CN1837515A - 电探法桩基施工质量检测技术的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电探法桩基施工质量检测技术的方法，其特征在于将一个电极连接到钢筋笼上，另一个电极在钢筋笼的内侧或外侧连续检测两个电极间电介质的电阻或电阻率的变化情况，用于分析桩基的成孔孔径、泥皮厚度、桩底沉渣挂壁、地下潜流、桩身混凝土完整性、混凝土保护层的灌注质量，具有快速、连续、灵敏度高的特点，能检测桩身裂缝的存在。
Description
桩基施工过程监控和施工质量检测的技术有了一定的发展，但桩基是隐蔽工程，许多影响桩基施工质量的因素仍末被发现和重视，缺乏相应的检测手段，如桩底沉渣实际上可分为桩底的圆柱体形式和依附在钢筋笼上的圆环体形式。沉渣环状挂壁的存在对桩基的完整性和承载力构成严重影响，但用吊锤无法检知，具有明显的隐蔽性；清孔过程钢筋笼泥皮太厚、淤泥地层孔径进一步回缩、泥块挂壁等情况也缺乏监控和检测手段，而这些现象都直接影响到桩基的施工质量。
现有桩基完整性检测的技术，如普遍使用的反射波法和超声波透射法等，都存在局限性。反射波法受地质等外部环境影响大，存在精度低等问题，更不适用于长大桩的检测；超声波透射法检测用于分析判断的首波，反映的是透射波中走得最快最好的信息，其特性决定了在检测区域内都会出现缺陷漏判现象。现有桩基完整性检测技术都不能对施工质量最难保障的钢筋混凝土保护层进行质量评价。桩基抽芯法检测虽然直观，但由于桩基混凝土灌注过程机理复杂，混凝土均匀性差，抽芯法检测一孔之见也会造成误判。多孔钻芯则检测费用高、工期长。因此需要发展一种经济快速、灵敏度高的检测技术，以便综合评价桩基混凝土的完整性。
本发明的目的是提供一种原理简单、方法可靠的电探法桩基施工质量检测技术的方法，作为施工过程的实时检测和监控手段，用于清孔质量检测，分析钢筋笼局部是否被回缩的桩周土、桩底沉渣等包裹、覆盖，造成孔径变化；判断钢筋笼上的泥皮厚度情况；桩孔是否穿越地下潜流等。桩基混凝土灌注后，利用抽芯孔和地质孔等，综合检测评定桩基混凝土完整性，分析缺陷的性质和平面位置；分析桩身混凝土开裂程度、保护层质量和露筋情况。通过电探法检测进一步丰富和细化桩基隐蔽工程施工过程和桩基完整性检测的内容和方法，达到全面监控，及时发现问题、解决问题，确保工程施工质量、减少损失的目的。
本发明的特征在于电探仪(1)通过导线(2)将一个电极(3)连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上，另一个电极(6)通过另一条导线(2)放置在钢筋笼(5)的内侧或外侧的被测介质(7)或通道(8)中，检测桩基(4)桩顶至桩底间钢筋笼(5)至电极(6)间被测介质(7)的电阻或电阻率的变化情况，根据不同介质有不同电阻或电阻率的原理，用于分析桩基(4)的成孔孔径、清孔质量和桩身混凝土完整性。
