樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法及所用裝置的製作方法

2023-12-08 07:51:46

專利名稱：樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法及所用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所用裝置，具體 地說是一種應用於現代工程質量檢測中灌注樁中鋼筋籠長度的無損檢測方法和 裝置。屬於工程質量檢測領域。
背景技術：
樁基中鋼筋籠長度的檢測，是樁基質量檢測的重要內容。目前我國工程建設 事業發展迅速，樁基礎在建築工程、公路工程、鐵路工程、水利水電、國防工程 等各個基礎建設領域得到了大量的使用。可以說，樁基的質量安全與否決定了整
個工程質量的安全與否。而我國地域遼闊，地質條件複雜，同時又由於城市建設 用地及環境條件限制，單一的施工機械或施工方法無法適應各種複雜條件的要 求。目前我國常用基本的成樁方法達20多種，而相應的檢測技術也不斷發展。
樁基的質量檢測方法主要常用的有超聲波檢測法、低應變動力檢測法、鑽 芯取樣檢測法等。超聲波與低應變動力檢測法屬無破損檢測法，對於重要工程或 重要部位的樁基宜逐根進行，而鑽芯檢測法屬局部破損檢測法，應按照規定的抽 檢比例及對樁的質量有疑問時採用。通過鑽芯檢測法可以判斷樁身的完整性、混 凝土強度、樁長、樁底沉碴及持力層性狀能否滿足設計及規範的要求。
如上所述，樁身質量的常規性檢測技術己經比較成熟，而對於樁基中的鋼筋 籠，由於長期缺乏有效的工後探測手段而成為施工單位偷工減料的主要對象(可 能是鋼筋籠只放一節，或者只露出地面一段)，配筋不足、鋼筋籠長度不滿足設 計要求，將嚴重影響樁基礎的穩定性和抗震性能，構成建築物的不安全隱患。研 究樁基礎中鋼筋籠長度的檢測方法已經勢在必行。
在目前檢測鋼筋籠長度的方法中，根據原理不同，有瞬變電磁法檢測，磁 梯度法檢測，電法原理檢測等。這幾種方法均利用鋼筋體和非鋼筋體在電磁場中 引起異常變化來判斷鋼筋籠是否缺失。用來檢測樁基中鋼筋籠的長度雖然可行， 但是都需要在樁身旁邊鑽孔，以便放入儀器進行檢測，這樣做一般成本比較高， 而且檢測速度慢。

發明內容
本發明的目的是克服現有檢測鋼筋籠長度的方法因必需在樁旁鑽孔而導致
3成本高、檢測速度慢的缺點，並提供一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所 用裝置，該方法通過測量地表上的電性參數來實現對樁基中鋼筋籠長度的檢測， 不需要開挖鑽孔，所用設備簡單，操作方便，檢測成本低。
為實現上述目的，本發明提供了一種基於充電法原理的樁基中鋼筋籠無損檢 測方法，該方法首先將標準樁中的鋼筋籠等效為一根長電極，通過對鋼筋籠供電， 產生一個穩定的電場，並測量此處地表的電性參數，推導出標準樁處的電性參數 同鋼筋籠長度之間的關係；然後向需檢測處的樁基及其周圍穩定供電，產生一穩 定的電場，並測量此處地表的實際電性參數，將所得實際電性參數與標準樁處的 電性參數同鋼筋籠長度之間的關係進行對比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼 筋籠長度是否短缺。
其中電性參數為電壓、電容和/或電感。向需檢測處的樁基及其周圍穩定供 電是將電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯接，負極B理論上在無窮遠處和大地相 連，測量實際電性參數是設置兩個測量電極M、 N，將鋼筋籠作為測量電極M，測 量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯接，發射電源的正極A在MN線上供電。
而且，對電壓參數進行測量時，對應檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、 同一個極距測量一次。或者對電壓參數進行測量時,對應檢測樁基的所有檢測樁 體按照同一方位、等極距進行若干次測量，即測量多個極距。
由上述技術方案可知，本發明基於充電法原理，將標準樁中的鋼筋籠等效為 一根長電極，通過對電極(鋼筋籠)供電，產生一個穩定的電場，可以推導出其 電性參數(電壓、電容、電感等)同長度之間的關係。利用在地表測出的電性參 數之間的差異，通過和標準樁的測量數據做對比，可以判斷出樁基中鋼筋籠長度 是否短缺。
