窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實性檢測方法的研究

黃傳寶

（福建省龍巖市建設工程質量監督站，福建 龍巖 364000）

1 引言

混凝土模塊磚具有抗剪、耐腐蝕、抗壓、節能環保等優點，尤其是各模塊磚采用凹凸承接結構，能夠形成良好的鎖鍵，在整體性和穩定性上比傳統紅磚更勝一籌。近年來，混凝土模塊磚替代傳統紅磚被廣泛用于窨井井體施工，不僅提高了井體的安全性，還提升了城市的整體形象。

混凝土模塊磚的工程應用已經較為成熟。我國住房和城鄉建設部批準發布了05SS522《混凝土模塊式排水檢查井》和CJJ/T 230—2015《排水工程混凝土模塊砌體結構技術規程》，集合了圓形井、矩形井、跌水井、井蓋、踏步、管線井體接口等內容的詳圖，規范了城鎮排水工程混凝土模塊砌體結構的設計、施工和質量驗收[1，2]。在模塊磚施工質量檢驗方面，圖集和規范主要對模塊磚強度、砌筑砂漿強度、灌芯混凝土強度、配筋、尺寸偏差等試驗方法和抽樣數量進行詳細規定，在灌芯混凝土密實性檢驗方面沒有做出可供參考的依據。

模塊磚內孔尺寸一般較小，若灌芯操作不當或分層高度過高，容易出現混凝土不密實，甚至空洞、蜂窩等情況，嚴重影響井體墻體的整體承載力和抗傾覆能力等。本文提出采用雷達法檢測模塊磚井墻灌芯混凝土密實性，介紹雷達法的基本原理，并以工程實際案例為背景，考察雷達法檢測灌芯混凝土密實性的可行性，為混凝土模塊磚井體灌芯混凝土密實性檢驗提供參考。

2 雷達法介紹

雷達法的核心是利用電磁波在不同介質中的電性差異，通過接收到的不同電磁波繪制雷達圖像。

雷達法用于檢測混凝土密實性的技術已很成熟，包括混凝土路面的密實性、軌道交通地鐵隧道襯砌缺陷、橋梁預應力管道密實性等。劉軍等[3]則將雷達法用于檢測鋼筋混凝土板的鋼筋、孔洞和密實性；徐茂輝等[4]利用探地雷達法對混凝土密實性進行了嘗試性試用，試驗表明，探地雷達對混凝土的密實性檢測是可行的；吳秋霜等[5]利用雷達法探測水泥混凝土路面的板底脫空情況，證明雷達法可有效反映路面脫空的位置和充填情況。

從上述雷達法在混凝土缺陷檢測方面的研究現狀可以看出，雷達法用于檢測混凝土密實性是可行的。但是，已有研究成果尚未涵蓋檢查井井體模塊磚灌芯混凝土密實性檢測方面，因此，有必要建立不同類型的檢查井井體模塊磚灌芯混凝土工況，利用雷達法對灌芯混凝土密實性進行探測，分析雷達法在該領域使用的可行性。

3 試驗室工況

3.1 試驗模型

本次試驗設置2個不同規格的模塊磚砌筑成試驗模型，如圖1所示。砌筑砂漿的強度等級為M5，灌芯混凝土強度等級為C25。模塊磚參數見表1。將不同尺寸規格的塑料球放置在試驗模型中，模擬蜂窩、孔洞等缺陷。

圖1 試驗模型

表1 模塊磚參數

3.2 試驗儀器及步驟

本次試驗采用的地質雷達天線頻率為1 600 MHz，探測雷達型號規格為RIS-K2/TRHF1600。試驗步驟為：（1）根據已知模塊磚厚度進行電磁波速或相對介電常數的標定；（2）每層模塊磚及其磚縫從左向右、分內外側進行掃描；（3）采集波形曲線，并分析。

3.3 試驗數據及分析

每個試驗模型的內外側分別采集7道波形圖譜，共采集了28道圖譜。接下來，選取2道代表性圖譜進行分析。

1）A型試驗模型內側，測試編號X27，其波形圖譜如圖2所示。

圖2 X27波形圖譜

圖2 中，出現Q1～Q4的異常波形，分析如下：

Q1為內側向外側方向0～40 mm，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實情況。觀察試驗模型，該處為2塊模塊磚交接位置，可判斷該接縫處砂漿不飽滿。Q2為內側向外側方向約50 mm，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實情況。與試驗模型對比，可判斷該處為混凝土不密實區域。Q3為內側向外側方向約80 mm處，且位置為該層中部，存在缺陷或不密實情況。根據制作試驗模型的記錄可以發現，該處有預設一顆長短邊分別為55 mm、42 mm的橢球形塑料球，掃描結果與試驗模型的實際情況吻合。Q4為內側向外側方向約100 mm，且位置為該層中部，位置處于Q3缺陷下部。根據雷達法波形圖譜的原理，可以判斷，該處波形是Q3異常波形的多次反射。

2）B型試驗模型內側，測試編號D16，其波形圖譜如圖3所示，波形較為雜亂無序，對應掃描位置為2層模塊磚之間的接縫處，可以判斷接縫位置砂漿不密實，且由內側向外30～100 mm范圍混凝土較不密實。缺陷Q的位置處于該層中部，內側向外側方向約90 mm，根據制作試驗模型的記錄可以發現，該處有預設一顆直徑為38 mm塑料球，掃描結果與試驗模型的實際情況較為吻合。該處缺陷圖譜較不明顯的原因在于，該掃描區間為模塊磚縫之間，磚縫砂漿不密實，干擾較多。

圖3 D16波形圖譜

綜上所述，雷達法用于窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實性檢驗是可行的，但是局限在定性分析，無法精確地進行定量分析，尤其是對孔洞的三維描繪，缺陷具體形態的精確判別等方面都無法給出定量描述。

4 工程實例

4.1 工程概況

本次工程實例選取了2個井，井內徑760 mm，其中，A井采用上述實驗室模型測法，即橫向掃描，B井采用豎向測法。2口井的模塊磚井體厚度均為190 mm。

4.2 試驗結果及分析

1）選取A井2層模塊（A1、A2）磚為例，其波形圖譜分別如圖4、圖5所示。可以發現，該測線方向有1處上下貫通的孔洞，位置距內壁約60 mm。

圖4 A1波形圖譜

圖5 A2波形圖譜

2）選取B井2列模塊磚（B3、B6）為例，如圖6、圖7所示，2列波形圖譜雜亂無序，可以判斷，這2列混凝土不密實。

圖6 B3波形圖譜

圖7 B6波形圖譜

5 結語

通過實驗室模擬工況的試驗比對結果可以發現，雷達法用于檢測窨井井體模塊磚灌芯混凝土密實性是可行的，能夠簡單判斷出灌芯混凝土密實情況。但是該方法局限在定性分析，無法精確地進行定量分析，尤其是對孔洞的三維描繪，缺陷具體形態的精確判別等方面都無法給出定量描述，這需要進一步研究。

采用雷達法對窨井井體進行橫向掃描和豎向掃描的方法在工程實例中得到驗證，效果良好。

建議檢查井相關標準編制時，可考慮將雷達法引入，作為模塊磚灌芯混凝土密實性的檢測方法。在此之前，需要采集大量數據，進而根據波形圖譜對灌芯混凝土密實性進行分級，并提出相應整改措施。