專利名稱：樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法及所用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所用裝置，具體 地說是一種應(yīng)用于現(xiàn)代工程質(zhì)量檢測中灌注樁中鋼筋籠長度的無損檢測方法和 裝置。屬于工程質(zhì)量檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
樁基中鋼筋籠長度的檢測，是樁基質(zhì)量檢測的重要內(nèi)容。目前我國工程建設(shè) 事業(yè)發(fā)展迅速，樁基礎(chǔ)在建筑工程、公路工程、鐵路工程、水利水電、國防工程 等各個(gè)基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域得到了大量的使用?？梢哉f，樁基的質(zhì)量安全與否決定了整
個(gè)工程質(zhì)量的安全與否。而我國地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，同時(shí)又由于城市建設(shè) 用地及環(huán)境條件限制，單一的施工機(jī)械或施工方法無法適應(yīng)各種復(fù)雜條件的要 求。目前我國常用基本的成樁方法達(dá)20多種，而相應(yīng)的檢測技術(shù)也不斷發(fā)展。
樁基的質(zhì)量檢測方法主要常用的有超聲波檢測法、低應(yīng)變動(dòng)力檢測法、鉆 芯取樣檢測法等。超聲波與低應(yīng)變動(dòng)力檢測法屬無破損檢測法，對(duì)于重要工程或 重要部位的樁基宜逐根進(jìn)行，而鉆芯檢測法屬局部破損檢測法，應(yīng)按照規(guī)定的抽 檢比例及對(duì)樁的質(zhì)量有疑問時(shí)采用。通過鉆芯檢測法可以判斷樁身的完整性、混 凝土強(qiáng)度、樁長、樁底沉碴及持力層性狀能否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。
如上所述，樁身質(zhì)量的常規(guī)性檢測技術(shù)己經(jīng)比較成熟，而對(duì)于樁基中的鋼筋 籠，由于長期缺乏有效的工后探測手段而成為施工單位偷工減料的主要對(duì)象(可 能是鋼筋籠只放一節(jié)，或者只露出地面一段)，配筋不足、鋼筋籠長度不滿足設(shè) 計(jì)要求，將嚴(yán)重影響樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和抗震性能，構(gòu)成建筑物的不安全隱患。研 究樁基礎(chǔ)中鋼筋籠長度的檢測方法已經(jīng)勢(shì)在必行。
在目前檢測鋼筋籠長度的方法中，根據(jù)原理不同，有瞬變電磁法檢測，磁 梯度法檢測，電法原理檢測等。這幾種方法均利用鋼筋體和非鋼筋體在電磁場中 引起異常變化來判斷鋼筋籠是否缺失。用來檢測樁基中鋼筋籠的長度雖然可行， 但是都需要在樁身旁邊鉆孔，以便放入儀器進(jìn)行檢測，這樣做一般成本比較高， 而且檢測速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有檢測鋼筋籠長度的方法因必需在樁旁鉆孔而導(dǎo)致
3成本高、檢測速度慢的缺點(diǎn)，并提供一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所 用裝置，該方法通過測量地表上的電性參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)樁基中鋼筋籠長度的檢測， 不需要開挖鉆孔，所用設(shè)備簡單，操作方便，檢測成本低。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于充電法原理的樁基中鋼筋籠無損檢 測方法，該方法首先將標(biāo)準(zhǔn)樁中的鋼筋籠等效為一根長電極，通過對(duì)鋼筋籠供電， 產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的電性參數(shù)，推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù) 同鋼筋籠長度之間的關(guān)系；然后向需檢測處的樁基及其周圍穩(wěn)定供電，產(chǎn)生一穩(wěn) 定的電場，并測量此處地表的實(shí)際電性參數(shù)，將所得實(shí)際電性參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)樁處的 電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼 筋籠長度是否短缺。
其中電性參數(shù)為電壓、電容和/或電感。向需檢測處的樁基及其周圍穩(wěn)定供 電是將電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯(lián)接，負(fù)極B理論上在無窮遠(yuǎn)處和大地相 連，測量實(shí)際電性參數(shù)是設(shè)置兩個(gè)測量電極M、 N，將鋼筋籠作為測量電極M，測 量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯(lián)接，發(fā)射電源的正極A在MN線上供電。
