摘要：由于静载试验的特殊要求越来越多，以及常用的桩基础检测方法存在一定的局限性，本文介绍了三种地球物理测井技术在基桩检测中的应用原理，对其可行性和关键性进行讨论和分析。同时，通过应用和分析，表明合适的地球物理测井方法可应用于具有特殊要求的基桩检测项目。
关键词：地球物理测井;基桩检测;波速测井;磁测井;管内测斜
一、建筑物下基桩的完整性检测
1..1方法原理
建筑物下的基桩由于仍承载着建筑物,因此要求在无法露出桩头情况下做到无损检测。对于这种情况,我们可以借鉴单孔波速测试技术来进行检测,即在被检测桩旁侧预埋一测试管，在基础承台上进行敲击,利用三分量检波器沿测试管内按一定间距接收敲击引起的弹性波。
1..2实例应用
某宿舍楼建造四年后,墙体出现倾斜开裂成为危房,为查明其原因,采用上述方法对其基础中的部分桩进行检测，94#桩处理后的测试成果。该桩为Φ426沉管灌注桩,据施工记录,桩长为16m,桩顶位于地面下1m,进入到中密的砂砾层。测试孔深22m,距桩75cm,实测过程中将孔内注满清水作耦合,测试点距为0.5m。由此明显地看出在桩的8.5～10.0m、12.0m、12.5m、14.0m和14.5m点的初至时间都延后,说明在这些部位,由于桩身有严重缺陷(推断为离析),导致振动能量在水平方向消散掉,无法按所示的传播路径传递到检波器上;另外在桩端处,初至时间也出现延后,说明桩端有明显缺陷,或桩长未达到设计要求。根据该宿舍楼其它几根桩的测试结果,并结合墙体、柱体等质量检测结果,最后综合判定该宿舍楼的开裂是由于基础中桩问题导致的。
1..3测试要点
采用单孔波速测试法来检测建筑物下基桩的完整性时,应注意以下几个问题:①因要将测试管埋在被检测桩的附近,一般只能检测到基础中的“边桩”;②为了便于判断,测试孔的深度一般要超过桩长3～5m;③测试过程中,敲击点因位于承台或其连接梁上,测试孔内宜注入清水作为耦合剂,测试点距不宜大于1m。
二、灌注桩内钢筋笼长度检测
2..1方法原理
由于钢筋属于铁磁性物质,因此受地磁场中的磁化作用将被磁化,在原正常的磁场背景上会产生磁异常。且在同等距离时,钢筋笼中钢筋含量越高,观测到的磁异常也就越大。这种等距离磁异常则可通过磁测井来观测,其中磁测井中的磁梯度测试、磁三分量测试和磁化率测试一般都能达到要求。其测试方法是在已成型的灌柱桩旁钻平行于灌柱桩的孔,将磁测井探头放入孔内,按一定距离间隔测试钻孔深度方向的磁感应强度或磁化率值。最后根据磁感应强度或磁化率沿钻孔深度方向的变化来得到钢筋笼的长度,甚至可以判断出钢筋数量的变化界面。
2..2实例应用
对于两个具有磁性差异的不同介质,在其分界界面上垂直磁场分量是不连续的,产生突变。因此在分界界面上垂直磁场分量梯度将出现极值点,因此可根据实测垂直磁场分量梯度曲线的极值点位置来判别磁性介质的分界面。某桥3-2#桩的垂直磁场分量梯度测试成果，该桩设计桩长为64.5m,桩径1.2m,设计钢筋笼总长度为33.0m,其中上部18.0m的主筋为24Φ22、下部为12Φ22。因浇注过程中施工单位未发现钢筋笼脱落,后凿桩时下凿了2m仍未发现钢筋,导致建设单位对该桩的钢筋笼有怀疑,因此要求进行桩体内钢筋笼检测。一方面查明钢筋笼脱落后的位置，为下一步处理方案提供可靠依据;同时查证该桩内的钢筋笼长度是否满足设计要求。测试孔距桩边0.5m,孔深61m,以0.5m的点距进行孔中垂直梯度磁测。下面的极值点距测试孔口45.9m,为正极值点,说明磁场强度从强到弱,应该为钢筋笼的底面位置,由此推算钢筋笼的长度为31.1m,与设计钢筋笼长度较为吻合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外在距测试孔口的33.3m处有一次正极值点,也表明磁场强度从强到弱,其深度与主筋数量从多到少的变化界面基本一致,表明采用磁测井方法检测钢筋笼长度时,在干扰不大,测试数据可靠的情况下,还可以分辨出钢筋数量变化的界面。
