專利名稱：電探法樁基施工質(zhì)量檢測技術(shù)的方法
樁基施工過程監(jiān)控和施工質(zhì)量檢測的技術(shù)有了一定的發(fā)展，但樁基是隱蔽工程，許多影響樁基施工質(zhì)量的因素仍末被發(fā)現(xiàn)和重視，缺乏相應(yīng)的檢測手段，如樁底沉渣實際上可分為樁底的圓柱體形式和依附在鋼筋籠上的圓環(huán)體形式。沉渣環(huán)狀掛壁的存在對樁基的完整性和承載力構(gòu)成嚴重影響，但用吊錘無法檢知，具有明顯的隱蔽性；清孔過程鋼筋籠泥皮太厚、淤泥地層孔徑進一步回縮、泥塊掛壁等情況也缺乏監(jiān)控和檢測手段，而這些現(xiàn)象都直接影響到樁基的施工質(zhì)量。
現(xiàn)有樁基完整性檢測的技術(shù)，如普遍使用的反射波法和超聲波透射法等，都存在局限性。反射波法受地質(zhì)等外部環(huán)境影響大，存在精度低等問題，更不適用于長大樁的檢測；超聲波透射法檢測用于分析判斷的首波，反映的是透射波中走得最快最好的信息，其特性決定了在檢測區(qū)域內(nèi)都會出現(xiàn)缺陷漏判現(xiàn)象。現(xiàn)有樁基完整性檢測技術(shù)都不能對施工質(zhì)量最難保障的鋼筋混凝土保護層進行質(zhì)量評價。樁基抽芯法檢測雖然直觀，但由于樁基混凝土灌注過程機理復(fù)雜，混凝土均勻性差，抽芯法檢測一孔之見也會造成誤判。多孔鉆芯則檢測費用高、工期長。因此需要發(fā)展一種經(jīng)濟快速、靈敏度高的檢測技術(shù)，以便綜合評價樁基混凝土的完整性。
本發(fā)明的目的是提供一種原理簡單、方法可靠的電探法樁基施工質(zhì)量檢測技術(shù)的方法，作為施工過程的實時檢測和監(jiān)控手段，用于清孔質(zhì)量檢測，分析鋼筋籠局部是否被回縮的樁周土、樁底沉渣等包裹、覆蓋，造成孔徑變化；判斷鋼筋籠上的泥皮厚度情況；樁孔是否穿越地下潛流等。樁基混凝土灌注后，利用抽芯孔和地質(zhì)孔等，綜合檢測評定樁基混凝土完整性，分析缺陷的性質(zhì)和平面位置；分析樁身混凝土開裂程度、保護層質(zhì)量和露筋情況。通過電探法檢測進一步豐富和細化樁基隱蔽工程施工過程和樁基完整性檢測的內(nèi)容和方法，達到全面監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，確保工程施工質(zhì)量、減少損失的目的。
本發(fā)明的特征在于電探儀(1)通過導(dǎo)線(2)將一個電極(3)連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上，另一個電極(6)通過另一條導(dǎo)線(2)放置在鋼筋籠(5)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)的被測介質(zhì)(7)或通道(8)中，檢測樁基(4)樁頂至樁底間鋼筋籠(5)至電極(6)間被測介質(zhì)(7)的電阻或電阻率的變化情況，根據(jù)不同介質(zhì)有不同電阻或電阻率的原理，用于分析樁基(4)的成孔孔徑、清孔質(zhì)量和樁身混凝土完整性。
