用磁測井法探測混凝土灌注樁中鋼筋籠長度的方法
2023-05-14 23:23:36
專利名稱：用磁測井法探測混凝土灌注樁中鋼筋籠長度的方法
技術領域：
本發明涉及建築基礎檢測技術，具體地說就是通過磁測井法中的磁感應強度或磁化率曲線來判斷混凝土灌注樁中鋼筋數量變化界面和鋼筋籠長度的方法。
背景技術：
灌注樁具有承載力高、施工工藝相對簡單等優點，被廣泛作為橋梁、高架橋、生活和生產用房等工業與民用建築物的基礎。因灌注樁屬地下隱蔽工程，施工單位偷工減料現象時有發生，特別是鋼筋籠長度不能滿足設計要求的情況更是頻繁發生，這嚴重影響了灌注樁基礎的穩定性、抗震性能，構成了建築物的不安全隱患。
目前，灌注樁完整性檢測和承載力檢測已有較成熟的方法，但鋼筋籠長度檢測一直缺乏行之有效的方法。
迄今為止，國內外也有一批專家學者嘗試研究、探索檢測鋼筋籠長度的方法，如韓國人最先應用瞬變電磁感應測井方法探測混凝土樁鋼筋籠的內部缺陷；國內也曾經採用瞬態反射波法和地質雷達法技術檢測鋼筋籠長度。但是，由於受到方法技術和儀器本身的限制，這些方法尚不能很好地解決鋼筋籠長度檢測的問題，更談不上推廣應用。
發明內容
1、發明目的本發明的目的旨在提供一種新的灌注樁中鋼筋數量變化界面和鋼筋籠長度的無損檢測方法。
2、技術方案本發明是通過在已成型的灌注樁(6)中心或樁旁鑽平行於灌注樁的孔(3)，利用現有的磁測井法儀器(5)測試沿鑽孔(3)深度方向的磁感應強度或磁化率，據磁感應強度或磁化率沿鑽孔深度方向的變化來判斷鋼筋數量變化界面和鋼筋籠(7)長度的方法。其原理如下鋼筋屬於鐵磁性物質，在地磁場中由於磁化作用將在原正常地磁場背景上產生磁異常，而且鋼筋籠中的鋼筋含量越高，在一定距離內磁異常將就越大。
檢測前先在灌注樁(6)中心或距離灌注樁邊緣≤1m地方鑽取平行於灌注樁的測試孔(3)一至二個，孔深宜大於預計或設計鋼筋籠(7)長度3m。通過磁測井法儀器(5)把探頭(1)放在測試孔(3)中，測量沿測試孔方向不同深度的磁感應強度或磁化率。很顯然，當灌注樁(6)中有鋼筋籠(7)時，測試孔(3)中的磁感應強度等於區域背景地磁場強度與鋼筋籠(7)本身引起的磁異常的疊加，而磁化率等於磁化強度與磁化場強度(區域背景地磁坊強度)之比；當灌注樁中鋼筋數量變化時，測試孔中的磁感應強度或磁化率也將變化。利用磁感應強度或磁化率的變化特徵可以較為準確地確定鋼筋籠中鋼筋數量變化界面和鋼筋籠(7)的長度，其中鋼筋籠(7)的底界面為沿測試孔(3)測得的磁感應強度或磁化率變為區域背景地磁場強度的突變處，而磁化率的變化特徵與磁感應強度的上述變化特徵類似。為得到區域背景地磁場強度，提高檢測的精確度，可在距灌注樁(6)邊緣≥3m的地方鑽一個平行於灌注樁的比較孔(9)，孔深等於測試孔孔深。
一種用磁測井法探測混凝土灌注樁中鋼筋籠長度的方法，其步驟如下A、在灌注樁(6)中心或距灌注樁邊緣≤1m地方鑽一個平行於灌注樁(6)的測試孔(3)，孔深宜大於鋼筋籠(7)3m，孔徑應大於磁測井儀器(5)的探頭的(1)外徑1cm；B、在距灌注樁(6)邊緣≥3m的地方鑽一個平行於灌注樁(6)的比較孔(9)，孔深和孔徑同前述測試孔(3)；C、分別在測試孔(3)、比較孔(9)中下PVC管(2)；D、把磁測井儀器(5)的探頭(1)先放入測試孔(3)中，以10-50cm的採樣間距從下往上或從上往下進行X、Y、Z三個方向磁感應強度或磁化率的測量，待測試完畢後再將探頭(1)放入比較孔(9)中，以和測試孔(3)中相同的採樣間距和方法進行測試；E、其中Z方向磁感應強度即為垂直方向磁感應強度，H=X2+Y2]]>為水平方向磁感應強度，M=X2+Y2+Z2]]>即為總磁感應強度；F、把垂直方向、水平方向和總磁感應強度或磁化率繪成隨深度變化的曲線，則磁感應強度或磁化率突變處為鋼筋籠(7)中鋼筋數量變化處，其中鋼筋籠(7)的底界面是磁感應強度變為區域背景地磁場強度的突變處，而磁化率的變化特徵與磁感應強度的變化特徵類同，也就是說磁化率的突變處即為鋼筋數量變化處和鋼筋籠(7)的底界面，鋼筋數量變化的分界面位置和鋼筋籠(7)長度可根據深度編碼器(4)記錄或通過測試孔(3)中與探頭(1)相連的導線(8)上深度刻度讀出。
