磁測井法在灌注樁鋼筋籠長度檢測中的應(yīng)用

徐以艷,楊 榕

(湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與軌道學(xué)院,湖北 武漢 430079)

隨著我國工程建設(shè)的高速發(fā)展,灌注樁在實(shí)際工程中應(yīng)用非常普遍,而鋼筋籠長度是否達(dá)標(biāo),直接影響著基樁的工程質(zhì)量。灌注樁中的鋼筋籠可加強(qiáng)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(yù)防地震災(zāi)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(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)和研究磁異常,進(jìn)而尋找含磁性礦物的地質(zhì)體及其他探測對(duì)象在空間位置和幾何形狀,從而對(duì)工作地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、有用礦產(chǎn)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(zhì),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(gè)不同的方向轉(zhuǎn)到和轉(zhuǎn)近地磁場方向,從而在地磁場方向形成合量,對(duì)外顯示出磁性,使地球磁場在局部發(fā)生變化,出現(xiàn)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(fù)、連續(xù)密集、數(shù)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(yīng)磁場的變化,結(jié)合一定的數(shù)據(jù)處理方法從而準(zhǔn)確直觀的反應(yīng)基樁內(nèi)鋼筋籠的埋設(shè)深度。測試時(shí),將探管放入測孔中,以10-50cm的采樣間距從下往上進(jìn)行垂直(Z)分量磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量。記錄并繪制深度—垂直分量(H—Z)曲線,有條件時(shí)宜實(shí)時(shí)記錄和現(xiàn)實(shí)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(nèi),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(shù)據(jù)較穩(wěn)定,曲線呈現(xiàn)平緩狀態(tài)。在接近鋼筋籠底部過程中,曲線明顯出現(xiàn)較大突變,此為鋼筋籠磁場疊加所致；由于鋼筋籠在對(duì)接時(shí)經(jīng)過高溫焊接,截面也發(fā)生變化,故在鋼筋籠對(duì)接處也出現(xiàn)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(shù)據(jù)的分析與判定是指根據(jù)測得的鋼筋籠磁異常的特點(diǎn)依據(jù)磁性體磁場的數(shù)學(xué)理論進(jìn)行形態(tài)分析,從而判定鋼筋籠長度。本條是根據(jù)垂直(Z)分量曲線形態(tài)特征而規(guī)定的一般判別方法

鋼筋籠是鐵磁性物質(zhì),混凝土或巖土層是無磁性或者弱磁性物質(zhì),在鋼筋籠底部界面上磁場強(qiáng)度會(huì)有較大的變化。磁場垂直分量-深度變化曲線的拐點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)為縮短的長度；如果鋼筋籠焊接質(zhì)量不好,則焊接有問題處也會(huì)存在反射波,反射波對(duì)應(yīng)長度則為焊接質(zhì)量不好的位置。

3 工程實(shí)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(wěn)定,曲線平緩。隨即出現(xiàn)較大突變,為鋼筋籠底部；由上圖可明顯看出鋼筋籠由6節(jié)組成(6個(gè)波谷),在各接頭處均反映出較大磁梯度,即突變；對(duì)接長度在8-9米,這與實(shí)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(fēng)化灰?guī)r為樁端持力層,樁端進(jìn)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(zhì)粘土；(3)中風(fēng)化灰?guī)r。利用武漢巖海的RS-RBMT磁法測試儀對(duì)鋼筋籠長度進(jìn)行檢測,部分灌注樁現(xiàn)場鉆孔深度如下：

1-21號(hào)樁10.5m,1-26號(hào)樁10.8m。

圖3 1-21號(hào)樁、1-26號(hào)樁檢測成果圖

根據(jù)深度-垂直分量(H-Z)曲線分析如下：

1-21號(hào)樁鉆孔地層分布：0-2.2m為雜填土,2.2-5.8m為粉質(zhì)粘土,5.8-10.5m為中風(fēng)化灰?guī)r。測試面標(biāo)高為1066.630m,根據(jù)磁場Z分量值曲線及籠接頭處磁場數(shù)據(jù)變化規(guī)律綜合判定,測試面下6.4m處為鋼筋籠底部。

1-26號(hào)樁鉆孔地層分布：0-1.7m為雜填土,1.7-5.4m為粉質(zhì)粘土,5.4-10.8m為中風(fēng)化灰?guī)r。測試面標(biāo)高為1066.630m,根據(jù)磁場Z分量值曲線及籠接頭處磁場數(shù)據(jù)變化規(guī)律綜合判定,測試面下7.3m處為鋼筋籠底部。

4 總結(jié)

綜上所述,灌注樁采用磁測井法測鋼筋籠長度時(shí),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(shí)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(duì)鋼筋籠長度進(jìn)行檢測,其檢測結(jié)果與理論特征基本吻合,能夠較精確測試出鋼筋籠的埋設(shè)長度,以及鋼筋籠接頭所在的深度。