不同的介质有不同的电阻或电阻率，桩基清孔时其测量介质为泥浆，成桩后其测量介质为混凝土，施工质量得以保证时均匀的泥浆和完整混凝土的电阻或电阻率是一定值。但当清孔时钢筋笼局部泥皮较厚、挂有泥块、被淤泥或沉渣覆盖时，就相当于在检测电路中串联了一只电阻，对应处的电测值(电压或电流等参数)相应出现异常变化；若桩孔穿越地下潜流，地下水稀释泥浆相当于直接改变了测量电路的电阻值；桩身凝固的密实的混凝土电阻值很大，当桩身混凝土缺陷为水平层状时，相当于高阻电路中并联了一只低值电阻，由于裂缝中含有带离子的水形成了电通路，因此很小的裂缝也能检测发现。根据检测结果，结合地质钻探报告、异常点在桩基分布的部位和范围，可以判断出现缺陷的性质和程度。如异常点出现在流动性大的淤泥层、裂隙发育的地层，可对应判断为孔径回缩、出现地下潜流；异常点出现在桩底，可对应判断为桩底出现沉渣挂壁现象；泥浆比重大且清孔时间长，可怀疑钢筋上的泥皮较厚等。当桩身混凝土缺陷为竖向分布或局部的，不构成电通路，相当于在高阻电路中串联了一只低值电阻，测量电路没有明显变化。根据这些特性，电探法结合桩身抽芯报告等，可进一步综合分析判断桩身混凝土缺陷的性质、分布范围和严重程度，判断抽芯发现的缺陷是桩中心局部缺陷还是断面类缺陷，是混凝土离析还是夹泥，为桩身混凝土完整性判定提供重要依据。
本发明的特征在于被测介质(7)为泥浆(9)，钢筋笼(5)局部被回缩的桩周的地质土(10)、或泥浆(9)中的泥块泥皮(11)、或桩底沉渣(12)等包裹、覆盖时，钢筋笼(5)至电极(6)间对应处的电阻或电阻率将发生明显变化，结合地质钻探报告和异常测点在桩孔中位置分布的情况等，判断桩基(4)成孔孔径是否明显回缩、清孔质量能否满足要求。当泥浆(9)局部被地下潜流(13)冲涮、稀释，钢筋笼(5)至电极(6)间对应处的电阻或电阻率将发生明显变化，结合地质钻探报告等分析判断桩基(4)在此地层可能出现地下潜流(17)，并采取相应措施。在桩基清孔阶段及时检测发现将影响桩基混凝土完整性的重要因素，做到事前控制，对于桩基这种重要工程，无疑具有重大的现实意义。
本发明的特征在于被测介质(7)为混凝土(14)，通道(8)为桩基抽芯孔(15)，抽芯孔(15)中灌注有一定导电性的水(16)，钢筋笼(5)至电极(6)间的混凝土(14)发生离析夹泥(17)、裂缝(18)等时其电阻或电阻率将发生明显变化，结合抽芯报告综合分析桩基(4)的混凝土完整性及缺陷特征。有多个抽芯孔时，将连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上的电极(3)移至桩基(4)的另一个桩基抽芯孔(15)中，电极(3)与电极(6)分别在桩基(4)的两个抽芯孔(15)中同步提放，检测桩基(4)两个抽芯孔(15)间混凝土(14)的电阻或电阻率的变化情况，分析抽芯孔(15)与另一个抽芯孔(15)、抽芯孔(15)与钢筋笼(5)间的检测结果，判断离析夹泥(17)、裂缝(18)等缺陷在桩基(4)中的分布情况。
众所周知就地钻孔灌注桩混凝土保护层是桩基混凝土施工质量最差的部位，严重影响桩基的水平承载力和耐久性，除明挖检验外至今仍没有有效的检测技术手段。本发明的特征在于钢筋笼(5)的外侧被测介质(7)为混凝土保护层(21)和地质土(10)，通道(8)为地质钻孔(20)，地质钻孔(20)中灌注有一定导电性的水(16)，在同一地质土层(19)内混凝土保护层(21)发生离析夹泥(17)、裂缝(18)等时钢筋笼(5)至电极(6)对应处的电阻或电阻率将发生变化，结合地质钻探报告等分析桩基(4)的混凝土保护层(21)的混凝土灌注质量和钢筋笼(5)的露筋情况，对就地钻孔灌注桩混凝土保护层的施工质量做出评价。在粘性土、淤泥质土等土质较松软、含水量高的地方，桩基桩顶部位可用带有电极的插杆，直接垂直***到地层中实施检测。
图1桩基清孔质量检测示意图。