不同的介質(zhì)有不同的電阻或電阻率，樁基清孔時其測量介質(zhì)為泥漿，成樁后其測量介質(zhì)為混凝土，施工質(zhì)量得以保證時均勻的泥漿和完整混凝土的電阻或電阻率是一定值。但當(dāng)清孔時鋼筋籠局部泥皮較厚、掛有泥塊、被淤泥或沉渣覆蓋時，就相當(dāng)于在檢測電路中串聯(lián)了一只電阻，對應(yīng)處的電測值(電壓或電流等參數(shù))相應(yīng)出現(xiàn)異常變化；若樁孔穿越地下潛流，地下水稀釋泥漿相當(dāng)于直接改變了測量電路的電阻值；樁身凝固的密實的混凝土電阻值很大，當(dāng)樁身混凝土缺陷為水平層狀時，相當(dāng)于高阻電路中并聯(lián)了一只低值電阻，由于裂縫中含有帶離子的水形成了電通路，因此很小的裂縫也能檢測發(fā)現(xiàn)。根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告、異常點在樁基分布的部位和范圍，可以判斷出現(xiàn)缺陷的性質(zhì)和程度。如異常點出現(xiàn)在流動性大的淤泥層、裂隙發(fā)育的地層，可對應(yīng)判斷為孔徑回縮、出現(xiàn)地下潛流；異常點出現(xiàn)在樁底，可對應(yīng)判斷為樁底出現(xiàn)沉渣掛壁現(xiàn)象；泥漿比重大且清孔時間長，可懷疑鋼筋上的泥皮較厚等。當(dāng)樁身混凝土缺陷為豎向分布或局部的，不構(gòu)成電通路，相當(dāng)于在高阻電路中串聯(lián)了一只低值電阻，測量電路沒有明顯變化。根據(jù)這些特性，電探法結(jié)合樁身抽芯報告等，可進一步綜合分析判斷樁身混凝土缺陷的性質(zhì)、分布范圍和嚴重程度，判斷抽芯發(fā)現(xiàn)的缺陷是樁中心局部缺陷還是斷面類缺陷，是混凝土離析還是夾泥，為樁身混凝土完整性判定提供重要依據(jù)。
本發(fā)明的特征在于被測介質(zhì)(7)為泥漿(9)，鋼筋籠(5)局部被回縮的樁周的地質(zhì)土(10)、或泥漿(9)中的泥塊泥皮(11)、或樁底沉渣(12)等包裹、覆蓋時，鋼筋籠(5)至電極(6)間對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告和異常測點在樁孔中位置分布的情況等，判斷樁基(4)成孔孔徑是否明顯回縮、清孔質(zhì)量能否滿足要求。當(dāng)泥漿(9)局部被地下潛流(13)沖涮、稀釋，鋼筋籠(5)至電極(6)間對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告等分析判斷樁基(4)在此地層可能出現(xiàn)地下潛流(17)，并采取相應(yīng)措施。在樁基清孔階段及時檢測發(fā)現(xiàn)將影響樁基混凝土完整性的重要因素，做到事前控制，對于樁基這種重要工程，無疑具有重大的現(xiàn)實意義。
本發(fā)明的特征在于被測介質(zhì)(7)為混凝土(14)，通道(8)為樁基抽芯孔(15)，抽芯孔(15)中灌注有一定導(dǎo)電性的水(16)，鋼筋籠(5)至電極(6)間的混凝土(14)發(fā)生離析夾泥(17)、裂縫(18)等時其電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合抽芯報告綜合分析樁基(4)的混凝土完整性及缺陷特征。有多個抽芯孔時，將連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上的電極(3)移至樁基(4)的另一個樁基抽芯孔(15)中，電極(3)與電極(6)分別在樁基(4)的兩個抽芯孔(15)中同步提放，檢測樁基(4)兩個抽芯孔(15)間混凝土(14)的電阻或電阻率的變化情況，分析抽芯孔(15)與另一個抽芯孔(15)、抽芯孔(15)與鋼筋籠(5)間的檢測結(jié)果，判斷離析夾泥(17)、裂縫(18)等缺陷在樁基(4)中的分布情況。
