混凝土扫描和探测基础下的空隙
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混凝土扫描和探测基础下的空隙

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得克萨斯州的炼油厂了解到,鉴于其所在地区的土壤条件,存在很高的空洞风险,因此在开始使用重型起重机的建设项目之前,先使用GPR扫描空洞。 GPR提供了地下风险所在的地下地图。

 

挑战

在全世界,有许多地理区域的土壤特性可能会对工程结构造成严重破坏。 当下面的土壤隆起(膨胀)或塌陷(收缩)时,结构基础可能会移动或损坏。 这样的地理区域之一是美国的海湾沿岸地区。 土壤容易沉陷。

为了减少这种影响,通常的做法是将混凝土桩用作基础施工的一部分。 这些桩被打入地面达80英尺,将载荷从地基正下方(更可能下沉)直接转移到更深的土壤或基岩,从而为结构提供足够的承载力。

当对现有建筑物的翻新工程要求使用重型设备(例如起重机)时,必须采取预防措施以确保该建筑物可以支撑该机械。 为了安全并最大程度地减少结构损坏,在安装重型机械之前,检查结构下方的空隙和/或薄弱的土壤区域已成为德克萨斯州的标准做法。

使用GPR是检测混凝土基础下空隙的有效方法。 在此案例研究中,德克萨斯州亚瑟港的炼油厂正计划在其工地上进行其他建设。 他们在许多地方需要放置起重机来协助施工。 尽管没有明显的裂缝或地基发生位移的迹象,但他们仍希望在继续进行之前确保其在坚实的地面上运转,并聘请Tolunay-Wong Engineers,Inc.对地基进行GPR调查。

解决方案

Tolunay-Wong使用了 诺金® 500SmartCart®可以扫描9个单独的区域。 他们在一块特定的混凝土板上发现了令人惊讶的结果。 在数据收集期间,他们注意到生产线数据中存在一些异常,如图1所示。他们认识到混凝土板在0.6英尺深度处的常规钢筋响应。 但是在平板下面,在混凝土平板下面有一定间隔的高振幅反射器出现。 这表明楼板下的特性突然发生变化,但这是什么意思呢? 这是混凝土与原生土壤的界限还是其他? 它显示的是桩基的一部分吗? 为了获得更清晰的图像,在平板上收集了一个55 x 30英尺的网格。

混凝土扫描横截面显示在0.6英尺深度的混凝土板中预期的常规钢筋响应,以及在1英尺深度使令人困惑的高振幅反射器。
图1:
横截面显示在0.6英尺深度的混凝土板中预期的常规钢筋响应,以及在1英尺深度使令人困惑的高振幅反射器。

处理完网格后,在0.6英尺深的切片中,混凝土板中的钢筋清晰可见(图2)。 如图1英尺深度切片所示,更深的切片再次更清晰地显示出高振幅反射镜的规则图案。 经过初步分析,人们认为高振幅区域(图3中的红色区域)可能是支撑桩,而混凝土-土壤​​边界是较低振幅区域。 唯一可以确定的方法是钻取和收集地面真相信息。 钻孔后,在混凝土平板下发现了与高振幅GPR响应相吻合的空隙-反射来自空隙(从混凝土到空气边界)! 较低的振幅响应是从混凝土板到混凝土桩的边界。 GPR网格调查显示,整个结构仅由桩支撑,并且所有下面的土壤均已从板下方沉降。 钻探证实了空隙的垂直范围可达3英尺。

深度切片显示混凝土中钢筋的网格图案
图2:
0.6英尺处的深度切片显示网格
混凝土板中钢筋的样式。
深度切片和横截面的具体GPR数据
图3:
深度切片和横截面(Y11线,约28英尺处),带有标记的桩和空隙。 横截面中的高幅度响应对应于深度切片中的红色区域。

结果

一旦知道了空隙的程度,就填充空隙以固化基础。 然后现场准备好进行建设项目,并安全安装了重型起重设备。

这是外观如何欺骗的一个例子–没有物理证据表明混凝土基础有任何问题。 但是,如果未进行尽职调查GPR扫描而安装了重型设备,则可能会导致主要的基础稳定性问题。

混凝土和空气之间的特性发生了很大的变化(相对介电常数从9变为1),这意味着空隙在GPR数据中表现为强烈的反射。

混凝土桩和混凝土地板具有相似的特性,因此在平板与桩接触的地方不会产生弱反射或没有反射。

通过快速GPR扫描来确定异常区域以及这些区域中的一个或多个岩心到地面,可以创建地下图片。

GPR提供了一种安全且经济高效的方法,可以在表面下方查找空隙,并确认您具有从建筑到跑道检查再到道路维护的许多应用的坚实基础。

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