2..3测试要点
对于使用磁测井法来检测灌注桩内的钢筋笼长度,要注意以下几点问题:①为了保证测试质量和效率,除桩内成孔外,在桩旁成的孔宜下埋PVC管,在条件允许的情况下,可在桩的两侧对称布设测试孔;②虽然上述实例中,钢筋数量的变化会引起磁异常的变化,但由于不同的工作现场,干扰因素变化较多;另外在上例中,钢筋笼段内除了主筋数量变化的界面有极值点出现外,还有数个小极值点,因此采用本方法判断钢筋数量的变化界面时要慎重;③由于目前广泛使用的预制桩都为通长钢筋笼配置,因此该方法除了可以测试灌注桩内钢筋笼长度外,还可以用来检验建筑物下预制桩(尤其是预应力管桩)的长度。
三、预制管桩断裂深度位置检测
3.1方法原理
预应力管桩由于其施工速度快、效率高,单桩承载力高,成桩质量可靠,设计选用范围广,单位承载力造价低等优点,目前在基桩工程中应用极为广泛。但由于该类桩的抗剪性能相对较差,因此在基础开挖或基坑施工过程中,若施工不当,常常会导致该类桩中浅部断裂。对于该类断裂桩的处理加固前提就是找出断裂位置,通常可以采用应力波反射法进行测试,根据断裂位置的反射时和波速来估算。但在实际工作中,经常会碰到一些明显断裂桩，却无法通过应力反射波法测试到明显的断裂位置的缺陷反映。对此,可根据该类桩头有一定倾斜的特征,利用高精度测斜仪紧贴管内壁逐点测试其顶角随深度的变化,在断裂面上必有一个顶角突变点。
3.2实例应用
某厂房采用Φ500预应力管桩基础,但随着基础开挖后,发现有多根桩桩头出现倾斜,采用应力波反射法100%比例检测,但部分桩头倾斜桩的测试曲线没有出现多次同相反射的缺陷点。为进一步查明该类桩是否存在明显缺陷,对部分桩为某厂房387#桩的测试成果,该桩长32m(10+10+12),桩头稍微倾斜。其应力波反射法测试曲线,从曲线可以看出该桩在1～4ms段存在明显的缺陷,但该缺陷的类型及位置根本无法判断(主要是没有明显的反映缺陷的同相反射子波),而且在该厂区测到多根类似曲线;其管内壁的顶角测试曲线,测试点距为40cm,可看出0.4～5.2m段,顶角基本一致(部分点跳跃,推测为管内壁不平整所致),但在5.6m后顶角开始接近0o(桩体基本垂直),因此推断该桩在5.2～5.6m段存在断裂。进行管内壁顶角测试,考虑到顶角的测试精度要高,测斜仪选择了电子式无线陀螺测斜仪。
3.3测试要点
对于采用测管内壁顶角来判断桩身断裂位置的问题,应注意以下几方面:①因为该方法是测试顶角变化,被检测桩的桩头必须有一定的倾斜度;②本测试方法相对来说效率较低,若能用应力波反射法判出桩身断裂位置的,不宜再采用该方法来检测;③由于该方法的测试精度要求较高,一般要求选择电子式陀螺测斜仪进行测试,另外该类型的测斜仪,要预先输入测试间距,无法在测试期间加密测量,因此测试点距要小,一般不宜大于50cm;④考虑到工作效率,在管口一般都采用手工定位(准确度不高),以及管内壁不平整,故测试出的顶角值只能作为参考,而不能用此来精确计算其倾斜度;⑤还可以使用该方法来检测断裂管桩处理后的纠偏情况。
结语
针对文中所述的这些具有特殊要求的基桩检测任务,上述地球物理测井方法可能并不是最有效、最简便的方法。本文主要起个抛砖引玉的目的,给业内同行们起到一点借鉴的意义,以能将更多的物探方法手段应用于基桩检测中,从而更好地服务于工程建设。
参考文献
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[2]余常忠，暴迎亮，李苗，等.地球物理测井技术在煤炭资源普查中的应用[J].陕西煤炭，2011（5）.
论文作者:丁阳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/20
标签：测试论文; 钢筋论文; 顶角论文; 极值论文; 方法论文; 桩头论文; 内壁论文; 《基层建设》2017年第32期论文;