而且，對(duì)電壓參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，對(duì)應(yīng)檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、 同一個(gè)極距測量一次。或者對(duì)電壓參數(shù)進(jìn)行測量時(shí),對(duì)應(yīng)檢測樁基的所有檢測樁 體按照同一方位、等極距進(jìn)行若干次測量，即測量多個(gè)極距。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明基于充電法原理，將標(biāo)準(zhǔn)樁中的鋼筋籠等效為 一根長電極，通過對(duì)電極(鋼筋籠)供電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場，可以推導(dǎo)出其 電性參數(shù)(電壓、電容、電感等)同長度之間的關(guān)系。利用在地表測出的電性參 數(shù)之間的差異，通過和標(biāo)準(zhǔn)樁的測量數(shù)據(jù)做對(duì)比，可以判斷出樁基中鋼筋籠長度 是否短缺。
由于在實(shí)際工程中，樁基礎(chǔ)中配筋長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其直徑，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由配筋 構(gòu)成的鋼筋籠子的直徑。這樣，全部配筋就可以等效成一根長電極，如果出現(xiàn)偷 工減料的情況(配筋長度就會(huì)大幅縮短)，則可以將全部配筋等效為一個(gè)點(diǎn)電極， 考慮到鋼筋籠和混凝土之間，以及鋼筋籠和樁周圍巖土之間存在明顯的電性差 異，鋼筋的電阻率小于10—6Q，m，混凝土的電阻率一般為10—' 10^nn，地下潛 水的電阻率一般小于102Qnn，圍巖的電阻率一般為1(y 103Qnn，因此相對(duì)于鋼 筋籠周圍的混凝土和土或巖石而言，鋼筋籠無疑是理想導(dǎo)體。
目前其他的樁基中鋼筋籠檢測方法，如瞬變電磁法，磁梯度法等，都是通過
4在樁基旁邊打鉆 L，然后將測量探頭放置到鉆孔內(nèi)進(jìn)行測量，雖不需要對(duì)樁身本 身進(jìn)行破環(huán)，但是仍然需要進(jìn)行開挖，增加了工作難度。本發(fā)明的樁基中鋼筋籠 長度無損檢測方法，是通過測量地表上的電性參數(shù)(電壓、電容、電感)來判斷 樁基中鋼筋籠是否短缺的新方法，不需開挖鉆孔，降低了工作成本，提高了效率。 本發(fā)明還提供了一種配合本方法使用的儀器裝置，裝置至少包括主機(jī)、電源 和測量電極，主機(jī)、電源和測量電極之間由電纜/線連接，電源包括對(duì)主機(jī)供電 電源和對(duì)地發(fā)射電源，對(duì)地發(fā)射電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯(lián)接，負(fù)極B 理論上在無窮遠(yuǎn)處和大地相連，主機(jī)包括主板、模擬電路、光電控制旋鈕、存儲(chǔ) 器、顯示器和通訊接口，鋼筋籠作為測量電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖 面上的大地聯(lián)接，發(fā)射電源的正極A在MN線上供電。
本發(fā)明提供這種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法與目前在工程中應(yīng)用的方 法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明的方法不需要開挖，與目前已有的各種檢測方法完全不同，具有 施工簡單，效率高的優(yōu)點(diǎn)。
2、 本發(fā)明的無損檢測方法檢測多種地表電性參數(shù)(電壓、電容和電感)，測 量數(shù)據(jù)更豐富，可以相互對(duì)照。
3、 本發(fā)明的檢測儀器裝置采用模塊化設(shè)置，操作簡單，采用觸摸屏來作為 顯示和控制方式，更具人性化，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使裝置結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊和 科學(xué)，降低了系統(tǒng)成本。
總之本發(fā)明提供的這種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法與目前在工程中應(yīng) 用的方法完全不同，在工程質(zhì)量檢測領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法的示意圖。
圖中1、對(duì)地供電電源；2、測量裝置；3、鋼筋籠。 圖2為本發(fā)明方法的工作示意圖。 圖中2、測量裝置；3、鋼筋籠；4、地。 圖3為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為鋼筋籠在水槽模擬實(shí)驗(yàn)中電壓參數(shù)分析結(jié)果圖。 圖5為鋼筋籠在水槽模擬實(shí)驗(yàn)中電容參數(shù)分析結(jié)果圖。 圖6為鋼筋籠在水槽模擬實(shí)驗(yàn)中電感參數(shù)分析結(jié)果圖。圖7為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中電壓參數(shù)分析結(jié)果圖。 圖8為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中電容參數(shù)分析結(jié)果圖。 圖9為樁基模型中鋼筋籠長度檢測中壓電感數(shù)分析結(jié)果圖。 圖IO為用于單一讀數(shù)的測量結(jié)果及鋼筋長度判斷圖像。 圖11用于多個(gè)極距的測量結(jié)果及鋼筋長度判斷圖像。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:提供本發(fā)明的應(yīng)用于檢測樁基中鋼筋籠長度的方法，示意圖如圖 l所示。本方法采用充電法原理，首先將標(biāo)準(zhǔn)樁中的鋼筋籠等效為一根長電極， 通過電源1對(duì)鋼筋籠2供電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的電性參數(shù) (包括電壓、電容和/或電感)，推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的 關(guān)系；并將樁基中鋼筋籠長度檢測的電性參數(shù)進(jìn)行分析，其結(jié)果用圖表示(如附 圖4-9的形式)。