用于地墙缺陷检测方法试验的地下连续墙模型

摘要

本发明属于岩土工程检测与测试领域，具体涉及一种用于地墙缺陷检测方法试验的地下连续墙模型，其特征在于所述地下连续墙模型由至少四面首、尾相连的钢筋混凝土墙体构成，分别为第一面墙体、第二面墙体、第三面墙体和第四面墙体，位于四面所述墙体的相连处内部插设有竖向的PVC测管，每面所述墙体中至少具有两根间隔一定距离的竖向钢测管以及一个横向贯穿所述墙体的空洞；在四面所述墙体中，至少二面所述墙体的厚度不同，且该至少二面所述墙体中具有缺陷块。本发明的优点是，地下连续墙模型上设置的墙身缺陷块和空洞涵盖面广，具有代表性，可适用于多种检测方法试验，验证每种检测方法的可行性、有效性和分辨率。

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程检测与测试领域，具体涉及一种用于开展地墙缺陷检测方法有效性试验的地下连续墙模型。

背景技术

基坑工程围护是地下工程建设基坑开挖过程中较常用的一项技术。在软土地区，地下连续墙是深大基坑工程常用的一种围护结构。地下连续墙作为基坑围护结构优点多、应用广，但由于其施工技术比较复杂，工序环节较多，再加上地质情况多变，施工中偷工减料、地下水等诸多不可预见的不利因素将在很大程度上会影响到地下连续墙的实体质量，如，出现空洞、夹泥、裂缝、离析以及围护体长度不足等严重质量隐患，导致地墙在基坑开挖中出现渗漏水、支撑开裂、流沙甚至基坑塌陷等严重事件，严重影响到基坑本身的安全及周边地铁、隧道等周边环境、建（构）筑物的安全，造成巨大的经济损失，严重时甚至引发社会矛盾。因此迫切需要研究切实可行的检测技术来解决地下连续墙缺陷部位的检测问题，使相关方面有足够的时间、有的放矢地进行风险预控和加固。

然而，目前国内关于地下连续墙缺陷的检测技术尚缺乏系统性研究，尚未形成一套完整、有效的地墙缺陷检测方法。为了系统地研究地墙缺陷的检测技术，需要开展大量现场检测方法的有效性试验。为了开展上述方法试验，需要在自然环境下建立一定比例的地下连续墙模型，并在墙内设立若干已知的空洞、夹泥、离析等常见地墙缺陷和测孔，以便于在模型上开展各种针对性的方法试验。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于地墙缺陷检测方法试验的地下连续墙模型，该地下连续墙模型按照实际工程中地下连续墙的结构、尺寸和常见的缺陷块、空洞类型，在自然环境下建立一定比例的地下连续墙模型以满足多种现场方法试验的需要。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于地墙缺陷检测方法试验的地下连续墙模型，其特征在于所述地下连续墙模型由至少四面首、尾相连的钢筋混凝土墙体构成，分别为第一面墙体、第二面墙体、第三面墙体和第四面墙体，位于四面所述墙体的相连处内部插设有竖向的PVC测管，每面所述墙体中至少具有两根间隔一定距离的竖向钢测管以及一个横向贯穿所述墙体的空洞；在四面所述墙体中，至少二面所述墙体的厚度不同，且该至少二面所述墙体中具有缺陷块；在四面所述墙体中，至少二面所述墙体的厚度相同，且该至少二面所述墙体中所具有的竖向钢测管的数量不同。

所述PVC测管的长度与所述墙体的高度相等，沿所述PVC测管自上而下间隔设置有若干贯穿其管壁的小孔。

位于不同墙体的所述空洞的截面尺寸互不相同。

在所述第一面墙体中，所述缺陷块的数量为四个，所述空洞的数量为一个，所述钢测管的数量为两根，所述缺陷块和空洞自上而下间隔分布，所述钢测管以对称关系分布于所述缺陷块的两侧。

四个所述缺陷块分别为夹泥量100%、夹泥量30%、100%砂和100%骨料的长方体块。

在所述第二面墙体中，所述空洞的数量为一个，位于所述第二面墙体的中心点处，所述钢测管的数量为两根，且以对称关系分布于所述空洞的两侧，其中所述空洞为贯穿所述第二面墙体的长方体腔。

在所述第三面墙体中，所述空洞的数量为一个，所述钢测管的数量为五根，其中两根位于所述空洞的一侧，剩余的三根位于所述空洞的另一侧；其中所述空洞为贯穿所述第三面墙体的长方体腔。

