un moyen efficace de détecter les vides sous les fondations en béton. Dans cette étude de cas, la raffinerie de Port Arthur au Texas prévoyait une construction supplémentaire sur son site. Ils avaient un certain nombre de zones où ils avaient besoin de placer des grues pour aider à la construction. Bien qu'il n'y ait eu aucune fissure visible ou preuve de déplacement dans les fondations, ils voulaient avoir l'assurance qu'ils fonctionnaient sur un terrain solide avant de continuer et ont embauché Tolunay-Wong Engineers, Inc. pour effectuer des levés GPR sur les fondations.
Solution
Tolunay-Wong a utilisé un NOGGIN® 500 SmartCart® pour numériser 9 zones distinctes. Sur une dalle de béton en particulier, ils ont trouvé un résultat surprenant. Au cours de la collecte des données, ils ont remarqué des anomalies dans les données de ligne, comme le montre la figure 1. Ils ont reconnu la réponse régulière des barres d'armature de la dalle de béton, à 0.6 pied de profondeur. Mais juste en dessous de la dalle, il y avait des réflecteurs de grande amplitude apparaissant à intervalles sous la dalle de béton. Cela indique un changement soudain des propriétés sous la dalle - mais qu'est-ce que cela signifie? Était-ce la frontière entre le béton et le sol natif ou autre chose? Montrait-il les pieux qui faisaient partie de la fondation? Pour obtenir une image plus claire, une grille de 55 x 30 pieds a été recueillie sur la dalle.
Après le traitement de la grille, les barres d'armature dans la dalle de béton étaient clairement visibles dans la tranche de 0.6 pied de profondeur (figure 2). Un découpage plus profond a révélé à nouveau, plus clairement, le modèle régulier de réflecteurs de haute amplitude, comme le montre la tranche de profondeur de 1 pied (figure 3). Lors de l'analyse initiale, on pensait que les zones de forte amplitude (zones rouges sur la figure 3) pouvaient être les pieux de support et que les limites béton-sol étaient les zones de moindre amplitude. La seule façon de savoir avec certitude était de forer et de recueillir des informations sur la vérité terrain. Lors du forage, des vides ont été découverts sous la dalle de béton qui coïncidaient avec les réponses GPR de haute amplitude - les réflexions provenaient des vides (une frontière béton-air)! Les réponses d'amplitude inférieure étaient de la dalle de béton à la limite du pieu en béton. L'enquête sur la grille GPR a montré que toute la structure était soutenue uniquement par les pieux, et que tout le sol sous-jacent s'était affaissé sous la dalle. Le forage a confirmé que les vides avaient une étendue verticale allant jusqu'à 1.5 pied.
modèle de l'armature dans la dalle de béton.
Résultats
Une fois l'étendue des vides connue, les vides ont été comblés pour solidifier la fondation. Le site était alors prêt pour le projet de construction et l'équipement de levage lourd a été installé en toute sécurité.
Ceci est un exemple de la façon dont les regards peuvent être trompeurs - il n'y avait aucune preuve physique de problèmes avec la fondation en béton; cependant, si de l'équipement lourd avait été installé sans effectuer une analyse GPR de diligence raisonnable, des problèmes majeurs de stabilité de la base auraient pu s'ensuivre.
Le fort changement de propriétés entre le béton et l'air (changement de permittivité relative de 9 à 1) signifie que les vides apparaissent comme de fortes réflexions dans les données GPR.
Les pieux en béton et le sol en béton ont des propriétés similaires et produisent ainsi une réflexion faible ou nulle là où la dalle était en contact avec les pieux.
Avec une analyse GPR rapide pour déterminer les zones anormales et un ou plusieurs cœurs dans ces zones à la vérité terrain, vous pouvez créer une image du sous-sol.
GPR fournit une méthode sûre et rentable pour rechercher sous la surface les vides et confirmer que vous disposez d'une base solide pour de nombreuses applications - de la construction aux inspections des pistes en passant par l'entretien des routes.
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