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【专家分享】热法测试(TIP)在灌注桩桩身完整性测试中的应用
发布时间:2023-01-05 浏览次数:45517 来源:欧美大地

作者:George Piscsalko

翻译:欧美大地 程松青

作者简介

George Piscsalko博士,现任美国PDI基桩动力学公司总裁、首席产品工程师。

从事深基础测试行业超过30多年,主导了多种地基检测设备的设计与研发,包括PDA打桩分析仪、CHAMP声波透射测试仪、TIP热法桩身完整性测试仪和PIR桩基施工记录仪、SLT静载荷测试仪等。Piscsalko博士参与了各地区大量规范的编写与修订工作,在桩基检测领域享有崇高的声誉。


灌注桩因其桩长、桩径大,承载力高等优点,在很多房屋、桥梁等重要基础中有着广泛使用。但同时,由于灌注桩都是现场成孔,砼灌注过程中不确定因素多,任何一个环节出问题,都将影响到成桩质量,进而影响桩身的长期承载力及使用寿命。

因此,灌注桩的质量控制与检测就非常关键。除了成孔质量控制外,后期的成桩质量检测是灌注桩质量控制的一个关键环节,目前,针对灌注桩主要的检测方法有以下几种:


  1. 低应变桩身完整性检测
  2. 声波透射法桩身完整性检测
  3. 取芯法
  4. TIP热法桩身完整性测试


以上几种测试方法的比对

测试方法:PIT低应变完整性测试

适用桩型:灌注桩、预制桩

优点

缺点

检测方便,速度快,成本低,适用于大面积的质量普检

低应变只能识别桩身中较为明显的缺陷

测试方法:CHAMP声波透射法

适用桩型:灌注桩

优点

缺点

检测桩身完整性直观、准确,且在深度方面几乎不受限制

存在检测盲区,如声测管外侧以及桩中心区域

测试方法:取芯

适用桩型:灌注桩

优点

缺点

直观,可直接目视缺陷程度

对桩身造成破坏,取芯费用较高,时间成本较大

测试方法:TIP热法完整性测试仪

适用桩型:灌注桩

优点

缺点

无盲区全断面检测,检测时间早,48-72小时即可出结果,可评价钢筋笼内外混凝土质量,可计算桩身实际尺寸及保护层厚度,不受桩长、桩截面尺寸影响,可做异形桩完整性测试。

灌注桩或地连墙浇筑质量检测的方法,技术方面无短板与缺点。测试成本相对较高。


热法桩身完整性测试TIP(Thermal Integrity Profiler)是一种用于评价混凝土钻孔灌注桩完整性和几何尺寸的无损测试方法,该测试方法是利用水泥凝固过程中水化放热的原理,在桩身中预埋测温电缆,测量并记录桩身沿深度方向的温度,根据相对温度的变化情况,来对桩身的完整性及桩身轮廓尺寸进行评价分析。

测试理论是由美国南弗罗里达大学和Gray Muliins教授提出,美国PDI桩基动力学测试公司完善该理论后研发了测试设备。是一种新的灌注桩桩身完整性测试方法。

图1:现场绑扎测温电缆

图2:TAP数据采集盒、TAG新型数据采集盒(兼容数据上传功能)


TIP的分析结果包括定性与定量两个方面,在定性方面,温度VS深度曲线的变化或者急剧下降表明有潜在的缺陷,(注:桩顶和桩底一倍桩径范围内,由于受到空气和地下土层的影响,温度会偏低,在后期数据处理时,软件会进行处理);在定量方面,在温度峰值处测试的温度与有效的局部半径相关联,可用于后续的完整性评估。






图3:完整桩温度VS深度曲线


图4:完整性存在缺陷的温度VS深度曲线



实测案例测试结果解读

案例 1

图5为一桩长12.2m(40英尺)直径2.1m(7英尺),安装了7根测温电缆的钻孔灌注桩温度(t)VS深度(d)曲线图。图中显示了所有7根测温电缆的实测温度以及这7根电缆的平均温度。温度VS深度曲线表明:1号与7号电缆在桩顶部有明显的局部温度降低。依据砼灌注记录可计算出该桩的有效半径。

图中垂直的红线为钢筋笼的有效半径,当温度线在这个红线内部即表明实测的桩身有效半径区域在钢筋笼内部,另外,在桩底37-40英尺处同样存在该问题。图6为该桩身轮廓的3D建模,更直观的表明了缺陷位置、深度范围与程度。


     
图5:27小时40分温度VS深度曲线                        图6:27小时40分桩身轮廓3D模型图



案例 2

图7与图8分别为另一根测试桩在1小时47分钟与12小时30分钟的温度VS深度曲线。从曲线上可以清晰观察到,在混凝土浇筑1小时后,4根测温电缆在桩底附近都产生了明显的温度降低,表明桩底有效半径相比正常半径明显降低。


     
图7:1小时47分温度VS深度曲线                       图8:12小时30分温度VS深度曲线



图9为依据灌注记录与实测温度曲线,软件自动绘制的桩身轮廓3D模型图。图10位取芯验证芯样。芯样表明在桩底22-26英尺处混凝土产生了大面积离析。


    
图9:桩身轮廓3D模型                                       图10:取芯芯样


TIP热法完整性测试为目前世界上灌注桩桩身完整性测试的先进技术,有着测试速度快,测试时间早,可评价钢筋笼内外混凝土质量,适用各种异形桩等优点。


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