在所述第四面墙体中，所述缺陷块和空洞的数量均为一个，两者位于同一高度，所述钢测管的数量为两根，且以对称关系分布于所述缺陷块和空洞的两侧；其中所述缺陷块为夹泥量30%的混凝土立方体，所述空洞为贯穿所述第四面墙体的长方体腔。

所述钢测管的长度与所述墙体的高度相等。

本发明的优点是：

1）本地下连续墙模型设置的不同种类的墙身缺陷块和空洞，基本涵盖了目前工程中地下连续墙墙身中可能出现的主要缺陷类型，设置的缺陷类型具有代表性；

2）通过在墙身不同位置设置不同类型的缺陷块、空洞、不同材质和不同间距的测管，使得本地下连续墙模型可适用于开展包括超声波法、声波CT法、电阻率CT法和电流场法等多种检测方法试验，验证每种检测方法的可行性、有效性和分辨率，且每种检测方法试验开展较为方便；

3）对于同一种检测方法，本地下连续墙模型可进行不同装置、不同工作方式的检测试验，丰富现场检测手段。

附图说明

图1为本发明中地下连续墙模型的平面示意图；

图2为本发明中第一面墙体的纵剖面图；

图3为本发明中第二面墙体的纵剖面图；

图4为本发明中第三面墙体的纵剖面图；

图5为本发明中第四面墙体的纵剖面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中标记1-25分别为：第一面墙体1、第二面墙体2、第三面墙体3、第四面墙体4、PVC测管5、PVC测管6、PVC测管7、PVC测管8、空洞9、缺陷块10、缺陷块10a、缺陷块10b、缺陷块10c、缺陷块10d、钢测管11、钢测管12、钢测管13、钢测管14、空洞15、钢测管16、钢测管17、钢测管18、钢测管19、空洞20、钢测管21、钢测管22、缺陷块23、空洞24、钢测管25。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种地下连续墙模型，用于开展地下连续墙缺陷检测方法的有效性试验，该模型由四面钢筋混凝土墙体首、尾相连围成一个独立空间，形成一个基坑，四面墙体具体为第一面墙体1、第二面墙体2、第三面墙体3和第四面墙体4。围成的基坑内尺寸为5m（长）×3m（宽）×4m（深），其中第一面墙体1的厚度为70cm，剩余三面墙体的厚度均为35cm，墙体深度均为4m，采用的砼强度为C30。

如图1-4所示，在地下连续墙模型的四个墙角处分别设置有PVC测管5、PVC测管6、PVC测管7和PVC测管8，PVC钢管，各PVC测管竖向插设于墙体内部，直径为7.5cm，长度为4m，从墙顶至墙尾，管底封闭，前述的墙角具体为第一面墙体1、第二面墙体2、第三面墙体3以及第四面墙体4的端部相接处。各PVC测管从上至下，以0.1m为间隔在每个截面上均匀布置4个直径约为1～2mm贯穿PVC测管管壁的小孔。

如图1、2所示，第一面墙体1的竖向中心线上设置有缺陷块10和空洞9，即从距墙顶0.5m处开始，自上而下，在墙身以0.5m的中心间距依次设置缺陷块10a、缺陷块10b、缺陷块10c、缺陷块10d和空洞9，其中缺陷块10a、缺陷块10b、缺陷块10c、缺陷块10d分别为纯夹泥（100%泥）、夹泥量为30%、离析（100%砂）和离析（100%骨料）的长方体，各长方体（即缺陷块10）设置于墙体内部且与墙壁面垂直，不贯通连续墙，其两端面的截面尺寸为30cm×30cm，两端面均距墙体外侧10cm，长方体的长度为50cm，空洞9垂直贯通墙体，其截面尺寸为30cm×20cm。在缺陷块10的两侧对称设置有两根竖向的钢测管11和12，钢测管11和钢测管12之间相距3m，钢测管的直径为5cm，长度为4m，从墙顶至墙尾，管底封闭。

如图1、3所示，第二面墙体2的中心点处，即距墙顶2m处，设置有贯穿墙体的空洞15，空洞15的截面尺寸为20cm×20cm，垂直贯通连续墙。在缺陷块15所在的竖向线两侧对称设置有两根竖向的钢测管13和14，钢测管11和钢测管12之间相距2m，钢测管的直径为5cm，长度为4m，从墙顶至墙尾，管底封闭。

如图1、4所示，第三面墙体3的中部区域，距墙顶2m处设置有贯穿墙体的空洞20，垂直贯通连续墙。在空洞20的一侧设置有钢测管16和17，另一侧设置有钢测管18、19和20，各钢测管之间的间距为1m，钢测管的直径为5cm，长度为4m，从墙顶至墙尾，管底封闭。