眾所周知就地鉆孔灌注樁混凝土保護層是樁基混凝土施工質(zhì)量最差的部位，嚴重影響樁基的水平承載力和耐久性，除明挖檢驗外至今仍沒有有效的檢測技術(shù)手段。本發(fā)明的特征在于鋼筋籠(5)的外側(cè)被測介質(zhì)(7)為混凝土保護層(21)和地質(zhì)土(10)，通道(8)為地質(zhì)鉆孔(20)，地質(zhì)鉆孔(20)中灌注有一定導(dǎo)電性的水(16)，在同一地質(zhì)土層(19)內(nèi)混凝土保護層(21)發(fā)生離析夾泥(17)、裂縫(18)等時鋼筋籠(5)至電極(6)對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告等分析樁基(4)的混凝土保護層(21)的混凝土灌注質(zhì)量和鋼筋籠(5)的露筋情況，對就地鉆孔灌注樁混凝土保護層的施工質(zhì)量做出評價。在粘性土、淤泥質(zhì)土等土質(zhì)較松軟、含水量高的地方，樁基樁頂部位可用帶有電極的插桿，直接垂直插入到地層中實施檢測。


圖1樁基清孔質(zhì)量檢測示意圖。
圖2地下潛流等檢測示意圖。
圖3樁基混凝土完整性及混凝土保護層施工質(zhì)量檢測示意圖。
圖4多芯孔時樁基混凝土完整性檢測示意圖。
本發(fā)明根據(jù)不同介質(zhì)有不同電阻或電阻率的原理，將電探儀(1)的一個電極(3)連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上，另一個電極(6)放置到泥漿(9)中，通過測量鋼筋籠(5)至電極(6)間泥漿(9)的電阻或電阻率的變化情況，結(jié)合地質(zhì)鉆芯報告、異常測點在樁孔中的分布情況、施工工藝等，能進一步判斷成孔、清孔的質(zhì)量，出現(xiàn)缺陷的性質(zhì)和程度，如孔徑回縮、沉渣掛壁、地下潛流、鋼筋上的泥皮較厚等嚴重影響樁基混凝土完整性和承載力的隱蔽缺陷；通過抽芯孔(15)，測量抽芯孔(15)與鋼筋籠(5)、抽芯孔(15)與另一個抽芯孔(15)間混凝土(14)的電阻或電阻率的變化情況，結(jié)合抽芯報告，能判斷離析夾泥(17)、裂縫(18)等缺陷在樁基(4)中的分布情況和嚴重程度，如縮徑、斷樁、樁芯局部離析等，能檢測如裂縫等細小的斷面類缺陷；利用地質(zhì)鉆孔(20)，測量鋼筋籠(5)至電極(6)間混凝土保護層(21)的電阻或電阻率的變化情況，結(jié)合地質(zhì)鉆芯報告、能判斷混凝土保護層(21)的混凝土灌注質(zhì)量和鋼筋籠(5)的露筋情況。電探法樁基施工質(zhì)量檢測技術(shù)具有功能多、靈敏度高、使用簡便等特點，是清孔質(zhì)量檢測、樁基完整性檢測技術(shù)的發(fā)展和補充，對于提高樁基施工質(zhì)量、減少隱蔽工程損失具有重要意義。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
實施例一樁基清孔質(zhì)量檢測如附圖1和附圖2所示，由于橋位地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，存在高流動性的淤泥層和裂隙發(fā)育的破碎層，有地下承壓水存在，施工難度大，為確保樁基清孔質(zhì)量符合要求，防止不確定因素影響樁基施工質(zhì)量。安裝鋼筋籠后繼續(xù)清孔36小時，實測孔內(nèi)泥漿比重、含砂率、沉淀土厚度在控制范圍內(nèi)，為檢測成孔孔徑是否明顯回縮、樁孔是否穿越地下潛流、樁底是否出現(xiàn)沉渣掛壁等，決定采用電探法作進一步檢測。