由於在實際工程中，樁基礎中配筋長度遠遠大於其直徑，也遠遠大於由配筋 構成的鋼筋籠子的直徑。這樣，全部配筋就可以等效成一根長電極，如果出現偷 工減料的情況(配筋長度就會大幅縮短)，則可以將全部配筋等效為一個點電極， 考慮到鋼筋籠和混凝土之間，以及鋼筋籠和樁周圍巖土之間存在明顯的電性差 異，鋼筋的電阻率小於10—6Q，m，混凝土的電阻率一般為10—' 10^nn，地下潛 水的電阻率一般小於102Qnn，圍巖的電阻率一般為1(y 103Qnn，因此相對於鋼 筋籠周圍的混凝土和土或巖石而言，鋼筋籠無疑是理想導體。
目前其他的樁基中鋼筋籠檢測方法，如瞬變電磁法，磁梯度法等，都是通過
4在樁基旁邊打鑽 L，然後將測量探頭放置到鑽孔內進行測量，雖不需要對樁身本 身進行破環，但是仍然需要進行開挖，增加了工作難度。本發明的樁基中鋼筋籠 長度無損檢測方法，是通過測量地表上的電性參數(電壓、電容、電感)來判斷 樁基中鋼筋籠是否短缺的新方法，不需開挖鑽孔，降低了工作成本，提高了效率。 本發明還提供了一種配合本方法使用的儀器裝置，裝置至少包括主機、電源 和測量電極，主機、電源和測量電極之間由電纜/線連接，電源包括對主機供電 電源和對地發射電源，對地發射電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯接，負極B 理論上在無窮遠處和大地相連，主機包括主板、模擬電路、光電控制旋鈕、存儲 器、顯示器和通訊接口，鋼筋籠作為測量電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖 面上的大地聯接，發射電源的正極A在MN線上供電。
本發明提供這種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法與目前在工程中應用的方 法相比具有如下優點
1、 本發明的方法不需要開挖，與目前已有的各種檢測方法完全不同，具有 施工簡單，效率高的優點。
2、 本發明的無損檢測方法檢測多種地表電性參數(電壓、電容和電感)，測 量數據更豐富，可以相互對照。
3、 本發明的檢測儀器裝置採用模塊化設置，操作簡單，採用觸控螢幕來作為 顯示和控制方式，更具人性化，簡化了系統的結構，使裝置結構更簡單、緊湊和 科學，降低了系統成本。
總之本發明提供的這種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法與目前在工程中應 用的方法完全不同，在工程質量檢測領域，具有廣闊的應用前景。


圖1為本發明樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法的示意圖。
圖中1、對地供電電源；2、測量裝置；3、鋼筋籠。 圖2為本發明方法的工作示意圖。 圖中2、測量裝置；3、鋼筋籠；4、地。 圖3為本發明裝置的結構框圖。
圖4為鋼筋籠在水槽模擬實驗中電壓參數分析結果圖。 圖5為鋼筋籠在水槽模擬實驗中電容參數分析結果圖。 圖6為鋼筋籠在水槽模擬實驗中電感參數分析結果圖。圖7為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中電壓參數分析結果圖。 圖8為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中電容參數分析結果圖。 圖9為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中壓電感數分析結果圖。 圖IO為用於單一讀數的測量結果及鋼筋長度判斷圖像。 圖11用於多個極距的測量結果及鋼筋長度判斷圖像。
具體實施例方式
