磁力探测在地基基础检测中的应用

磁力探测在地基基础检测中的应用

赵枫

常州市建筑科学研究院股份有限公司江苏常州213000

【摘要】磁力探测功能的实现主要依赖于磁力仪，广义地说，磁力仪是指一类测量磁场强度、方向设备的总称，通过对收集到的数据进行差异性分析，可以实现精准地无损探测，被广泛地应用在航空、海洋地球物理勘探领域。本文中结合某高层建筑工程案例展开研究，阐述了展开磁力探测所需的基本条件，并基于磁力仪工作原理，针对地下连续墙钢筋探测以及钻孔灌注桩钢筋笼探测进行分析，验证这一技术的实用性，并提出相关建议，以供读者参考借鉴。

【关键词】磁力探测；地基检测；磁力仪；磁梯度

近年来，中国城市化建设速度不断提升，大型基础建设项目不断增加，其中以钢筋混凝土结构为主要形式，包括高层建筑、港口码头、公共交通等项目中，绝大多数基础工程建设都采取这一模式。钢筋混凝土结构具有施工便捷、成本较低、技术成熟等优势，但相应地，在基础建设环节中，大部分作业都位于地下、水下，很难通过常规手段进行探伤测试。给予无损检测的磁力探测技术得到了较大的应用，并具备较大的优势。

1、磁力探测概述

1.1磁力探测的优势性

所谓“磁力探测”，简单地说，就是指利用不同物质之间的磁力性质差异展开，观察探测对象在磁场变化中的空间分布特点以及磁性分布规律，进而通过分析数据差异来解释建筑情况的一种物探手段。针对高层建筑的地基基础部分而言，其中包含的钢筋材质是一种典型的磁性材料，即便在深埋的情况下，依然能够产生比周围土层更强的磁场强度，这是利用磁力探测的先天性优势。

磁力探测是利用磁力仪展开的，具有无损检测的特点，同时也是优势之一。所谓“无损检测”，就是利用包括磁在内的声、光、电技术手段，了解被检测对象中是否存在问题，包括工程构建缺陷、是否符合标准，并能够给出存在问题的一系列心系，包括大小、定位、属性、数量等，进而用于工程建筑人员判断检测对象是否合格。

利用磁力探测的方式来检车地基基础工程，不需要对被检测对象进行破坏式准备，并能够实现完整检测。从现实角度来说，高层建筑的基础部分大多位于地下，钢筋混凝土结构较大，破坏式检测工程量大且具有盲目性；磁力探测规避了以上弊端，既不会影响地基基础的使用性能，同时又能够准确地指出问题所在。

1.2磁力探测方法原理

磁力仪工作的大前提是地球磁场作用，即地磁场，相当于在地心的磁偶极子磁场作用。而磁力探测工作就是得到地磁场种各种不同因素，相应地，全部因素的总和就是地磁场本身。从当前技术角度来说，地磁场包括正常地磁场和异常地磁场两部分内容，其中正常地磁场就是指强度弱于地磁场规律的因素，而各项人类社会的工程建筑中，包括了大量钢筋材料、以及自然界广泛存在的铁磁性物质（矿石、金属）等，会在自身周边改变正常地磁场，形成强烈的异常表现，而这一部分反应正是为磁力仪提供检测动力。

基于以上原理，在进行高层建筑地基基础的磁力检测过程中（主要是钢筋材质部分），需要在探测对象的周边、或者中心部位打孔，并实现与钢筋笼的平行（方向是垂直的）。检测前在钻孔内投掷PVC材料保护，便于磁梯度探头覆盖检测对象的范围，理论上说，钻孔深度至少要与地基基础深度一致。

2、磁力探测应用研究

进行磁力探测的一个基础性工作是计算探测对象周边磁梯度在深度变化中产生的影响曲线，理论上说，是z轴方向上的磁场强度Z与磁梯度ΔZ的关系，本文中，假设某高层建筑地基基础的深度为L，单极磁化量为m，则计算公式如下所示：

一般来说，进行磁力探测的需求来源于建筑业主，从安全、功能和稳定性等诸多方面考虑。

某建筑工程的地下连续墙周边维护工程要求是，连续墙厚度1000mm，墙深为25000-32000mm不等。业主在进行初步计算之后，认为连续墙区域的钢筋长度施工未达到设计标准，因此针对钢筋笼长度进行探测，选择的磁力仪为国产某品牌CTT-1型号。

探测工作开始之前现在两个连续墙中心部位钻孔，如图所示，一号钻孔所在的钢筋笼长度与钻孔深度分别是31/34米，二号钻孔所在的钢筋笼长度与钻孔深度分别是27/30米，即确保钻孔深度大于钢筋笼设计长度。钻孔完成之后设置PVC套管，并将磁力仪探头放入PVC套管中来检测读数。

在数据监测分析方面，针对一号钻孔来说，从0-31米的长度内，测量中磁梯度数值一致较为剧烈，超过31米以后磁梯度值较为稳定，这说明钢筋长度符合设计要求（31米）；相应地，在二号钻孔位置进行测试，从0-27米之间，磁力仪所显示的磁梯度指一直存在剧烈的变化状态，而进入27米以后，磁梯度值也趋于稳定，这说明有效的钢筋笼长度为27米，同样也符合设计要求。

3、结束语

综上所述，随着我国城市化进程的发展，磁力探测的应用范围也越来越广泛，如通过探测钢筋笼长度来判断全笼灌注桩的桩长已在桩基检测中广泛运用等。从探测方法上说，一般都要求探测深度大于设计深度，这样一来可以保持一个很好的数据对比状态。总体而言，磁力探测比常规检测方式更加精确、且节约成本，在未来具有广阔的发展空间。

参考文献

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