1.檢測要求和標定
檢測時將電探儀(1)的電極(3)用強力鐵夾連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上，連接時要求不斷轉(zhuǎn)動鐵夾磨擦鋼筋，確保其接觸電阻最小并恒定，連接點在泥漿面以上不少于20cm處，檢測時不會被水、泥漿等淋濕。電極(6)安裝在探頭(23)的側(cè)面上，檢測前用酒精擦拭電極。探頭(23)有一定重量，確保檢測過程探頭(23)在泥漿中能保持垂直穩(wěn)定狀態(tài)。探頭(23)和連接導(dǎo)線(2)應(yīng)絕緣，不得漏電，導(dǎo)線(2)上有深度標記。
標定和檢測時電極(6)與鋼筋籠(5)內(nèi)側(cè)的距離宜保持一致，至少是每一檢測剖面時應(yīng)保持一致，如采用20cm距離時，控制其誤差小于±1.0cm。檢測起始點離泥漿面約50cm。測量鋼筋籠(5)上沒有泥皮(11)時鋼筋籠(5)與電極(6)20cm間的泥漿(9)的電測值(電壓或電流值)為標準電測值，再分別測量鋼筋籠(5)上有不同泥皮(11)厚度時的電測值、泥塊(11)及沉渣(12)覆蓋在鋼筋籠上時的電測值、泥漿(9)置換為地下水等狀態(tài)時的電測值。模擬并檢測各種可能狀態(tài)的電測值做為檢測判斷時的參考依據(jù)。
2.清孔質(zhì)量檢測清孔質(zhì)量檢測時探頭(23)與鋼筋籠(5)內(nèi)側(cè)的距離也采用20cm，樁平面對稱布置四組測點，連續(xù)測讀樁頂至樁底鋼筋籠(5)至電極(6)間對應(yīng)的電測值，計算并繪制電測值(或?qū)?yīng)的電阻或電阻率)的Vi-H深度變化曲線。為綜合評價清孔質(zhì)量，同時采用電探法檢測泥漿的含砂率變化情況和樁底沉渣厚度。為確保檢知地下潛流的存在，檢測前先切斷泥漿泵電源，靜置約1小時以讓地下潛流(13)充分稀釋、置換泥漿，使泥漿性能發(fā)生相應(yīng)變化。
3.檢測結(jié)果分析判斷分析實測Vi-H深度變化曲線，標注異常測點對應(yīng)的標高及在樁基上的位置，查核對應(yīng)測點的地層特性，參照標定結(jié)果，分析本樁孔及相臨樁有關(guān)成孔質(zhì)量、清孔質(zhì)量、混凝土完整性檢測報告，分析施工機械的特點、施工工藝及施工故障等問題，綜合判斷本樁的清孔質(zhì)量、出現(xiàn)缺陷的性質(zhì)和程度。如異常測點出現(xiàn)在流動性大的淤泥層，可對應(yīng)判斷為樁孔回縮；異常測點出現(xiàn)在裂隙發(fā)育的地層，清孔過程檢測正常，靜置后檢測異常，可對應(yīng)判斷為出現(xiàn)地下潛流；異常測點出現(xiàn)在樁底，可對應(yīng)判斷為樁底出現(xiàn)沉渣掛壁。樁徑越大沉渣掛壁的可能性越大，清孔時間越長沉渣掛壁的可能性也越大；異常測點分布范圍較廣泛，且泥漿比重大，清孔時間長，可懷疑鋼筋籠上的泥皮較厚。
實施例二樁身混凝土完整性檢測I如附圖3所示，本樁鉆芯檢查發(fā)現(xiàn)芯樣多處有混凝土離析現(xiàn)象，為排查屬于樁芯導(dǎo)管孔位的局部缺陷，用電探法檢測鉆芯孔(15)與鋼筋籠間(5)的電測值，實測Vi-H曲線平直，芯樣缺陷對應(yīng)處無異常反映，綜合分析認為該樁存在樁芯局部缺陷，對樁基承載力不構(gòu)成影響，不必再增加鉆芯孔詳探。
