物探技術(shù)在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用

■　車海清

（核工業(yè)二九〇研究所廣東韶關(guān)512000）

物探技術(shù)在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用

■車海清

（核工業(yè)二九〇研究所廣東韶關(guān)512000）

本文主要針對物探技術(shù)在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用展開了探討，對磁測法、充電法和瞬變電磁法作了詳細的闡述，并結(jié)合具體的實例作了系統(tǒng)的分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

物探技術(shù)灌注樁鋼筋籠長度檢測

0　引言

隨著我國施工建設(shè)的快速發(fā)展，灌注樁在橋梁、高層建筑等工程中得到了越來越廣泛的應用。但是在實際的工程施工中，仍然存在著施工問題，灌注樁鋼筋籠長度不符合要求就是其中之一。而如何有效的解決灌注樁鋼筋籠長度不符合要求的問題，是如今施工方所要解決的問題。基于此，本文就物探技術(shù)在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用進行了探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1　磁測法

磁測法是采用樁中或樁周鉆孔，通過下放的磁探頭，測量深度方向的垂直磁場分量，以判斷鋼筋籠長度的一種磁法勘探方法。灌注樁鋼筋籠屬于鐵磁性物質(zhì)，與混凝土及樁周巖土存在很大的磁性差異，安置鋼筋籠前，該處地磁場為地球中心偶極子所引起的磁場、大陸磁場以及外磁場的總和。而鋼筋籠在地磁場中，由于磁化作用而產(chǎn)生磁感應強度，在其周圍產(chǎn)生磁異常。實際情況來講，由于鋼筋籠磁化后的磁力線與地磁磁力線同向或反向，會造成局部磁場的增強或減弱。因此，由鋼筋籠引起的磁異常有時以正異常為主，有時以負異常為主。假設(shè)鋼筋籠主筋為無限長線狀體，在與其平行方向上，可推導出一根主筋的磁感應強度Z公式為:

其中，B⊥為垂直方向地磁場強度;k為主筋的磁化率;S為主筋橫截面面積;L為測點與主筋的垂直距離。假設(shè)有效磁化傾角為90°。對于有限長鋼筋籠中的主筋，可以用有限元積分近似計算其磁感應強度。沿主筋方向，磁感應強度為定值，所以磁梯度值為零。

在鋼筋籠底端與弱磁性混凝土的界面處，實測磁感應強度存在較大變化，表現(xiàn)為垂直磁場分量曲線出現(xiàn)拐點的同時，磁梯度曲線出現(xiàn)極值點，超過界面再往下逐漸變成背景磁場值(見圖1)。因此，當灌注樁鋼筋籠周圍無其他鐵磁性體干擾時，通過測量地球磁場在鋼筋籠內(nèi)/附近的變化，能夠準確直觀地反映灌注樁內(nèi)鋼筋籠的埋設(shè)長度。

圖1　磁測法檢測示意圖及理論曲線

2　充電法

充電法是一種向鋼筋籠充電，然后通過觀測其充電場的空間分布來判斷鋼筋籠深度的電法勘探方法。鋼筋籠區(qū)別于混凝土及樁周巖土，可視為電阻率為零的理想導電體。將供電電極A與樁頂暴露的鋼筋連接，負極B在遠離測區(qū)處接地。供電后，電流將遍及整個鋼筋籠，然后垂直于導體表面流向周圍介質(zhì)。電流在理想導體內(nèi)流過時，不產(chǎn)生電位降，導體內(nèi)電位處處相等。將觀測電極N連接在暴露的鋼筋上，觀測電極M在樁旁鉆孔內(nèi)移動，實時測量MN之間的電位差。鋼筋籠底界面處是導電性有明顯差異的介質(zhì)分層，必然存在著電位降。通過觀測深度—電位曲線上的拐點以及相應的極值點曲線，可以有效檢測鋼筋籠的長度。

3　瞬變電磁法

瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質(zhì)中引起的二次感應渦流場，從而探測介質(zhì)電阻率的一種方法。由于鋼筋籠是良導體，相比樁周巖土、樁身混凝土，具有明顯的電性差異。一次場在通過鋼筋籠時，具有較強的瞬變電磁信號，通過接收線框觀測沿深度方向二次場值的變化，可判斷鋼筋籠長度。實際檢測中，通常觀測的是二次場不同延時t對應的感應電壓值E，并用歸一化感應電動勢E(t)/I繪制成多測道剖面曲線圖，I為發(fā)送電流。