图2地下潜流等检测示意图。
图3桩基混凝土完整性及混凝土保护层施工质量检测示意图。
图4多芯孔时桩基混凝土完整性检测示意图。
本发明根据不同介质有不同电阻或电阻率的原理，将电探仪(1)的一个电极(3)连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上，另一个电极(6)放置到泥浆(9)中，通过测量钢筋笼(5)至电极(6)间泥浆(9)的电阻或电阻率的变化情况，结合地质钻芯报告、异常测点在桩孔中的分布情况、施工工艺等，能进一步判断成孔、清孔的质量，出现缺陷的性质和程度，如孔径回缩、沉渣挂壁、地下潜流、钢筋上的泥皮较厚等严重影响桩基混凝土完整性和承载力的隐蔽缺陷；通过抽芯孔(15)，测量抽芯孔(15)与钢筋笼(5)、抽芯孔(15)与另一个抽芯孔(15)间混凝土(14)的电阻或电阻率的变化情况，结合抽芯报告，能判断离析夹泥(17)、裂缝(18)等缺陷在桩基(4)中的分布情况和严重程度，如缩径、断桩、桩芯局部离析等，能检测如裂缝等细小的断面类缺陷；利用地质钻孔(20)，测量钢筋笼(5)至电极(6)间混凝土保护层(21)的电阻或电阻率的变化情况，结合地质钻芯报告、能判断混凝土保护层(21)的混凝土灌注质量和钢筋笼(5)的露筋情况。电探法桩基施工质量检测技术具有功能多、灵敏度高、使用简便等特点，是清孔质量检测、桩基完整性检测技术的发展和补充，对于提高桩基施工质量、减少隐蔽工程损失具有重要意义。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：桩基清孔质量检测
如附图1和附图2所示，由于桥位地质构造复杂，存在高流动性的淤泥层和裂隙发育的破碎层，有地下承压水存在，施工难度大，为确保桩基清孔质量符合要求，防止不确定因素影响桩基施工质量。安装钢筋笼后继续清孔36小时，实测孔内泥浆比重、含砂率、沉淀土厚度在控制范围内，为检测成孔孔径是否明显回缩、桩孔是否穿越地下潜流、桩底是否出现沉渣挂壁等，决定采用电探法作进一步检测。
1.检测要求和标定：
检测时将电探仪(1)的电极(3)用强力铁夹连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上，连接时要求不断转动铁夹磨擦钢筋，确保其接触电阻最小并恒定，连接点在泥浆面以上不少于20cm处，检测时不会被水、泥浆等淋湿。电极(6)安装在探头(23)的侧面上，检测前用酒精擦拭电极。探头(23)有一定重量，确保检测过程探头(23)在泥浆中能保持垂直稳定状态。探头(23)和连接导线(2)应绝缘，不得漏电，导线(2)上有深度标记。
标定和检测时电极(6)与钢筋笼(5)内侧的距离宜保持一致，至少是每一检测剖面时应保持一致，如采用20cm距离时，控制其误差小于±1.0cm。检测起始点离泥浆面约50cm。测量钢筋笼(5)上没有泥皮(11)时钢筋笼(5)与电极(6)20cm间的泥浆(9)的电测值(电压或电流值)为标准电测值，再分别测量钢筋笼(5)上有不同泥皮(11)厚度时的电测值、泥块(11)及沉渣(12)覆盖在钢筋笼上时的电测值、泥浆(9)置换为地下水等状态时的电测值。模拟并检测各种可能状态的电测值做为检测判断时的参考依据。
2.清孔质量检测：