其余同實施例一。
實施例三樁身混凝土完整性檢測II如附圖4所示，本樁鉆芯檢查發(fā)現(xiàn)芯樣多處有混凝土離析現(xiàn)象，用電探法檢測鉆芯孔I(152)與鋼筋籠(5)間的電測值，實測Vai-H曲線在芯樣缺陷處有異常峰，初步分析認為該樁局部存在嚴重缺陷，對樁基承載力構(gòu)成影響，決定再增加另一個鉆芯孔II(153)詳探。
再次用電探法檢測鉆芯孔II與鋼筋籠間的電測值及繪制Vbi-H曲線、鉆芯孔I與鉆芯孔II間的電測值及繪制Vabi-H曲線。
樁基各芯樣缺陷的綜合判斷如下芯樣缺陷1。Vai-H、Vbi-H、Vabi-H三條曲線在此斷面均無異常反映，判斷此缺陷為樁芯局部缺陷(171)；芯樣缺陷2。Vai-H、Vbi-H兩條曲線在此斷面均無異常反映，而Vabi-H曲線在此斷面對應(yīng)有明顯的異常峰，結(jié)合抽芯結(jié)果，判斷此缺陷為樁芯嚴重缺陷(172)；芯樣缺陷3。Vbi-H、Vabi-H兩條曲線在此斷面均無異常反映，而Vai-H曲線在此斷面對應(yīng)有異常峰，判此缺陷為樁身局部縮徑(173)；芯樣缺陷4。Vai-H、Vbi-H兩條曲線在此斷面對應(yīng)有明顯的異常峰，Vabi-H曲線在此斷面無異常反映，結(jié)合抽芯結(jié)果，判此缺陷為樁身嚴重縮徑(174)；芯樣缺陷5。Vai-H、Vbi-H、Vabi-H三條曲線在此斷面對應(yīng)均有明顯的異常峰，結(jié)合抽芯結(jié)果，判此缺陷為斷樁(175)。
其余同實施例二。
實施例四樁身混凝土保護層質(zhì)量檢測如附圖3所示，在距樁側(cè)10cm處鉆一地質(zhì)孔(20)，孔深20m，在鉆孔中用定噴法清洗樁基(4)的外則面，然后檢測地質(zhì)孔(20)與鋼筋籠(5)間混凝土保護層(21)的電測值并繪制Vi-H曲線，發(fā)現(xiàn)Vi-H曲線從樁頂而下可分為三個區(qū)間0-3m段實測測值最大；3m-8m段峰值分布無規(guī)則；8m-20m段實測測值最小，存在個別小峰。明挖檢驗發(fā)現(xiàn)樁頭0-3m存在明顯露筋現(xiàn)象。要求樁周混凝土鑿毛后重新澆筑混凝土，樁基混凝土灌注時增加超灌力，并加強樁頭混凝土插振。
其余同實施例二。
實施例五樁身裂縫檢測如附圖3所示，本樁為橋臺樁，成樁后由于臺后路基填土作用樁頭位移了12cm，為檢測樁身混凝土是否開裂，在樁位移方向分別靠鋼筋籠內(nèi)側(cè)15cm處對稱鉆兩個芯，混凝土芯樣基本完整、無夾泥現(xiàn)象，但無法從芯樣上判斷是否出現(xiàn)斷裂。實測近橋臺側(cè)鉆芯孔(151)與鋼筋籠的Vi-H曲線在距樁頭5m-12m間分布有距離為50cm-20cm不等的異常峰值，而遠橋臺側(cè)鉆芯孔(15)與鋼筋籠的Vi-H曲線基本為一直線，判斷該樁在距樁頂下5m-12m間受彎開裂。
其余同實施例二。
權(quán)利要求
1.電探法樁基施工質(zhì)量檢測技術(shù)的方法，其特征在于電探儀(1)通過導(dǎo)線(2)將一個電極(3)連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上，另一個電極(6)通過另一條導(dǎo)線(2)放置在鋼筋籠(5)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)的被測介質(zhì)(7)或通道(8)中，檢測樁基(4)樁頂至樁底間鋼筋籠(5)至電極(6)間被測介質(zhì)(7)的電阻或電阻率的變化情況，根據(jù)不同介質(zhì)有不同電阻或電阻率的原理，用于分析樁基(4)的成孔孔徑、清孔質(zhì)量和樁身混凝土完整性。