將由接收線框和發(fā)射線框組成的探頭沿樁旁鉆孔勻速提升或下放，在鋼筋籠底界面處，介質(zhì)電阻率值明顯發(fā)生變化，二次場不同延時t對應的感應電動勢將發(fā)生明顯跳變，根據(jù)跳變位置，可判斷鋼筋籠長度。

4　應用分析

以上三種灌注樁鋼筋籠長度檢測方法都是采用樁周或樁中鉆孔，通過觀測沿深度方向變化的信號曲線判斷鋼筋籠的長度。然而，就目前來說:

（1）充電法要求樁頂鋼筋籠必須暴露，對于承臺已經(jīng)建好的檢測項目，該方法并不可行。

（2）井中瞬變電磁法，檢測精度高，觀測曲線異常明顯，易識別，是一種值得推廣的鋼筋籠長度檢測方法。然而，國內(nèi)雖已研制出了瞬變電磁儀，但儀器較笨重，價格也比較高，需要加快定型，投產(chǎn)于市場。

（3）井中磁測法為目前應用最廣泛的鋼筋籠長度檢測方法。檢測儀器輕便，工作效率高，價格也比較便宜。但磁異常有時比較復雜，需要有經(jīng)驗的檢測人員進行判斷。

5　磁測法工程應用

5.1現(xiàn)場工作方法

檢測前將鉆孔設(shè)置在距灌注樁外側(cè)邊緣不大于0.5m的位置，且保證鉆孔中心線平行于樁身中心線，鉆孔深度要求比鋼筋籠底設(shè)計深度深3m以上。檢測時要求樁中或樁周除鋼筋籠以外無連續(xù)鐵磁性物質(zhì)干擾。將磁探頭置入鉆孔中，自下而上或自上而下等間距逐點采樣，實時記錄鉆孔方向不同深度的磁場參數(shù)值，計算并繪制深度—垂直磁場分量曲線以及深度—磁梯度曲線。根據(jù)實測曲線特征，以確定鋼筋籠的長度。

5.2工程實例分析

某住宅項目，地下車庫樁基施工采用鉆孔灌注樁，樁型尺寸為0.80×28.00m，設(shè)計鋼筋籠籠長19.00m。圖2為25號樁鋼筋籠長度磁法測試結(jié)果，測試起點深度為32.00m。在L=2.20m位置，垂直磁場曲線出現(xiàn)拐點對應磁梯度曲線出現(xiàn)極值點，判斷為鋼筋籠頂界面到現(xiàn)地坪的距離。在L=18.20m的位置有明顯拐點，同時磁梯度曲線出現(xiàn)極值點。再往深處，垂直磁場曲線均勻、平穩(wěn)，趨于背景磁場值，再無明顯拐點出現(xiàn)，斷定鋼筋籠底界面深度為18.20m。綜合分析判斷，鋼筋籠長度為16.00m。

圖2　25號樁鋼筋籠長度檢測結(jié)果

圖3　4號樁鋼筋籠長度檢測結(jié)果

某區(qū)某高速公路項目，樁基施工采用鉆孔灌注樁，樁型尺寸為φ1.00×38.00m，設(shè)計籠長為26.00m。圖3為該項目4號樁鋼筋籠長度檢測結(jié)果，測試起點深度為43.00m。

在L=2.50m和L=4.20m的位置，實測垂直磁場分量曲線分別出現(xiàn)明顯拐點，同時，磁梯度曲線出現(xiàn)極值點。由于鋼筋籠頂界面之上為1.8m厚的配筋承臺，承臺上方覆蓋了2m多厚的回填土層。因此，判斷L=4.20m位置為鋼筋籠頂界面到現(xiàn)地坪的距離。在

L=30.20m的位置垂直磁場分量曲線出現(xiàn)明顯拐點，同時磁梯度曲線出現(xiàn)極值點。隨后，垂直磁場曲線均勻、平穩(wěn)，趨于背景磁場值，梯度曲線無明顯極值點出現(xiàn)，斷定鋼筋籠底界面深度為30.20m。綜合分析判斷，鋼筋籠長度為26.00m。

6　結(jié)論及展望

灌注樁的應用在如今橋梁、高層建筑等工程的施工中逐漸廣泛起來，但是仍然還是存在著一定的施工問題。綜上所述，本文通過結(jié)合具體的工程實例，對物探技術(shù)在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用進行了探討，為磁測法、充電法和瞬變電磁法的應用提供參考。

[1]李清華.磁法在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用[J].福建地質(zhì).2014（02）.

[2]劉全忠、湯兆文、陳軍、趙永輝.混凝土灌注樁鋼筋籠長度的綜合檢測與分析[J].工業(yè)建筑.2010（S1）.

[TU761.6][文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-329-1