应用磁梯度法检测桩基础钢筋笼长度

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1、应用磁梯度法检测桩基础钢筋笼长度摘要：桩基础已在我国各种基础设施建设中广泛使用，桩长是否达标关系着建筑物的安全性能。通过仪器采集桩身附近的磁场强度，从而根据磁异常及其梯度可以确定桩内钢筋笼的长度。该文介绍了磁梯度法检测钢筋笼长度的基本原理，讨论了根据磁异常曲线确定钢筋笼接点的分析方法，并且通过一系列工程实例验证了理论公式，证明了该方法用于检测钢筋笼随着我国工程建设事业的蓬勃发展，桩基础已在高层建筑、桥梁、高架桥、港口码头等工程中大量采用，成为我国工程建设中最重要的一种基础形式。而基桩的钢筋笼长度是按照有关规范计算确定的

2、，如果基桩的钢筋笼长度不能满足设计要求，将会影响整个桩基础的承载力、稳定性和抗震能力，严重威胁建筑物的安全性能。由于基桩属于地下隐蔽工程，对其长度难以进行开挖验证，因此需要通过非开挖检测技术，无损、快捷地检验基桩钢筋笼的长度，验证其长度是否满足设计要求，从而消除安全隐忠。钢筋笼受地磁场磁化从而产生感应磁场，并且与地磁场叠加产生局部磁异常。因此可以采用磁梯度测试方法：紧邻基桩桩身（一般不超过lm）打一直径0.1m左右的钻孔，深度略大于基桩埋深。用管径合适的PVC套管放置于钻孔内，然后将仪器磁探头由套管置入底部，垂直上拉探

3、头的同时开始测量沿桩身轴线方向的磁场（及梯度），通过测量结果的变化，反映磁场突然增减的变化情况，从而确定磁性界面（即钢筋笼端点）的大致数量以及深度（图1）。该方法有以下优点：1）检测设备简单便捷，能够非常准确地反映近地表尺度内的磁异常变化；2）梯度量有正负之分，在结果曲线中的表现更加直观，能够为工作人员的解释与判断提供更准确客观的依据，准确率高，一般不容易产生异议。1磁测法原理由于钢筋笼属于铁磁性物质，因此相对于混凝土基桩与周围岩土，钢筋笼在地磁场作用下会产生更大的感应磁场，假设钢筋为无限长线状体，经理论计算，推导出无

4、限长线状体钢筋的感应磁场强度Z为：（1）式中：k为钢筋磁化率，为垂直方向地磁场磁感应强度，S为主筋横截面积，L为测点到钢筋笼的垂直距离。假设有效磁化倾角为90由上式可知钢筋笼感应磁场强度Z大小跟主筋与测点的距离L的平方成反比，与主筋横截面积S成正比，且在与钢筋笼平行的方向上为定值。实际工程中的灌注桩钢筋笼，基本上埋设在以第四纪为主的地层中，因此背景场基本上可以认为是一常量，并且可以通过现场实测获得，因而基底是铁磁性物质（钢筋笼）与弱磁性物质（混凝土基桩、围岩）的界面，界面上实测磁场强度会有较大变化，界面两侧会逐渐趋于稳

5、定的背景场，通过对上述数值模拟磁场垂直Z分量以及梯度曲线的分析，拐点位置对应深度即为钢筋笼端点埋深。2工程应用以下几个工程实例中使用的仪器均为武汉岩海公司生产的RS-RBMT钢筋笼长度磁法测试仪，适用磁场测量范围为-66666nT〜+66666nT，Z磁敏元件转向差不大于300nT，线性度不大于0.2%，现场数据采集前均对检测用仪器设备进行检查调试。2.1浙江平湖工程实例浙江省平湖市桥梁拓宽项目，工程正在处于施工阶段，基础采用钻孔灌注桩。后质量监督部门对其进行抽查，发现相关资料不全，怀疑已完成灌注桩钢筋笼长度存在问题，

6、不能满足设计要求，受质量监督单位的委托，在该项目选择部分疑问桩开展了钢筋笼长度检测工作。在距离桩身0.2m处钻孔，深度为40m,选取PVC材质埋管进行施工。将采集的数据导入电脑中，使用相关分析软件，得到实际测量的垂直分量信号强度和梯度数据，输出垂直分量和梯度数据，作出图像。从图中可以看出钻孔钻入深度为39.00m,钻孔底部在灌注桩底部以下。综合图中3条曲线的变化特征，结合数学模型试验结果，可以判定引起磁异常的场源即接头存在的位置对应于梯度曲线的极值处和二阶梯度异常的零值处。可以判定该试验桩在标高约-6.60m和-18.

7、90m处有2处显著的反映特征（钢筋笼接头），钢筋笼头部、底部磁场反映特征明显，因此确定有三节钢筋笼。在三段曲线中，磁梯度每两个极值之间还存在两个相对较小的极值，此时二阶梯度值都为零，判断这六个点为加劲箍筋的位置。由于实测曲线反应良好，因而确定钢筋笼有效长度在30.9m左右。由于该单位灌注桩钢筋笼设计长度为33.00m,我们得到测量结果长度为30.90m,与设计长度相差2.10m。由于本工地现场部分钻孔位置无法紧靠桩身，加之钻孔、钢筋笼均有一定的倾斜度，对测试磁场强度、梯度的强度有一定影响;钢筋材料以及绑扎方式、焊接方式

8、均存在一定差异，所以该单位在实际施工中没有缩短钢筋笼的长度，实际工程基本符合设计要求。2.2浙江海宁工程实例浙江省08省道海宁马桥至尖山段改建工程，工程处于施工中，基础采用钻孔灌注桩，后质量监督部门对其进行抽查，发现相关资料不全，怀疑钢筋笼长度存在问题，不能满足设计要求，受质量监督单位的委托，在该项目选择部分疑问桩开展了钢筋笼长度