清孔质量检测时探头(23)与钢筋笼(5)内侧的距离也采用20cm，桩平面对称布置四组测点，连续测读桩顶至桩底钢筋笼(5)至电极(6)间对应的电测值，计算并绘制电测值(或对应的电阻或电阻率)的Vi-H深度变化曲线。为综合评价清孔质量，同时采用电探法检测泥浆的含砂率变化情况和桩底沉渣厚度。为确保检知地下潜流的存在，检测前先切断泥浆泵电源，静置约1小时以让地下潜流(13)充分稀释、置换泥浆，使泥浆性能发生相应变化。
3.检测结果分析判断：
分析实测Vi-H深度变化曲线，标注异常测点对应的标高及在桩基上的位置，查核对应测点的地层特性，参照标定结果，分析本桩孔及相临桩有关成孔质量、清孔质量、混凝土完整性检测报告，分析施工机械的特点、施工工艺及施工故障等问题，综合判断本桩的清孔质量、出现缺陷的性质和程度。如：
异常测点出现在流动性大的淤泥层，可对应判断为桩孔回缩；
异常测点出现在裂隙发育的地层，清孔过程检测正常，静置后检测异常，可对应判断为出现地下潜流；
异常测点出现在桩底，可对应判断为桩底出现沉渣挂壁。桩径越大沉渣挂壁的可能性越大，清孔时间越长沉渣挂壁的可能性也越大；
异常测点分布范围较广泛，且泥浆比重大，清孔时间长，可怀疑钢筋笼上的泥皮较厚。
实施例二：桩身混凝土完整性检测I
如附图3所示，本桩钻芯检查发现芯样多处有混凝土离析现象，为排查属于桩芯导管孔位的局部缺陷，用电探法检测钻芯孔(15)与钢筋笼间(5)的电测值，实测Vi-H曲线平直，芯样缺陷对应处无异常反映，综合分析认为该桩存在桩芯局部缺陷，对桩基承载力不构成影响，不必再增加钻芯孔详探。
其余同实施例一。
实施例三：桩身混凝土完整性检测II
如附图4所示，本桩钻芯检查发现芯样多处有混凝土离析现象，用电探法检测钻芯孔I(152)与钢筋笼(5)间的电测值，实测Vai-H曲线在芯样缺陷处有异常峰，初步分析认为该桩局部存在严重缺陷，对桩基承载力构成影响，决定再增加另一个钻芯孔II(153)详探。
再次用电探法检测钻芯孔II与钢筋笼间的电测值及绘制Vbi-H曲线、钻芯孔I与钻芯孔II间的电测值及绘制Vabi-H曲线。
桩基各芯样缺陷的综合判断如下：
芯样缺陷1。Vai-H、Vbi-H、Vabi-H三条曲线在此断面均无异常反映，判断此缺陷为桩芯局部缺陷(171)；
芯样缺陷2。Vai-H、Vbi-H两条曲线在此断面均无异常反映，而Vabi-H曲线在此断面对应有明显的异常峰，结合抽芯结果，判断此缺陷为桩芯严重缺陷(172)；
芯样缺陷3。Vbi-H、Vabi-H两条曲线在此断面均无异常反映，而Vai-H曲线在此断面对应有异常峰，判此缺陷为桩身局部缩径(173)；
芯样缺陷4。Vai-H、Vbi-H两条曲线在此断面对应有明显的异常峰，Vabi-H曲线在此断面无异常反映，结合抽芯结果，判此缺陷为桩身严重缩径(174)；
芯样缺陷5。Vai-H、Vbi-H、Vabi-H三条曲线在此断面对应均有明显的异常峰，结合抽芯结果，判此缺陷为断桩(175)。
其余同实施例二。
实施例四：桩身混凝土保护层质量检测
如附图3所示，在距桩侧10cm处钻一地质孔(20)，孔深20m，在钻孔中用定喷法清洗桩基(4)的外则面，然后检测地质孔(20)与钢筋笼(5)间混凝土保护层(21)的电测值并绘制Vi-H曲线，发现Vi-H曲线从桩顶而下可分为三个区间：0-3m段实测测值最大；3m-8m段峰值分布无规则；8m-20m段实测测值最小，存在个别小峰。明挖检验发现桩头0-3m存在明显露筋现象。要求桩周混凝土凿毛后重新浇筑混凝土，桩基混凝土灌注时增加超灌力，并加强桩头混凝土插振。