實施例l:提供本發明的應用於檢測樁基中鋼筋籠長度的方法，示意圖如圖 l所示。本方法採用充電法原理，首先將標準樁中的鋼筋籠等效為一根長電極， 通過電源1對鋼筋籠2供電，產生一個穩定的電場，並測量此處地表的電性參數 (包括電壓、電容和/或電感)，推導出標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的 關係；並將樁基中鋼筋籠長度檢測的電性參數進行分析，其結果用圖表示(如附 圖4-9的形式)。對樁基中鋼筋籠2長度進行檢測時可用蓄電池向工區(即樁基 及其周圍)提供一穩定的電場(即供電穩定)。如圖2所示，本發明方法中測量 裝置3中採用三極裝置，把鋼筋籠作為測量電極M ，另一測量電極N(不鏽鋼電 極)可沿著剖面以等間距移動並與鋼筋籠縱剖面上的地面4聯接，供電電極A 在MN線上供電，另一電極B在垂直AMN方向上接地，10倍最大A0 (0為MN中 心點)距離。對按比例設計的模型樁進行實地測試，結果如附圖4-9所示。將所 得實際電性參數與標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的關係進行對比，即可 判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。
實際中運用本發明提供的方法對鋼筋籠長度進行無損檢測，常常是在發現 存在有一些樁體嚴重減小鋼筋籠長度的現象，但沒有確實證據，樁體已經澆灌的 情況下。因此選擇的待測樁體，除業主要求檢測的樁體外，應該增加數個業主、 監理和施工單位都認為鋼筋籠長度滿足設計要求的樁體一塊進行檢測。有比較， 更能夠達到檢測判斷的目的，更能夠保證檢測結果的正確性。 一般野外測量的參 數選擇可以對電壓、電容、電感三種參數一起測量，也可以選擇某一個或者兩個 參數進行測量。選擇原則是能夠完成判斷識別鋼筋的明顯差別。因為使用本方法 測量簡單、效率高，在保證完成任務的情況下，建議三種參數一起測量。對電壓 參數進行測量時，極距的選擇應該根據場地條件選定， 一種方案是只測量一個極 距即對所有檢測樁體按照同一方位、同一個極距只測量一次，這一方案適用於 工作場地施工條件差的工地；另一種方案是測量多個極距，可選擇5—7個極距
6即對所有檢測樁體按照同一方位、相同的極距進行測量，通常每個極距測量時都 要讀兩次數，這一方案適用於工作場地施工條件好的工地。將實測的合格數據繪 圖，如果是每個樁體只有一個數據，那麼，按照其測量極距和測量參數點圖，繪 制如圖10的圖件，對圖中不同樁體測量參數分布的區塊進行判斷，脫離正確電 位值區域的即可判斷為不合格樁。對於選擇電位測量而且每個樁體選擇多個極距 的情況，應該繪製如圖11的圖件，對圖中不同樁體測量參數曲線分布的差異進 行判斷，脫離正確電位值曲線區域的即可判斷為不合格樁。圖10中數字①、②、 ③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩及圖11中數字(l)、 (2)、 (3)、 (4)、 (5)、 (6)、 (7)、 (8)、 (9)、 (11)、 (14)、 (15)分別表示樁基的不同樁體，圖10中處於上部區域的參數點 代表的樁為不合格樁，處於下部區域的參數點代表的樁為合格樁；圖n中處於 上部區域的曲線代表的樁為不合格樁，處於下部區域的曲線代表的樁為合格樁。
實施例2:本發明中用於樁基中鋼筋籠長度檢測的裝置，結構示意框圖如圖 3所示，裝置主要包括主機、電源和測量電極，主機、電源和測量電極之間由電 纜/線連接，電源包括對主機供電電源和對地發射電源，對地發射電源的正極A 與鋼筋籠邊的大地聯接，負極B理論上在無窮遠處和大地相連，實際使用時將 MN中點標記為O，理論上的無窮遠處為AO距離的IO倍以上。主機包括主板、模 擬電路、光電控制旋鈕、存儲器、觸控螢幕顯示器、發射電極、JTAG接口和通訊 接口，鋼筋籠作為測量電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面4聯接， 發射電源的正極A在MN線上供電。
主機對整個系統進行控制，並進行數據處理工作；前端模擬電路可採用分離 元件組成，主要功能是對測試電極採集到的信號(電壓、電容、電感)進行處理， 轉化成合適的信號送給主板的CPU進行處理；光電控制旋鈕用於系統的控制和調 節；存儲卡用於存儲測量數據，可選用SD卡存儲設備；顯示屏兼有數據顯示(文 本和曲線兩種方式)和菜單控制功能，可選用觸控螢幕顯示設備；通訊接口用於和 電腦之間進行數據通訊。
電源部分包括對主機供電電源和對地發射電源。主機供電電源負責對主機各 部分提供電源；對地發射電源用於對大地充電，以產生一個穩定的電場。電源可 根據需要選擇內置和外置兩種方式。
測試電極M、 N用於測量地表的電性參數；發射電極用於對大地充電。電纜 (線)用於系統各部分必要的電氣連接。
權利要求
