电探法检测技术控制桥梁桩基施工质量

电探法检测技术控制桥梁桩基施工质量

庞国英,吴天真

庞国英①PangGuoying；吴天真②WuTianzhen

（①台州市交通工程检测中心，台州317000；②台州市公路水运工程监理咨询有限公司，台州317000）

摘要：本文介绍电探法桩基施工质量检测技术方法，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。

关键词：电探法；检测；桥桩；质量

中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）01-0146-02

1概况

随着桩基检测技术的发展，桩基施工过程监控和施工质量得到了一定的控制，但桩基是隐蔽工程，许多影响桩基施工质量的因素仍未被发现和重视，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。

本方法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。

2工作原理

本方法是将电探仪通过导线将一个电极连接到桩基的钢筋笼上，另一个电极通过另一条导线放置在钢筋笼的内侧或外侧的被测介质或通道中，检测桩基桩顶至桩底间钢筋笼至电极间被测介质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。

3技术方法

3.1被测介质为泥浆，钢筋笼局部被回缩的桩周的地质土、或泥浆中的泥块泥皮、或桩底沉渣等包裹、覆盖时，钢筋笼至电极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，判断桩基成孔孔径是否明显回缩、清孔质量能否满足要求。

当泥浆局部被地下潜流冲刷、稀释，钢筋笼至电极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在此地层可能出现地下潜流，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。

3.2被测介质为混凝土，通道为桩基抽芯孔，抽芯孔中灌注有一定导电性的水，钢筋笼至电极间的混凝土发生离析夹泥、裂缝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，将连接到桩基的钢筋笼上的电极移至桩基的另一个桩基抽芯孔中，电极与电极分别在桩基的两个抽芯孔中同步提放，检测桩基两个抽芯孔间混凝土的电阻或电阻率的变化情况，分析抽芯孔与另一个抽芯孔、抽芯孔与钢筋笼间的检测结果，判断离析夹泥、裂缝等缺陷在桩基中的分布情况。

3.3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的外侧被测介质为混凝土保护层和地质土，通道为地质钻孔，地质钻孔中灌注有一定导电性的水，在同一地质土层内混凝土保护层发生离析夹泥、裂缝等时钢筋笼至电极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的混凝土保护层的混凝土灌注质量和钢筋笼的露筋情况，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，直接垂直插入到地层中实施检测。

3.4不同介质有不同电阻或电阻率的原理，将电探仪的一个电极连接到桩基的钢筋笼上，另一个电极放置到泥浆中，通过测量钢筋笼至电极间泥浆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，测量抽芯孔与钢筋笼、抽芯孔与另一个抽芯孔间混凝土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、裂缝等缺陷在桩基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，测量钢筋笼至电极间混凝土保护层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的混凝土灌注质量和钢筋笼的露筋情况。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。

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。安装钢筋笼后清孔，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：检测时将电探仪的电极用强力铁夹连接到桩基的钢筋笼上，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。电极安装在探头的侧面上，检测前用酒精擦拭电极。探头有一定重量，确保检测过程探头在泥浆中能保持垂直稳定状态。探头和连接导线应绝缘，不得漏电，导线上有深度标记。

标定和检测时电极与钢筋笼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。测量钢筋笼上没有泥皮时钢筋笼与电极20cm间的泥浆的电测值（电压或电流值）为标准电测值，再分别测量钢筋笼上有不同泥皮厚度时的电测值、泥块及沉渣覆盖在钢筋笼上时的电测值、泥浆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与钢筋笼内侧的距离采用20cm，桩平面对称布置四组测点，连续测读桩顶至桩底钢筋笼至电极间对应的电测值，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。

4结论

4.1电探法桩基施工质量检测技术的方法，当被测介质为泥浆，钢筋笼局部被回缩的桩周的地质土、或泥浆中的泥块泥皮、或桩底沉渣等包裹、覆盖时，钢筋笼至电极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，判断桩基成孔孔径是否明显回缩、清孔质量能否满足要求。

4.2将连接到桩基的钢筋笼上的电极移至桩基的另一个桩基抽芯孔中，电极与电极分别在桩基的两个抽芯孔中同步提放，检测桩基两个抽芯孔间混凝土的电阻或电阻率的变化情况，分析抽芯孔与另一个抽芯孔、抽芯孔与钢筋笼间的检测结果，判断离析夹泥、裂缝等缺陷在桩基中的分布情况。

4.3当钢筋笼的外侧被混凝土保护层和地质土，通道为地质钻孔，地质钻孔中灌注有一定导电性的水，在同一地质土层内混凝土保护层发生离析夹泥、裂缝等时钢筋笼至电极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的混凝土保护层的混凝土灌注质量和钢筋笼的露筋情况。

参考文献：

[1]JGJ106-2003，建筑桩基检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003

[2]罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京：人民交通出版社，2002.12.

[3]雷林源.桩基动力学[M].北京：冶金工业出版社，2000.12.

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