磁測井法在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應用

徐以艷,楊 榕

(湖北交通職業技術學院 公路與軌道學院,湖北 武漢 430079)

隨著我國工程建設的高速發展,灌注樁在實際工程中應用非常普遍,而鋼筋籠長度是否達標,直接影響著基樁的工程質量。灌注樁中的鋼筋籠可加強樁基本身的的承載力,大大提升抵抗橫向剪切力的能力,在預防地震災害方面有著重大的意義。

1 磁測井法的工作原理及理論模型

利用儀器記錄地磁數據,發現和研究磁異常,進而尋找含磁性礦物的地質體及其他探測對象在空間位置和幾何形狀,從而對工作地區的地質構造、有用礦產分布及其他情況作出推斷的方法稱為磁法勘探。鋼材是鐵磁性物質,鋼材較混凝土具有高磁化率,在外界地球磁場作用下,其磁疇、磁矩從各個不同的方向轉到和轉近地磁場方向,從而在地磁場方向形成合量,對外顯示出磁性,使地球磁場在局部發生變化,出現地磁異常。

圖1 磁測井法理論模型

磁測井法是通過在樁基附近的鉆孔中快速、可重復、連續密集、數字化測量鋼筋籠附近部分地磁要素沿深度方向受鋼筋籠感應磁場的變化,結合一定的數據處理方法從而準確直觀的反應基樁內鋼筋籠的埋設深度。測試時,將探管放入測孔中,以10-50cm的采樣間距從下往上進行垂直(Z)分量磁感應強度的測量。記錄并繪制深度—垂直分量(H—Z)曲線,有條件時宜實時記錄和現實深度—垂直分量(H—Z)曲線。

如右圖,在鋼筋籠底部以下幾米范圍內,儀器采集的是大地自然磁場,在無其它磁性物體干擾情況下,磁磁場數據較穩定,曲線呈現平緩狀態。在接近鋼筋籠底部過程中,曲線明顯出現較大突變,此為鋼筋籠磁場疊加所致；由于鋼筋籠在對接時經過高溫焊接,截面也發生變化,故在鋼筋籠對接處也出現明顯磁異常。在各類磁異常處,磁梯度曲線同樣反映明顯。

2 判定方法

檢測數據的分析與判定是指根據測得的鋼筋籠磁異常的特點依據磁性體磁場的數學理論進行形態分析,從而判定鋼筋籠長度。本條是根據垂直(Z)分量曲線形態特征而規定的一般判別方法

鋼筋籠是鐵磁性物質,混凝土或巖土層是無磁性或者弱磁性物質,在鋼筋籠底部界面上磁場強度會有較大的變化。磁場垂直分量-深度變化曲線的拐點位置對應的深度一般就是鋼筋籠底部埋深。如果鋼筋籠完好,則波形均勻,只有底部有反射；如果鋼筋籠存在縮短情況,則底部曲線突變處對應為縮短的長度；如果鋼筋籠焊接質量不好,則焊接有問題處也會存在反射波,反射波對應長度則為焊接質量不好的位置。

3 工程實例

案例一,南京某工地,采用灌注樁,檢測效果如下。

圖2 南京某工地灌注樁檢測成果圖

分析可知,在孔底(右),磁場曲線基本穩定,曲線平緩。隨即出現較大突變,為鋼筋籠底部；由上圖可明顯看出鋼筋籠由6節組成(6個波谷),在各接頭處均反映出較大磁梯度,即突變；對接長度在8-9米,這與實際鋼筋籠加工相吻合；

案例二,利川某工地,采用人工挖孔灌注樁,選用(3)中風化灰巖為樁端持力層,樁端進入持力層不小于0.3米。具體土層的分布為：(1)雜填土；(2)粉質粘土；(3)中風化灰巖。利用武漢巖海的RS-RBMT磁法測試儀對鋼筋籠長度進行檢測,部分灌注樁現場鉆孔深度如下：

1-21號樁10.5m,1-26號樁10.8m。

圖3 1-21號樁、1-26號樁檢測成果圖

根據深度-垂直分量(H-Z)曲線分析如下：

1-21號樁鉆孔地層分布：0-2.2m為雜填土,2.2-5.8m為粉質粘土,5.8-10.5m為中風化灰巖。測試面標高為1066.630m,根據磁場Z分量值曲線及籠接頭處磁場數據變化規律綜合判定,測試面下6.4m處為鋼筋籠底部。

1-26號樁鉆孔地層分布：0-1.7m為雜填土,1.7-5.4m為粉質粘土,5.4-10.8m為中風化灰巖。測試面標高為1066.630m,根據磁場Z分量值曲線及籠接頭處磁場數據變化規律綜合判定,測試面下7.3m處為鋼筋籠底部。

4 總結

綜上所述,灌注樁采用磁測井法測鋼筋籠長度時,需要注意的是：測試孔深度最好距離鋼筋籠底部大于3 m,此時測試效果受地表磁場影響較小。通過以上案例也可以看出采用磁測井法對鋼筋籠長度進行檢測,其檢測結果與理論特征基本吻合,能夠較精確測試出鋼筋籠的埋設長度,以及鋼筋籠接頭所在的深度。