基于地质雷达技术的房屋周边缺陷探查

刘金龙，袁小军，吴一帆，谭海亮

（1.江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏 南京 210033；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

20 世纪 90 年代至今，中国的建筑行业迅速发展，产值规模不断扩大，房地产行业不仅成为了中国经济的支柱，也改变着无数中国人的生活与命运。然而在大规模房屋建设的同时，也一直存在着一些工程质量问题，例如房屋周边开裂、空洞，严重时房屋周边还会出现塌陷，这些问题影响着人们的居住生活，同时还会引起一系列的连锁反应，例如通讯设施、输水装置等基础设施的损坏和中断，影响了房屋的使用功能，严重时还会引起一定的社会恐慌，造成不良社会影响。因此，我们有必要对这类问题进行调查、检测，分析产生的原因并制定相关防治对策进行预防。

地质雷达技术是近年来迅速发展起来的一种无损检测技术，具有快速、无损、连续检测、检测结果直观等特点，该方法已经越来越广泛地应用于建设工程的各个领域［1-5］。该方法可实现对房屋周边进行快速普查，普查结果直观可靠，并可为后续处理提供科学的依据。

1 房屋周边缺陷探查

1.1 房屋设计概况

某房屋主体为六层框架结构（另有一阁楼），底层为车库，二层及二层以上为住宅，抗震等级为三级，房屋总高度为 20.100 m。本工程设计合理使用年限为 50 年，结构安全等级为二级，荷载设计基准期为 50 年。本地区地震基本烈度为 7 度，按 7 度抗震设防，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第一组，抗震设防类别为丙类。抗震措施七度，地震作用七度。基本风压为 0.40 kN/m2，地面粗糙度 B 类，基本雪压为 0.40 kN/m2。活荷载标准值：卧室、客厅为 2.0 kN/m2，不上人屋面为 0.5 kN/m2，露台为 2.0 kN/m2，楼梯为 2.5 kN/m2，厨房、卫生间、阳台为 2.5 kN/m2。±0.000 以上外墙及分户墙采用 240 mm 厚 MU10 混凝土空心砌块，容重为 1 000 kg/m3。±0.000 以上内墙体采用 200（120）mm 厚 MU5 混凝土加气块，容重 800 kg/m3。女儿墙采用 240 mm 厚 MU10 混凝土空心砌块，容重为 1 000 kg/m3，用 M7.5 混合砂浆砌筑。框架柱、框架梁、非框架梁、 板混凝土强度等级均为 C25。混凝土环境类别：±0.000 以上为一类。一般梁、柱、墙、板保护层：梁为 25 mm，柱为 30 mm，板为 20 mm。钢筋为HPB235 级钢（A）、HRB335 级钢（B）、HRB400 级钢（C）。

1.2 房屋基础设计概况

该房屋基础采用柱下薄壁管桩基础，室内标高±0.000 相当于地质报告中 BM= -0.850 m 处，桩顶标高为 -1.650 m。桩基设计等级为二级，安全等级为二级。建筑场地类别为Ⅲ类，基础设计等级为丙级。桩基设计等级为二级，基础回填土压实系数为 0.97。混凝土管桩桩径为 400 mm，单桩承载力极限值为 1 300 kN，单桩承载力特征值为 650 kN，单桩承载力设计值为780 kN。以⑦层粉质黏土为桩端持力层，桩端进入⑦层土2 000 mm 以上。基础部分混凝土强度等级：底板、基础梁、承台、混凝土外墙均为 C25，基础垫层为 C10。钢筋为 HPB235（Q235）、HRB335（20MnSi），基础混凝土保护层：承台为 70 mm，其它为 40 mm。

1.3 房屋周边外露缺陷检查

现场对该房屋周边进行缺陷检查，经检查，该房屋东西山墙近墙体根部多处存在空洞缺陷，具体检查结果如表 1 所示，实况如图 1～3 所示。

表1 房屋周边缺陷检查情况汇总表

图1 东侧墙体根部土体空洞缺陷

图2 1/（B-E）轴墙体西侧根部土体空洞缺陷 I

图3 1/（B-E）轴墙体西侧根部土体空洞缺陷 II

1.4 地质雷达探测

考虑到该房屋东西山墙近墙体根部多处存在空洞缺陷，现场采用地质雷达对房屋周边没有外露缺陷的位置下方进行探查，现场检测测线布置如图 4 所示。

图4 测线布置图（单位：mm）

地质雷达由主机、天线和数据采集系统等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，电磁波在介质中传播时，当遇到存在电性差异的目标体，如空洞、分界面等时，电磁波发生反射，返回到地面时由接收天线接收。在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、双程时间等参数，可实现对房屋周边缺陷的探查。根据探测深度、探测目标体类型及探测部位的不同，采用 600 MHz 天线进行探测，地质雷达如图 5 所示。

图5 地质雷达（600 MHz 天线）

1.5 地质雷达探测结果

对房屋周边进行地质雷达探测，地质雷达图像剖面是地质雷达资料解释的基础，只要探测下方介质中存在电性差异，就可以在雷达剖面图中找到相应的反射波与之对应。根据相邻道上的反射波对比，把不同道上同一个反射波相同相位连接起来的对比线称为同相轴，雷达剖面图的识别主要是确定具有相同特征的反射波的同相轴。空洞的典型波形一般是由许多抛物线组成的一块较大区域，与周围波形存在明显差异。具体探测结果如表 2 所示，典型雷达图像如图 6、7 所示。

表2 地质雷达探测结果汇总表

图6 L 2 测线地质雷达图像

图7 L 4 测线地质雷达图像

1.6 房屋周边缺陷原因分析

经分析，造成土体疏松缺陷的主要原因是：回填土中含有垃圾土、淤泥质土或含有草根、碎石、杂物等导致回填土密实度差，同时，房屋周围土体回填后未按照规范要求压实，引起回填土沉陷产生空洞或面层下方的疏松缺陷。

1.7 房屋周边缺陷预防措施

房屋主体封顶后，周围土体回填前，应对回填区域底部的垃圾土、淤泥质土、草根、碎石、杂物等清除干净，回填场地周围做好排水措施。

对选用的回填土认真把关，耕土、松土应经过处理后回填；回填应分层进行，并逐层夯压密实，每层铺土的厚度应根据土质、密实度要求和机具性能确定。当采用小型机具夯实时，填土厚度不宜过厚，每层压实，打夯前先平整填土，再使用打夯机依次夯打，均匀且不留空隙。打夯时要按照某一方向进行，一夯压半夯，夯夯相连，分层夯打。

通过以上防范措施，可以减少或消除房屋周边空洞、下方疏松及塌陷问题。

2 结语

本文运用地质雷达技术对房屋周边没有外露缺陷的位置进行了探测，经探测，部分区域存在脱空、疏松缺陷。地质雷达技术具有快速、无损、连续检测、检测结果直观等特点，该方法的普遍应用对分析房屋周边塌陷问题提供了一个好的解决方法。

结合地质雷达技术对房屋周边的开裂、空洞、塌陷缺陷问题进行分析定性，对处理这类问题提供了一个科学快速的检测手段，有效地解决了此类棘手问题，化解社会矛盾，为房屋周边塌陷处理提供了有力的数据支撑。Q