如图1、5所示，第四面墙体4 的中部区域分别设置有缺陷块23和空洞24，两者设置于同一高度，距墙顶2m处。缺陷块23为一夹泥量为30%的混凝土立方体，边长为25cm，平行设置在墙身内部，不贯通连续墙，立方体两端面距墙外侧各5cm；空洞24的截面尺寸为15cm×15cm，垂直贯通连续墙。在墙体的两侧区域分别设置内径为5cm的钢测管22和钢测管25，钢测管的长度为4m，从墙顶至墙尾，管底封闭。

模型中，每面墙体上设置的缺陷块、空洞、钢测管和PVC测管的中心均位于墙身的纵轴线上。

如图1-4所示，上述的地下连续墙模型的具体制作步骤如下：

①先在地面开挖一长7m，宽5m，深1m的方形浅坑，将表面杂填土清理完毕；

②在开挖好的坑内原状上，按照设计的模型尺寸，扎好四面墙墙身的钢筋；

③在扎好的墙身钢筋内，按照设计的墙身缺陷块、空洞、测孔的种类和位置，将预制好的缺陷块体、钢测管和PVC测管固定在相应的位置上；

④在上述固定好缺陷块体和测管的墙身钢筋内外两侧，按照设计模型的墙体宽度固定好木模板；

⑤在固定好木模板的墙身内浇注混凝土；

⑥待浇筑的混凝土墙身强度达到80%以上，拆除木模板，采用沉井法进行下沉施工，将预制的墙体下沉到设计的深度，使墙顶面与自然地面齐平；

⑦沉井到位后，为了现场试验需要，在坑内、坑外回填土，坑外回填至自然地面齐平，坑内回填至自然地面下深1m位置。

本实施例中，在地下连续墙模型中设置缺陷块、空洞、钢测管以及PVC测管的目的为：

（1）在墙体上设置不同类型的墙身缺陷块，如纯夹泥、部分夹泥、离析（100%砂）和离析（100%骨料）的目的是模拟工程中地下连续墙墙身中可能出现的主要缺陷类型，进而在墙身上采用超声波法、声波CT法、电阻率CT法对上述缺陷进行不同装置、不同方式的检测试验，以验证采用上述方法对不同类型缺陷进行检测的有效性。

2）在墙体上设置不同尺寸和形状的空洞的目的一方面是在墙身上采用超声波法、声波CT法、电阻率CT法对上述空洞采用不同装置、不同方式的检测试验，以验证采用上述方法对地下连续墙空洞缺陷进行检测的有效性，同时不同尺寸的空洞模型可以检验每种检测方法的分辨率；另一方面是在连续墙内、外侧采用电流场法进行检测，以验证该检测方法对连续墙空洞缺陷检测的有效性和分辨率。

3）在墙体上设置钢测管的目的主要是用于超声波法、声波CT法检测工作开展时，放置超声波、声波CT的发射和接收探头。

4）在墙上设置PVC管的目的主要是用于电阻率CT法检测工作开展时，放置电阻率CT的发射和接收探头。

在本实施例中，利用该地下连续墙模型进行地墙缺陷检测方法有效性试验的内容为：a. 可以在墙身上开展包括超声波法、声波CT法、电阻率CT法等多种检测方法试验，以验证每种检测方法对不同墙身缺陷块和空洞的检测有效性和分辨率；b. 可以在连续墙身内、外侧开展多种工作方式的电流场法检测试验，包括地面激发——地面接收、井中激发——地面接收、地面激发——井中接收、井中激发——井中接收，以验证每种工作方式对不同墙身缺陷块和空洞的检测有效性和分辨率。

本实施例中的地下连续墙模型的优势在于：

1）本地下连续墙模型设置的不同种类的墙身缺陷块和空洞，基本涵盖了目前工程中地下连续墙墙身中可能出现的主要缺陷块类型，设置的缺陷块类型具有代表性；

2）通过在墙身不同位置设置不同类型的缺陷块、空洞、不同材质和不同间距的测管，使得本地下连续墙模型可适用于开展包括超声波法、声波CT法、电阻率CT法和电流场法等多种检测方法试验，验证每种检测方法的可行性、有效性和分辨率，且每种检测方法试验开展较为方便；

3）对于同一种检测方法，本地下连续墙模型可进行不同装置、不同工作方式的检测试验，丰富现场检测手段。