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歐美大地 基樁檢測
基樁檢測
【專家分享】熱法測試(TIP)在灌注樁樁身完整性測試中的應用
發布時間:2023-01-05 瀏覽次數:49996 來源:歐美大地

作者:George Piscsalko

翻譯:歐美大地 程松青

作者簡介

George Piscsalko博士,現任美國PDI基樁動力學公司總裁、首席產品工程師。

從事深基礎測試行業超過30多年,主導了多種地基檢測設備的設計與研發,包括PDA打樁分析儀、CHAMP聲波透射測試儀、TIP熱法樁身完整性測試儀PIR樁基施工記錄儀、SLT靜載荷測試儀等。Piscsalko博士參與了各地區大量規范的編寫與修訂工作,在樁基檢測領域享有崇高的聲譽。


灌注樁因其樁長、樁徑大,承載力高等優點,在很多房屋、橋梁等重要基礎中有著廣泛使用。但同時,由于灌注樁都是現場成孔,砼灌注過程中不確定因素多,任何一個環節出問題,都將影響到成樁質量,進而影響樁身的長期承載力及使用壽命。

因此,灌注樁的質量控制與檢測就非常關鍵。除了成孔質量控制外,后期的成樁質量檢測是灌注樁質量控制的一個關鍵環節,目前,針對灌注樁主要的檢測方法有以下幾種:


  1. 低應變樁身完整性檢測
  2. 聲波透射法樁身完整性檢測
  3. 取芯法
  4. TIP熱法樁身完整性測試


以上幾種測試方法的比對

測試方法:PIT低應變完整性測試

適用樁型:灌注樁、預制樁

優點

缺點

檢測方便,速度快,成本低,適用于大面積的質量普檢

低應變只能識別樁身中較為明顯的缺陷

測試方法:CHAMP聲波透射法

適用樁型:灌注樁

優點

缺點

檢測樁身完整性直觀、準確,且在深度方面幾乎不受限制

存在檢測盲區,如聲測管外側以及樁中心區域

測試方法:取芯

適用樁型:灌注樁

優點

缺點

直觀,可直接目視缺陷程度

對樁身造成破壞,取芯費用較高,時間成本較大

測試方法:TIP熱法完整性測試儀

適用樁型:灌注樁

優點

缺點

無盲區全斷面檢測,檢測時間早,48-72小時即可出結果,可評價鋼筋籠內外混凝土質量,可計算樁身實際尺寸及保護層厚度,不受樁長、樁截面尺寸影響,可做異形樁完整性測試。

灌注樁或地連墻澆筑質量檢測的方法,技術方面無短板與缺點。測試成本相對較高。


熱法樁身完整性測試TIP(Thermal Integrity Profiler)是一種用于評價混凝土鉆孔灌注樁完整性和幾何尺寸的無損測試方法,該測試方法是利用水泥凝固過程中水化放熱的原理,在樁身中預埋測溫電纜,測量并記錄樁身沿深度方向的溫度,根據相對溫度的變化情況,來對樁身的完整性及樁身輪廓尺寸進行評價分析。

測試理論是由美國南弗羅里達大學和Gray Muliins教授提出,美國PDI樁基動力學測試公司完善該理論后研發了測試設備。是一種新的灌注樁樁身完整性測試方法。

現場綁扎測溫電纜,熱法樁身完整性測試

圖1:現場綁扎測溫電纜

TAP數據采集盒,TAG新型數據采集盒,熱法樁身完整性測試

圖2:TAP數據采集盒、TAG新型數據采集盒(兼容數據上傳功能)


TIP的分析結果包括定性與定量兩個方面,在定性方面,溫度VS深度曲線的變化或者急劇下降表明有潛在的缺陷,(注:樁頂和樁底一倍樁徑范圍內,由于受到空氣和地下土層的影響,溫度會偏低,在后期數據處理時,軟件會進行處理);在定量方面,在溫度峰值處測試的溫度與有效的局部半徑相關聯,可用于后續的完整性評估。



完整樁溫度VS深度曲線,熱法樁身完整性測試



圖3:完整樁溫度VS深度曲線

完整性存在缺陷的溫度VS深度曲線,熱法樁身完整性測試
圖4:完整性存在缺陷的溫度VS深度曲線



實測案例測試結果解讀

案例 1

圖5為一樁長12.2m(40英尺)直徑2.1m(7英尺),安裝了7根測溫電纜的鉆孔灌注樁溫度(t)VS深度(d)曲線圖。圖中顯示了所有7根測溫電纜的實測溫度以及這7根電纜的平均溫度。溫度VS深度曲線表明:1號與7號電纜在樁頂部有明顯的局部溫度降低。依據砼灌注記錄可計算出該樁的有效半徑。

圖中垂直的紅線為鋼筋籠的有效半徑,當溫度線在這個紅線內部即表明實測的樁身有效半徑區域在鋼筋籠內部,另外,在樁底37-40英尺處同樣存在該問題。圖6為該樁身輪廓的3D建模,更直觀的表明了缺陷位置、深度范圍與程度。


27小時40分溫度VS深度曲線,熱法樁身完整性測試     27小時40分樁身輪廓3D模型圖,熱法樁身完整性測試
圖5:27小時40分溫度VS深度曲線                        圖6:27小時40分樁身輪廓3D模型圖



案例 2

圖7與圖8分別為另一根測試樁在1小時47分鐘與12小時30分鐘的溫度VS深度曲線。從曲線上可以清晰觀察到,在混凝土澆筑1小時后,4根測溫電纜在樁底附近都產生了明顯的溫度降低,表明樁底有效半徑相比正常半徑明顯降低。


1小時47分溫度VS深度曲線,熱法樁身完整性測試     12小時30分溫度VS深度曲線,熱法樁身完整性測試
圖7:1小時47分溫度VS深度曲線                       圖8:12小時30分溫度VS深度曲線



圖9為依據灌注記錄與實測溫度曲線,軟件自動繪制的樁身輪廓3D模型圖。圖10位取芯驗證芯樣。芯樣表明在樁底22-26英尺處混凝土產生了大面積離析。


樁身輪廓3D模型,熱法樁身完整性測試    取芯芯樣,熱法樁身完整性測試
圖9:樁身輪廓3D模型                                       圖10:取芯芯樣


TIP熱法完整性測試為目前世界上灌注樁樁身完整性測試的先進技術,有著測試速度快,測試時間早,可評價鋼筋籠內外混凝土質量,適用各種異形樁等優點。


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