其余同实施例二。
实施例五：桩身裂缝检测
如附图3所示，本桩为桥台桩，成桩后由于台后路基填土作用桩头位移了12cm，为检测桩身混凝土是否开裂，在桩位移方向分别靠钢筋笼内侧15cm处对称钻两个芯，混凝土芯样基本完整、无夹泥现象，但无法从芯样上判断是否出现断裂。实测近桥台侧钻芯孔(151)与钢筋笼的Vi-H曲线在距桩头5m-12m间分布有距离为50cm-20cm不等的异常峰值，而远桥台侧钻芯孔(15)与钢筋笼的Vi-H曲线基本为一直线，判断该桩在距桩顶下5m-12m间受弯开裂。
其余同实施例二。
Claims (6)
1.电探法桩基施工质量检测技术的方法，其特征在于电探仪(1)通过导线(2)将一个电极(3)连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上，另一个电极(6)通过另一条导线(2)放置在钢筋笼(5)的内侧或外侧的被测介质(7)或通道(8)中，检测桩基(4)桩顶至桩底间钢筋笼(5)至电极(6)间被测介质(7)的电阻或电阻率的变化情况，根据不同介质有不同电阻或电阻率的原理，用于分析桩基(4)的成孔孔径、清孔质量和桩身混凝土完整性。
2.如权利要求1所述，其特征在于被测介质(7)为泥浆(9)，钢筋笼(5)局部被回缩的桩周的地质土(10)、或泥浆(9)中的泥块泥皮(11)、或桩底沉渣(12)等包裹、覆盖时，钢筋笼(5)至电极(6)间对应处的电阻或电阻率将发生明显变化，结合地质钻探报告和异常测点在桩孔中位置的分布情况等，判断桩基(4)成孔孔径是否明显回缩、清孔质量能否满足要求。
3.如权利要求2所述，其特征在于泥浆(9)局部被地下潜流(13)冲涮、稀释，钢筋笼(5)至电极(6)间对应处的电阻或电阻率将发生明显变化，结合地质钻探报告等分析判断桩基(4)在此地层是否出现地下潜流(13)。
4.如权利要求1所述，其特征在于被测介质(7)为混凝土(14)，通道(8)为桩基抽芯孔(15)，抽芯孔(15)中灌注有一定导电性的水(16)，钢筋笼(5)至电极(6)间的混凝土(14)发生离析夹泥(17)、裂缝(18)等时其电阻或电阻率将发生明显变化，结合抽芯报告等综合分析桩基(4)的混凝土完整性及缺陷特征。
5.如权利要求4所述，其特征在于将连接到桩基(4)的钢筋笼(5)上的电极(3)移至桩基(4)的另一个桩基抽芯孔(15)中，电极(3)与电极(6)分别在桩基(4)的两个抽芯孔(15)中同步提放，检测桩基(4)两个抽芯孔(15)间混凝土(14)的电阻或电阻率的变化情况，分析抽芯孔(15)与另一个抽芯孔(15)、抽芯孔(15)与钢筋笼(5)间的检测结果，判断离析夹泥(17)、裂缝(18)等缺陷在桩基(4)中的分布情况。
6.如权利要求1所述，其特征在于钢筋笼(5)的外侧被测介质(7)为混凝土保护层(21)和地质土(10)，通道(8)为地质钻孔(20)，地质钻孔(20)中灌注有一定导电性的水(16)，在同一地质土层(19)内混凝土保护层(21)发生离析夹泥(17)、裂缝(18)等时钢筋笼(5)至电极(6)对应处的电阻或电阻率将发生变化，结合地质钻探报告等分析桩基(4)的混凝土保护层(21)的混凝土灌注质量和钢筋笼(5)的露筋情况。
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