3、有益效果本發明利用探測對象——鋼筋籠中鋼筋在地磁場中由於磁化作用將產生磁異常來檢測灌注樁中鋼筋數量變化界面和鋼筋籠長度，原理清晰可靠；因採用常規磁測井法儀器就能實現，故實施推廣簡單；因僅需在樁周土中鑽孔也能起到同樣的檢測效果，故檢測成本低；因不需繁鎖的數據處理，故方法直觀簡單。另外，本發明還可應用於老橋基或壩基深度的檢測。
四
圖1為過灌注樁和測試孔中心剖視圖。圖中各部分名稱的標記如下1-磁測井法儀器探頭，2-PVC管，3-測試孔，4-深度編碼器(滑輪)，5-磁測井法儀器，6-灌注樁，7-鋼筋籠，8-導線，9-比較孔。
圖2-A為直徑1m、長16m的1號灌注樁的示意圖。
圖2-B為直徑1m、長18.6m的2號灌注樁的示意圖。
10-主筋24Φ16；11-螺旋筋Φ8；12-加強筋Φ16圖3是在測試孔1-1中實測的垂直方向磁感應強度(Z)、水平方向磁感應強度(H)、總磁感應強度(M)隨深度變化曲線。
圖4是在測試孔1-2中實測的垂直方向磁感應強度(Z)、水平方向磁感應強度(H)、總磁感應強度(M)隨深度變化曲線。
圖5是在測試孔2-1中實測的垂直方向磁感應強度(Z)、水平方向磁感應強度(H)、總磁感應強度(M)隨深度變化曲線。
圖6是在比較孔3-1中實測的區域背景地磁場垂直方向強度(Z)、水平方向強度(H)、總強度(M)隨深度變化曲線。
五具體實施例方式
圖2-A為直徑1m、長16m的1號灌注樁(圖中單位為mm)，1號灌注樁的情況見表1。
圖2-B為直徑1m、長18.6m的2號灌注樁(圖中單位為mm)，2號灌注樁的情況見表2。
表1 1號灌注樁情況表
表2 2號灌注樁情況表
在1號灌注樁(6)中心和距1號灌注樁邊緣0.2m處分別鑽取一個平行於灌注樁的測試孔(3)1-1和1-2，孔深分別為19m、21m；距2號灌注樁(6)邊緣0.3m處鑽取一個平行於灌注樁的測試孔(3)2-1，孔深為21m；距離1、2號灌注樁(6)5m處鑽取一個平行於1、2號灌注樁(6)的比較孔(9)3-1，孔深為21m。
在測試孔(3)1-1、1-2、2-1和比較孔3-1中下內徑0.07m、壁厚0.005m的PVC管(2)。PVC管(2)頂與各自灌注樁頂平行，下入深度等於各自孔深。
把井中三分量磁力儀(1)的探頭(1)放入孔底，以0.5m的採樣間距從下往上進行X、Y、Z三個方向磁感應強度(單位為納特斯拉nT)的測量。
Z方向的磁感應強度即為垂直方向磁感應強度，而水平方向和總磁感應強度分別根據公式H=X2+Y2,M=X2+Y2+Z2]]>得到。
把垂直方向、水平方向和總磁感應強度繪成隨深度變化的曲線，磁感應強度曲線的突變處為鋼筋籠中鋼筋數量變化處，其中鋼筋籠的底界面是磁感應強度變為區域背景地磁場強度的突變處，而界面位置可根據深度編碼器(4)記錄或導線(8)上的刻度得到。
對比圖3、6可以發現在8.5m處，垂直方向、水平方向、總磁感應強度有突變。在8.5m以下，磁感應強度變化到相對穩定的區域背景地磁場強度。說明1號灌注樁(6)中0-8.5m範圍都有鋼筋籠(7)，鋼筋籠(7)的底界面位於8.5m處，這與1號灌注樁中實際鋼筋籠長度8m基本相符(表1)。
對比圖4、6可以發現在8.5m處，垂直方向、水平方向、總磁感應強度有突變。在8.5m以下，磁感應強度又變化到相對穩定的區域背景地磁場強度。說明1號灌注樁(6)中0-8.5m範圍都有鋼筋籠(7)，鋼筋籠(7)的底界面位於8.5m處，這與1號灌注樁中實際鋼筋籠長度8m基本相符(表1)。
