物探方法在基桩质量检测中的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com ｌ质量检测　ｌ　“、　、　ｌ　中的应　富锡良１　季沧江　黄海峰　曾粳峰　ｆ１．上海市岩土工程检测中心；２．上海市建筑科学研究院）　【摘要】远红外和磁梯度方法作为桩身质量检测新方法，可以直观精准地提供桩身缺陷性质及程度，为设计和施工处　理提供重要依据。　【关键词】红外探摄磁梯度基桩质量检测　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　Ｐｉｌｅ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｔｅｓｔ　ＦＵ　Ｘｉ—ｌｉａｎｇ　ＪＩ　Ｃｏｎｇ－ｊ　ＨＵＡＮＧ　Ｈａｉ＿　，　ＺＥＮＧ　Ｊｉｎｇ－ｆｅｎｇ　ｆ１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｓ　ｎｅｗ　ｐｉｌｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｆａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｈｏｏｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｓｕｒｖｅｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｔｅｓｔ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ａｎｄ　ｄｅｇｒｅｅ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｏｆｆｅｒ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｄｅｓｉｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｇｒｕｃｔｉｏｎ　ａｓ　ｗｅｌ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｆａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｈｏｏｔｉｎｇ，ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｇｒａｄｉｅｎｔ，ｐｉｌｅ　ｑｕａｌｉｙ，ｔｔｅｓｔ　目前，基桩的桩身质量检测普遍以高低应变或　一　图像信号经过逐级放大，同时压制干扰而传输到地　面监视主机并摄录：而对于异常点，再利用计算机进　行视频捕捉、记录存储。从而实现对管孔中情况的掌　握，为基桩的桩身质量检测或验证弹性波反射法低　应变检测结果，为设计或施工处理提供直接可靠的　超声波法为主，但都是定性判断，尤其当检测出桩身　缺陷时，只局限于判断ＩＩ类、ＩＩＩ类或Ⅳ类，却不能　一。　给出裂缝的大小、分布特征等信息。对该桩是否有留　作处理后使用，还是作废桩处理，或是补桩，无法下　肯定结论。这方面远红外探摄技术可以通过在管孔　中摄像解决，并辅以标尺校订可以提供准确的裂缝　长度、宽度以供设计处理时参考，这对于管桩尤其方　便。同时由于常规方法，在测桩长方面误差较大，并　且规范中也不提倡测桩长，因此在解决纠纷方面，常　规方法无法下唯一肯定结论，磁梯度方法则可以精　依据，同时可以检测基桩修复施工的质量情况。　ＫＬＩＣＫ—ＩＴ管中探摄仪由红外探头、监视器、录像机、　视频捕捉器及输送辅助设备等五部分组成，探测装　置见图ｌ。　视系统录象系统视频捕捉系统　确的解决这方面难题，同时，对灌注桩中常发生的钢　筋笼短的质量缺陷也能有效解决。　１探摄原理　（１）红外探摄原理　ＫＬＩＣＫ—ＩＴ管中探摄仪是在远红外摄像系统基　础上考虑到管中特殊环境因素而设计的。它是把带　有远红外的防水摄像探头放入管中进行拍摄，并将　工程质量２００７．Ｎｏ．ＩＯ（Ａ）　图１远红外探摄示意图　（总６０５）２１　维普资讯 http://www.cqvip.com 质量检测　（２）磁梯度探测原理　磁法探测是通过测量地下的磁场，划分异常，从　而可判断具有磁性特征目标体的范围和位置。这里　所谓具有磁性特征目标体即可有针对性的理解为对　具体工程设计或施工需要了解的具体地下待查物，　可以是构筑物地下基础、桩基等与周围磁背景值有　梯度差异的物体。磁梯度仪是测量目标体磁场强度　的垂直分量，该仪器是借助于磁敏元件，探测有铁磁　一一　（ａ）接桩处有空隙　（ｂ）接桩处连接紧密　图３管桩接桩处探摄图像　乙工地基桩为ＰＨＣ管桩，在低应变验收检测时　发现有３０％的桩在５～６ｍ附近有强的多次反射，判　性物质的强磁异常反应，通过磁梯度的数值变化进　而推测物质分解面，确定待查物的位置和范围。仪器　断为ⅡＩ类或Ⅳ类桩，查明原因是基坑开挖过程中的　采用的是ＣＣＴ—ｌ型磁探仪。该仪器面板液晶显示梯　土体位移挤断部分ＰＨＣ管桩。