磁法在灌注桩钢筋笼长度检测中的应用

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1、第2期福建地质GeologyofFujian149磁法在灌注桩钢筋笼长度检测中的应用李清华(福建省建设工程物探试验检测中心，福州，350011)摘要磁法检测是近几年新发展起来的一种检测方法，灌注桩在不同受力情况下，配制钢筋笼的长度要满足其设计荷载，根据磁力梯度法的基本原理，经过工程实例的实践，认为磁法检测对灌注桩中的钢筋笼长度检测评价是准确可靠的。关键词磁法灌注桩钢筋笼长度随着我国工程建设事业的蓬勃发展，灌注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。灌注桩中钢筋笼长度是按照有关规范，根据水平荷载、弯矩大小、桩周土情况、抗震

2、设防烈度以及是否为抗拔桩和端承桩等来计算确定的口]。灌注桩施工是采用机械或人工成孔后，将制作好的钢筋笼吊入孔中，随后进行混凝土浇筑。钢筋笼对桩的抗拉、抗弯，土层差异较大时承受地震波速差异引起的水平荷载、桩身裂缝控制等起到关键性的作用。特别对于抗拔桩和一、二级裂缝控制等级的桩，钢筋笼的作用尤其重要。由于灌注桩属于隐蔽工程，且施工后钢筋笼长度的检测难度大，桩身钢筋笼的短缺将对灌注桩的质量造成重大影响[2]。最直接的钢筋笼长度检测方法是开挖验证，但对于桩长达数十米，桩径超过800mm的混凝土灌注桩，开挖验证难度很大。随着科学技术的发展，桩基工程检测技术在不断更新和提高，新理论、新方法不

3、断推出，人们寻求各种既能准确检测且又无损于桩基的技术来检测钢筋笼的长度，如磁法(磁力梯度法)、电磁波法和声波法等。由于钢筋笼与混凝土、桩周岩土之间存在明显的磁性差异，故磁力梯度测试方法，为国内检测灌注桩钢筋笼长度较普遍采用的一种方法。1磁力梯度法的基本原理磁力梯度法采用的磁通门磁力仪是测量地磁强度和方向的相对磁力仪，磁通门探头有一个在弱磁场中就能达到饱和磁化的由高导率合金制成的磁芯。其方法是在两个平行的磁芯上分别绕以初级和次级线圈，两个初级线圈串联通以50～1000Hz的激励磁场，使磁芯达到饱和状态。次级线圈与差动放大器连接，在外磁场为零时，磁芯所感应的交流磁通的正半周与负半周完

4、全对称，两个次级线圈输出均为零。当沿磁芯轴向有直流磁场时，则磁芯将在某一收稿日期：2014-03—15作者简介：李清华(1969一)，男，工程师，现从事桩基检测、岩土工程勘察等工作。150福建地质GeologyofFujian第33卷半周先达到饱和，正负半周就不对称。两个次级线圈的输出电压差与磁通量的变化率成正比，测量此电压即可得到地磁场的变化。磁通门磁梯度测量仪采用双探头结构的梯度测量原理，因而相对均匀的磁干扰不会对它的测量结果产生影响。另外，由于其激励频率比较高，而测量线路中又采用了相应的抗干扰措施，因而对50Hz城市用电、高压线路及通讯广播线路等外来干扰有极强的抑制能力。该

5、仪器主要用于探测地下不同深度的铁磁性物体或含有铁磁的其他物体，混凝土桩中的钢筋笼即属于强磁性物体，钢筋笼底部会显示尖峰梯度异常，对应的深度即为钢筋笼的长度。2检测仪器检测仪器采用武汉岩海公司研制的RS—RBMT钢筋笼长度磁法测试仪。该检测设备简单便捷，能够准确地反映小范围、近距离内磁性物体的异常变化。在检测前，先进行平行度的检查，使用仪器工作状态正常后即可投入实际检测。将探头(长0．80m)顺着钻孔，按固定的间距逐点往下移动，并在每个测点测量磁力梯度数。在钢筋笼底端，磁力梯度必然会产生一个突变，在磁力梯度曲线上将对应一个异常尖峰显示，梯度量有正负之分，通过正负数值的增大或减小，可

6、以判定钢筋笼的长度，准确率高，不易产生异议。3钢筋笼磁异常特征点分析南京大学蒲晓轩等人模拟了一钢筋笼，进行Z。磁异常定量计算，主要参数有钢筋笼长度(L)一8m，钢筋直径(D)一0．025m，钢筋数量(N)一24根，计算出钢筋笼Z。磁异常定量计算曲线(图1)[3]，计算结果如下。曩筋巾80'200皇孵24巾”五，loInT-4—202‘Z=，(Io．nTIm)一7一S一3。lI357图1钢筋笼外部钻孔中za磁异常定量计算曲线图Fig．1’FhecalculationcurvesofZamagneticanomalyofreinforcementcageoutsideborehole

7、第2期李清华：磁法在灌注桩钢筋笼长度检测中的应用151(1)Z。曲线在钢筋笼长度范围内呈明显的马鞍形特征。(2)钢筋笼顶端的磁异常为很小的负值，基本趋近于0。0．5m处Z。有一明显的极小值，随后Za数值逐渐变大。(3)钢筋笼中点(4m处)对应马鞍形曲线最高的突起点，当深度变大时，乙数值重新开始变小。(4)7．5m处钢筋笼磁异常出现极小值，与0．5ITI处数值相等。钢筋笼底端的Za数值与顶端相同。(5)8．5m处钢筋笼磁异常出现极大值，远离钢筋笼时，Za数值逐渐变小，在11m处Za