2.如權(quán)利要求1所述，其特征在于被測介質(zhì)(7)為泥漿(9)，鋼筋籠(5)局部被回縮的樁周的地質(zhì)土(10)、或泥漿(9)中的泥塊泥皮(11)、或樁底沉渣(12)等包裹、覆蓋時，鋼筋籠(5)至電極(6)間對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告和異常測點在樁孔中位置的分布情況等，判斷樁基(4)成孔孔徑是否明顯回縮、清孔質(zhì)量能否滿足要求。
3.如權(quán)利要求2所述，其特征在于泥漿(9)局部被地下潛流(13)沖涮、稀釋，鋼筋籠(5)至電極(6)間對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告等分析判斷樁基(4)在此地層是否出現(xiàn)地下潛流(13)。
4.如權(quán)利要求1所述，其特征在于被測介質(zhì)(7)為混凝土(14)，通道(8)為樁基抽芯孔(15)，抽芯孔(15)中灌注有一定導(dǎo)電性的水(16)，鋼筋籠(5)至電極(6)間的混凝土(14)發(fā)生離析夾泥(17)、裂縫(18)等時其電阻或電阻率將發(fā)生明顯變化，結(jié)合抽芯報告等綜合分析樁基(4)的混凝土完整性及缺陷特征。
5.如權(quán)利要求4所述，其特征在于將連接到樁基(4)的鋼筋籠(5)上的電極(3)移至樁基(4)的另一個樁基抽芯孔(15)中，電極(3)與電極(6)分別在樁基(4)的兩個抽芯孔(15)中同步提放，檢測樁基(4)兩個抽芯孔(15)間混凝土(14)的電阻或電阻率的變化情況，分析抽芯孔(15)與另一個抽芯孔(15)、抽芯孔(15)與鋼筋籠(5)間的檢測結(jié)果，判斷離析夾泥(17)、裂縫(18)等缺陷在樁基(4)中的分布情況。
6.如權(quán)利要求1所述，其特征在于鋼筋籠(5)的外側(cè)被測介質(zhì)(7)為混凝土保護層(21)和地質(zhì)土(10)，通道(8)為地質(zhì)鉆孔(20)，地質(zhì)鉆孔(20)中灌注有一定導(dǎo)電性的水(16)，在同一地質(zhì)土層(19)內(nèi)混凝土保護層(21)發(fā)生離析夾泥(17)、裂縫(18)等時鋼筋籠(5)至電極(6)對應(yīng)處的電阻或電阻率將發(fā)生變化，結(jié)合地質(zhì)鉆探報告等分析樁基(4)的混凝土保護層(21)的混凝土灌注質(zhì)量和鋼筋籠(5)的露筋情況。
全文摘要
本發(fā)明涉及電探法樁基施工質(zhì)量檢測技術(shù)的方法，其特征在于將一個電極連接到鋼筋籠上，另一個電極在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)或外側(cè)連續(xù)檢測兩個電極間電介質(zhì)的電阻或電阻率的變化情況，用于分析樁基的成孔孔徑、泥皮厚度、樁底沉渣掛壁、地下潛流、樁身混凝土完整性、混凝土保護層的灌注質(zhì)量，具有快速、連續(xù)、靈敏度高的特點，能檢測樁身裂縫的存在。
文檔編號G01N27/04GK1837515SQ20051003360
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月21日
發(fā)明者陳彥平 申請人:陳彥平