磁测井法在灌注桩钢筋笼长度检测中的应用

徐以艳,杨 榕

(湖北交通职业技术学院 公路与轨道学院,湖北 武汉 430079)

随着我国工程建设的高速发展,灌注桩在实际工程中应用非常普遍,而钢筋笼长度是否达标,直接影响着基桩的工程质量。灌注桩中的钢筋笼可加强桩基本身的的承载力,大大提升抵抗横向剪切力的能力,在预防地震灾害方面有着重大的意义。

1 磁测井法的工作原理及理论模型

利用仪器记录地磁数据,发现和研究磁异常,进而寻找含磁性矿物的地质体及其他探测对象在空间位置和几何形状,从而对工作地区的地质构造、有用矿产分布及其他情况作出推断的方法称为磁法勘探。钢材是铁磁性物质,钢材较混凝土具有高磁化率,在外界地球磁场作用下,其磁畴、磁矩从各个不同的方向转到和转近地磁场方向,从而在地磁场方向形成合量,对外显示出磁性,使地球磁场在局部发生变化,出现地磁异常。

图1 磁测井法理论模型

磁测井法是通过在桩基附近的钻孔中快速、可重复、连续密集、数字化测量钢筋笼附近部分地磁要素沿深度方向受钢筋笼感应磁场的变化,结合一定的数据处理方法从而准确直观的反应基桩内钢筋笼的埋设深度。测试时,将探管放入测孔中,以10-50cm的采样间距从下往上进行垂直(Z)分量磁感应强度的测量。记录并绘制深度—垂直分量(H—Z)曲线,有条件时宜实时记录和现实深度—垂直分量(H—Z)曲线。

如右图,在钢筋笼底部以下几米范围内,仪器采集的是大地自然磁场,在无其它磁性物体干扰情况下,磁磁场数据较稳定,曲线呈现平缓状态。在接近钢筋笼底部过程中,曲线明显出现较大突变,此为钢筋笼磁场叠加所致；由于钢筋笼在对接时经过高温焊接,截面也发生变化,故在钢筋笼对接处也出现明显磁异常。在各类磁异常处,磁梯度曲线同样反映明显。

2 判定方法

检测数据的分析与判定是指根据测得的钢筋笼磁异常的特点依据磁性体磁场的数学理论进行形态分析,从而判定钢筋笼长度。本条是根据垂直(Z)分量曲线形态特征而规定的一般判别方法

钢筋笼是铁磁性物质,混凝土或岩土层是无磁性或者弱磁性物质,在钢筋笼底部界面上磁场强度会有较大的变化。磁场垂直分量-深度变化曲线的拐点位置对应的深度一般就是钢筋笼底部埋深。如果钢筋笼完好,则波形均匀,只有底部有反射；如果钢筋笼存在缩短情况,则底部曲线突变处对应为缩短的长度；如果钢筋笼焊接质量不好,则焊接有问题处也会存在反射波,反射波对应长度则为焊接质量不好的位置。

3 工程实例

案例一,南京某工地,采用灌注桩,检测效果如下。

图2 南京某工地灌注桩检测成果图

分析可知,在孔底(右),磁场曲线基本稳定,曲线平缓。随即出现较大突变,为钢筋笼底部；由上图可明显看出钢筋笼由6节组成(6个波谷),在各接头处均反映出较大磁梯度,即突变；对接长度在8-9米,这与实际钢筋笼加工相吻合；

案例二,利川某工地,采用人工挖孔灌注桩,选用(3)中风化灰岩为桩端持力层,桩端进入持力层不小于0.3米。具体土层的分布为：(1)杂填土；(2)粉质粘土；(3)中风化灰岩。利用武汉岩海的RS-RBMT磁法测试仪对钢筋笼长度进行检测,部分灌注桩现场钻孔深度如下：

1-21号桩10.5m,1-26号桩10.8m。

图3 1-21号桩、1-26号桩检测成果图

根据深度-垂直分量(H-Z)曲线分析如下：

1-21号桩钻孔地层分布：0-2.2m为杂填土,2.2-5.8m为粉质粘土,5.8-10.5m为中风化灰岩。测试面标高为1066.630m,根据磁场Z分量值曲线及笼接头处磁场数据变化规律综合判定,测试面下6.4m处为钢筋笼底部。

1-26号桩钻孔地层分布：0-1.7m为杂填土,1.7-5.4m为粉质粘土,5.4-10.8m为中风化灰岩。测试面标高为1066.630m,根据磁场Z分量值曲线及笼接头处磁场数据变化规律综合判定,测试面下7.3m处为钢筋笼底部。

4 总结

综上所述,灌注桩采用磁测井法测钢筋笼长度时,需要注意的是：测试孔深度最好距离钢筋笼底部大于3 m,此时测试效果受地表磁场影响较小。通过以上案例也可以看出采用磁测井法对钢筋笼长度进行检测,其检测结果与理论特征基本吻合,能够较精确测试出钢筋笼的埋设长度,以及钢筋笼接头所在的深度。