为了解桩身挤断程度，　度值范围±１０００ｎＴ，模拟通道外接数字表读数，对应　采用远红外探摄系统进行检测。探摄发现有问题的桩　比值为１０００ｎＴ／Ｖ，可测读±１００００ｎＴ。测读分辨率为　多在５～６ｍ之间存在不同程度的裂缝，图４ａ、图４ｂ　０．１ｎＴ／字，噪音水平≤５ｎＴ，探头方位误差≤±１０ｎＴ，　反映裂缝为水平状，无其它碎裂缝隙，可以采用灌浆　探头平行误差≤±ｌ０ｎＴ。　加固方式处理：图４ｃ、图４ｄ反映的裂缝为不规则碎　磁梯度测试在基桩施工质量检测中的作用较　裂，尤其图４ｄ有竖向裂缝，对此类型的断裂，设计没　大，其具有测试周期短、操作便捷、资料处理简单等　考虑管桩内注浆加固，而是作废桩处理，在旁边各补　优点，在针对具体施工要求，布孔合理，尽量避免地　打了两根桩。工程使用至今，无明显沉降发生。　面铁磁性物体干扰的基础上，有较高的探测精度，可　以达到满意的效果，其原理见图２。　■一　（ａ）水平裂缝　（ｂ）水平裂缝　图２磁梯度检测示意图　２工程实例　（１）管桩桩体质量检测　甲工地是由于某ＰＨＣ管桩在常规的验收性检　■一　（ｃ）破碎裂缝　（ｄ）破碎裂缝　测中，由低应变检测发现的接桩附近有强反射，判为　ＩＩＩ类桩，但由于数量较少，不具普遍性，不能确定是　图４管桩断裂处探摄图像　接桩连接处还是靠近接桩处桩身上的碎裂，以及空　＇（２）管桩桩长检测　隙或裂缝的大小，因此使用远红外探摄像系统进行　江苏某工地，基桩采用ＰＨＣ管桩，设计有效桩　探摄。图３ａ是探摄结果，深度在１ｌｍ处，正好是上　长为２１ｍ（１ｌｍ＋１０ｍ），由于施工方偷工减料，监理方　节桩接桩位置，并且经过标尺校对，该空隙约为　疏忽，在整个基础施工结束后，才发现有少打一节管　２ｃｍ，其它处无碎裂情况。设计因此决定利用现场的　桩的现象，于是怀疑整个工地其它基桩的施工质量，　压桩机复位处理，无须补桩或灌浆处理，节省了费用　决定使用磁梯度法进行检测。图５ａ为正常桩长的检　和工期。为作对比，在该桩附近抽查一根判断为Ｉ类　测曲线，桩长２１ｍ：图５ｂ为少打一节桩的检测曲线，　的管桩，进行探摄，结果反映接桩处紧密，良好，图　桩长为１ｌｍ。由两根桩的检测曲线对比可以看出，检　３ｂ为探摄结果。　测效果是十分明显和直观的，该结果与施工方的指　２２（总６０６）　工程质量２００７．Ｎｏ．１０（Ａ）　维普资讯 http://www.cqvip.com 认资料完全吻合。　△Ｚ（×１０　ｎＴ　）　低应变的粗略估计是不够的。利用磁梯度检测却可　以精度很高地解决这一问题，虽然通常桩底无钢筋　５　ｆ　△Ｚ（×１０　ｎＴ）　１０　５　０　—　５０５　＇　１０　笼，但素混凝土依然有一定的弱磁性，完全满足磁梯　度检测要求，众多的检测项目及取芯结果都证明了　该方法的准确性。图６ａ是灌注桩长度的检测，该桩　设计的有效桩长为２６ｍ，但实际检测结果表明为　２３ｍ，足足短了３ｍ。图６ｂ是正常桩长的灌注桩检测　曲线，１２ｍ处为钢筋笼的位置。　ｃ　＝　＝２　　＞　二＝＝＿ｊ　４６　８　１０　●１　２（４）灌注桩钢筋笼长度检测　由于钢筋笼的强铁磁性，磁梯度仪在经过钢筋　笼底部时，会有很强的磁梯度差，因此很容易确定钢　１４Ｉ　＞　１　４１　６筋笼长度。该项技术为许多建设方挽回巨大损失，在　｝　二二一　二一　１　８处理缺少钢筋笼的施工质量纠纷中，目前是唯一可　２　０信而精准的方法。图７ａ是正常的钢筋笼长度的检测　２　２　曲线，长度为２０ｍ；图７ｂ是缺少一节钢筋笼的检测　２　曲线，长度为１６ｍ；图７ｃ是缺少两节钢筋笼的检测　、　曲线，长度为９ｍ。　（ａ）正常桩桩长（２１ｍ）　（ｂ）疑问桩桩长（１１　ｍ）　　｛－图５管桩长度的磁梯度检测　）　　（３）灌注桩长度检测　灌注桩在施工过程中的桩长控制一直是个难　专　一＜＝＝　１二　题，并且施工方在偷工减料时，有的可以短ｌｍ、２ｍ　或更多，不像预制方桩或ＰＨＣ管桩，如果少，一般少　一节固定长度。因此一旦发现疑问，桩长的检测单靠　５—３一ｌ　ｌ　３　５　『　，　（ａ）３节钢筋笼　（ｂ）２节钢筋笼　（Ｃ）１节钢筋笼　图７灌注桩钢筋笼长度的磁梯度检测　３　３结论　６　基础质量是建设工程中的重中之重，施工人员　９　的技术水平和职业素质参差不齐，所造成的基桩质　量问题时有发生，常规的检测手段虽然可以高效的　发现问题，但如果借助远红外和磁梯度等物探方法　１　５　可以定量地查明问题，这不仅进一步确保检测结果　的公正性和增强说服力，而且为设计施工加固处理　提供重要依据，可以避免不必要的浪费，是基桩质量　　ｌ８　２１　（＝　检测中的有效方法，也是辅助司法鉴定的强有力的　工具。　１４　２　３Ｏ　｝　（ｂ）正常桩桩长（２６ｍ）　参考文献　［１］董焕成．重磁勘探教程［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９３　（ａ）疑问桩桩长（２３　ｍ）　［２］中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范｝ＪＧＪ　１０６．２００３　图６灌注桩长度的磁梯度检测　工程质量２００７。Ｎｏ。１０（Ａ１　（总６０７）２３