對(duì)樁基中鋼筋籠2長度進(jìn)行檢測時(shí)可用蓄電池向工區(qū)(即樁基 及其周圍)提供一穩(wěn)定的電場(即供電穩(wěn)定)。如圖2所示，本發(fā)明方法中測量 裝置3中采用三極裝置，把鋼筋籠作為測量電極M ，另一測量電極N(不銹鋼電 極)可沿著剖面以等間距移動(dòng)并與鋼筋籠縱剖面上的地面4聯(lián)接，供電電極A 在MN線上供電，另一電極B在垂直AMN方向上接地，10倍最大A0 (0為MN中 心點(diǎn))距離。對(duì)按比例設(shè)計(jì)的模型樁進(jìn)行實(shí)地測試，結(jié)果如附圖4-9所示。將所 得實(shí)際電性參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，即可 判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。
實(shí)際中運(yùn)用本發(fā)明提供的方法對(duì)鋼筋籠長度進(jìn)行無損檢測，常常是在發(fā)現(xiàn) 存在有一些樁體嚴(yán)重減小鋼筋籠長度的現(xiàn)象，但沒有確實(shí)證據(jù)，樁體已經(jīng)澆灌的 情況下。因此選擇的待測樁體，除業(yè)主要求檢測的樁體外，應(yīng)該增加數(shù)個(gè)業(yè)主、 監(jiān)理和施工單位都認(rèn)為鋼筋籠長度滿足設(shè)計(jì)要求的樁體一塊進(jìn)行檢測。有比較， 更能夠達(dá)到檢測判斷的目的，更能夠保證檢測結(jié)果的正確性。 一般野外測量的參 數(shù)選擇可以對(duì)電壓、電容、電感三種參數(shù)一起測量，也可以選擇某一個(gè)或者兩個(gè) 參數(shù)進(jìn)行測量。選擇原則是能夠完成判斷識(shí)別鋼筋的明顯差別。因?yàn)槭褂帽痉椒?測量簡單、效率高，在保證完成任務(wù)的情況下，建議三種參數(shù)一起測量。對(duì)電壓 參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，極距的選擇應(yīng)該根據(jù)場地條件選定， 一種方案是只測量一個(gè)極 距即對(duì)所有檢測樁體按照同一方位、同一個(gè)極距只測量一次，這一方案適用于 工作場地施工條件差的工地；另一種方案是測量多個(gè)極距，可選擇5—7個(gè)極距
6即對(duì)所有檢測樁體按照同一方位、相同的極距進(jìn)行測量，通常每個(gè)極距測量時(shí)都 要讀兩次數(shù)，這一方案適用于工作場地施工條件好的工地。將實(shí)測的合格數(shù)據(jù)繪 圖，如果是每個(gè)樁體只有一個(gè)數(shù)據(jù)，那么，按照其測量極距和測量參數(shù)點(diǎn)圖，繪 制如圖10的圖件，對(duì)圖中不同樁體測量參數(shù)分布的區(qū)塊進(jìn)行判斷，脫離正確電 位值區(qū)域的即可判斷為不合格樁。對(duì)于選擇電位測量而且每個(gè)樁體選擇多個(gè)極距 的情況，應(yīng)該繪制如圖11的圖件，對(duì)圖中不同樁體測量參數(shù)曲線分布的差異進(jìn) 行判斷，脫離正確電位值曲線區(qū)域的即可判斷為不合格樁。圖10中數(shù)字①、②、 ③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩及圖11中數(shù)字(l)、 (2)、 (3)、 (4)、 (5)、 (6)、 (7)、 (8)、 (9)、 (11)、 (14)、 (15)分別表示樁基的不同樁體，圖10中處于上部區(qū)域的參數(shù)點(diǎn) 代表的樁為不合格樁，處于下部區(qū)域的參數(shù)點(diǎn)代表的樁為合格樁；圖n中處于 上部區(qū)域的曲線代表的樁為不合格樁，處于下部區(qū)域的曲線代表的樁為合格樁。
實(shí)施例2:本發(fā)明中用于樁基中鋼筋籠長度檢測的裝置，結(jié)構(gòu)示意框圖如圖 3所示，裝置主要包括主機(jī)、電源和測量電極，主機(jī)、電源和測量電極之間由電 纜/線連接，電源包括對(duì)主機(jī)供電電源和對(duì)地發(fā)射電源，對(duì)地發(fā)射電源的正極A 與鋼筋籠邊的大地聯(lián)接，負(fù)極B理論上在無窮遠(yuǎn)處和大地相連，實(shí)際使用時(shí)將 MN中點(diǎn)標(biāo)記為O，理論上的無窮遠(yuǎn)處為AO距離的IO倍以上。主機(jī)包括主板、模 擬電路、光電控制旋鈕、存儲(chǔ)器、觸摸屏顯示器、發(fā)射電極、JTAG接口和通訊 接口，鋼筋籠作為測量電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面4聯(lián)接， 發(fā)射電源的正極A在MN線上供電。
主機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作；前端模擬電路可采用分離 元件組成，主要功能是對(duì)測試電極采集到的信號(hào)(電壓、電容、電感)進(jìn)行處理， 轉(zhuǎn)化成合適的信號(hào)送給主板的CPU進(jìn)行處理；光電控制旋鈕用于系統(tǒng)的控制和調(diào) 節(jié)；存儲(chǔ)卡用于存儲(chǔ)測量數(shù)據(jù)，可選用SD卡存儲(chǔ)設(shè)備；顯示屏兼有數(shù)據(jù)顯示(文 本和曲線兩種方式)和菜單控制功能，可選用觸摸屏顯示設(shè)備；通訊接口用于和 電腦之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