對比圖5、6可以發現在8m處，垂直方向、總磁感應強度有突變，判斷8m處上下有鋼筋數量的變化；在16.5m處，垂直方向、水平方向、總磁感應強度均有突變，且16.5m以下磁感應強度又變化到相對穩定的區域背景地磁場強度。說明2號灌注樁(6)中0-16.5m範圍內都有鋼筋籠，8m處上下鋼筋數量有變化，鋼筋籠(7)的底界面位於16.5m處，這與2號灌注樁中實際鋼筋籠(7)在8m處主筋數量開始減少以及16m處為鋼筋籠(7)底界面基本相符(表2)。
把磁化率儀的探頭分別放入測試孔2-1、比較孔3-1的孔底，也以0.5m的採樣間距從下往上進行磁化率的測量。
把磁化率繪成隨深度變化的曲線，磁化率曲線的突變處為鋼筋籠中鋼筋數量變化處，其中鋼筋籠的底界面是磁化率開始變為與比較孔中所測的磁化率相同趨勢的突變處，而界面位置可根據深度編碼器(4)記錄或導線(8)上的刻度得到。
圖7是在測試孔2-1中實測的磁化率隨深度變化曲線。
圖8是在比較孔3-1中實測的磁化率隨深度變化曲線。
對比圖7、8可以發現在8.5m處，磁化率有突變，判斷8.5m處上下有鋼筋數量的變化；在16.5m處磁化率也有突變，且16.5m開始，磁化率的變化趨勢與比較孔相同。說明2號灌注樁(6)中0-16.5m範圍內都有鋼筋籠，8.5m處上下鋼筋數量有變化，鋼筋籠(7)的底界面位於16.5m處，這與2號灌注樁中實際鋼筋籠(7)在8m處主筋數量開始減少以及16m處為鋼筋籠(7)底界面基本相符(表2)。
權利要求
1.一種用磁測井法探測混凝土灌注樁中鋼筋籠長度的方法，其步驟如下A、在灌注樁(6)中心或距灌注樁邊緣≤1m地方鑽一個平行於灌注樁(6)的測試孔(3)，孔深宜大於鋼筋籠(7)3m，孔徑應大於磁測井儀器(5)的探頭(1)的外徑1cm；B、在距灌注樁(6)邊緣≥3m的地方鑽一個平行於灌注樁(6)的比較孔(9)，孔深和孔徑同前述測試孔(3)；C、分別在測試孔(3)、比較孔(9)中下PVC管(2)；D、把磁測井儀器(5)的探頭(1)先放入測試孔(3)中，以10-50cm的採樣間距從下往上或從上往下進行X、Y、Z三個方向磁感應強度或磁化率的測量，待測試完畢後再將探頭(1)放入比較孔(9)中，以和測試孔(3)中相同的採樣間距和方法進行測試；E、其中Z方向磁感應強度即為垂直方向磁感應強度，H=X2+Y2]]>為水平方向磁感應強度，M=X2+Y2+Z2]]>即為總磁感應強度；F、把垂直方向、水平方向和總磁感應強度或磁化率繪成隨深度變化的曲線，則磁感應強度或磁化率突變處為鋼筋籠(7)中鋼筋數量變化處，其中鋼筋籠(7)的底界面是磁感應強度變為區域背景地磁場強度的突變處，而磁化率的變化特徵與磁感應強度的變化特徵類同，也就是說磁化率的突變處即為鋼筋數量的變化處和鋼筋籠(7)的底界面，鋼筋數量變化的分界面位置和鋼筋籠(7)長度可根據深度編碼器(4)記錄或通過測試孔(3)中與探頭(1)相連的導線(8)上深度刻度讀出。
全文摘要
本發明公開一種用磁測井法探測混凝土灌注樁中鋼筋籠長度的方法，它是通過在已成型的灌柱樁(6)中心或樁旁鑽平行於灌柱樁的孔(3)，利用磁測井法儀器(5)測試沿鑽孔(3)深度方向的磁感應強度或磁化率，根據磁感應強度或磁化率沿鑽孔(3)深度方向的變化來判斷鋼筋數量變化界面和鋼筋籠(7)長度的方法。該測試方法的原理是鋼筋屬於鐵磁性物質，在地磁場中由於磁化作用將在原正常的磁場背景上產生磁異常，而且鋼筋籠中鋼筋含量越高，在一定距離內磁異常就越大，其原理清晰可靠，採用常規磁測井法儀器就能實現，故推廣容易，檢測成本低，測試數據處理方便。
文檔編號G01V3/18GK1818717SQ20061003875
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月10日 優先權日2006年3月10日
發明者董平, 樊敬亮, 趙瑋, 王良書, 潘衛育, 李才明, 劉朝暉, 楊毅文 申請人:南京大學