1、一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特徵在於採用如下步驟首先將標準樁中的鋼筋籠等效為一根長電極，通過對鋼筋籠供電，產生一個穩定的電場，並測量此處地表的電性參數，推導出標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的關係；然後向需檢測處的樁基及其周圍穩定供電，產生一穩定的電場，並測量此處地表的實際電性參數，將所得實際電性參數與標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的關係進行對比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。
2、 根據權利要求1所述的樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特徵在於電性 參數為電壓、電容和/或電感。
3、 根據權利要求1所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特徵在於向需檢 測處的樁基及其周圍穩定供電是將電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯接，負極B 理論上在無窮遠處和大地相連，測量實際電性參數是設置兩個測量電極M、 N， 將鋼筋籠作為測量電極M，測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯接，發射電源 的正極A在MN線上供電。
4、 根據權利要求3所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特徵在於對電壓 參數進行測量時，對應檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、同一個極距測量 一次。
5、 根據權利要求3所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特徵在於對電壓 參數進行測量時，對應檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、等極距進行若干 次測量，即測量多個極距。
6、 一種權利要求l所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法所用的裝置，其特徵在於裝置主要包括主機、電源和測量電極，主機、電源和測量電極之間由電纜/線連接，電源包括對主機供電電源和對地發射電源，對地發射電源的正極A與 鋼筋籠邊的大地聯接，負極B理論上在無窮遠處和大地相連，主機包括主板、模 擬電路、光電控制旋鈕、存儲器、液晶屏/觸控螢幕和通訊接口，鋼筋籠作為測量 電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯接，發射電源的正極A在MN 線上供電。
7、 根據權利要求6所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法所用的裝置，其特徵在 於將顧中點標記為0，理論上的無窮遠處為AO距離的IO倍以上。
全文摘要
本發明提供了一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所用裝置，該方法首先通過對標準樁中的鋼筋籠供電，產生一個穩定的電場，並測量此處地表的電性參數，推導出標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的關係；然後向需檢測處的樁基及其周圍穩定供電，產生一穩定的電場，並測量此處地表的實際電性參數，將所得實際電性參數與標準樁處的電性參數同鋼筋籠長度之間的關係進行對比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。所用裝置包括主機、電源和測量電極，主機、電源和測量電極之間由電纜/線連接。這種方法具有施工簡單，效率高的優點。所用裝置為模塊化設置，操作簡單，在工程質量檢測領域，具有廣闊的應用前景。
文檔編號G01B7/02GK101419052SQ20081023665
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者朱金星, 李江坤, 王傳雷, 飛 程, 健 葛 申請人:中國地質大學(武漢)