電源部分包括對(duì)主機(jī)供電電源和對(duì)地發(fā)射電源。主機(jī)供電電源負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)各 部分提供電源；對(duì)地發(fā)射電源用于對(duì)大地充電，以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場。電源可 根據(jù)需要選擇內(nèi)置和外置兩種方式。
測試電極M、 N用于測量地表的電性參數(shù)；發(fā)射電極用于對(duì)大地充電。電纜 (線)用于系統(tǒng)各部分必要的電氣連接。
權(quán)利要求
1、一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特征在于采用如下步驟首先將標(biāo)準(zhǔn)樁中的鋼筋籠等效為一根長電極，通過對(duì)鋼筋籠供電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的電性參數(shù)，推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系；然后向需檢測處的樁基及其周圍穩(wěn)定供電，產(chǎn)生一穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的實(shí)際電性參數(shù)，將所得實(shí)際電性參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特征在于電性 參數(shù)為電壓、電容和/或電感。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特征在于向需檢 測處的樁基及其周圍穩(wěn)定供電是將電源的正極A與鋼筋籠邊的大地聯(lián)接，負(fù)極B 理論上在無窮遠(yuǎn)處和大地相連，測量實(shí)際電性參數(shù)是設(shè)置兩個(gè)測量電極M、 N， 將鋼筋籠作為測量電極M，測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯(lián)接，發(fā)射電源 的正極A在MN線上供電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特征在于對(duì)電壓 參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，對(duì)應(yīng)檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、同一個(gè)極距測量 一次。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法，其特征在于對(duì)電壓 參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，對(duì)應(yīng)檢測樁基的所有檢測樁體按照同一方位、等極距進(jìn)行若干 次測量，即測量多個(gè)極距。
6、 一種權(quán)利要求l所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法所用的裝置，其特征在于裝置主要包括主機(jī)、電源和測量電極，主機(jī)、電源和測量電極之間由電纜/線連接，電源包括對(duì)主機(jī)供電電源和對(duì)地發(fā)射電源，對(duì)地發(fā)射電源的正極A與 鋼筋籠邊的大地聯(lián)接，負(fù)極B理論上在無窮遠(yuǎn)處和大地相連，主機(jī)包括主板、模 擬電路、光電控制旋鈕、存儲(chǔ)器、液晶屏/觸摸屏和通訊接口，鋼筋籠作為測量 電極M，另一測量電極N與鋼筋籠縱剖面上的地面聯(lián)接，發(fā)射電源的正極A在MN 線上供電。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述樁基中鋼筋籠長度無損檢測方法所用的裝置，其特征在 于將顧中點(diǎn)標(biāo)記為0，理論上的無窮遠(yuǎn)處為AO距離的IO倍以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種樁基中鋼筋籠長度無損檢測的方法及所用裝置，該方法首先通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樁中的鋼筋籠供電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的電性參數(shù)，推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系；然后向需檢測處的樁基及其周圍穩(wěn)定供電，產(chǎn)生一穩(wěn)定的電場，并測量此處地表的實(shí)際電性參數(shù)，將所得實(shí)際電性參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)樁處的電性參數(shù)同鋼筋籠長度之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，即可判斷出需檢測處的樁基中的鋼筋籠長度是否短缺。所用裝置包括主機(jī)、電源和測量電極，主機(jī)、電源和測量電極之間由電纜/線連接。這種方法具有施工簡單，效率高的優(yōu)點(diǎn)。所用裝置為模塊化設(shè)置，操作簡單，在工程質(zhì)量檢測領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01B7/02GK101419052SQ20081023665
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者朱金星, 李江坤, 王傳雷, 飛 程, 健 葛 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)