利用电磁波法监测钻孔灌注桩质量

摘 要：介绍应用电磁波法检测钻孔灌注桩的理论依据。现在大部分的桩基检测任务是应用电磁波法和声波透射法完成的，但是由于这两种常用的方法有着难以解决的缺陷，低应变法检测的结果受额外因素影响太多，结果并不十分可靠。声波透射法能够很好反映桩身的混凝土质量但是对桩的钢筋笼长度和数量的检测确很难实现。电磁波法可以很好地弥补以上两种方法的缺陷，所以有十分广阔的应用前景和研究价值。分析结果表明，电磁波层析成像技术能够对桩身质量进行可信的评价。当桩体存在多层各类缺陷时，该方法能有效、精确的反演出井间桩体的不均匀分布，成像层次清晰。

关键词：电磁波法 钢筋长度 桩身质量 质量检测

中图分类号：TB553 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-008-02

1 无线电波透视法原理

由于混凝土和其他杂质的电阻率，介电常数等的不同，电磁波在这些介质中传播时，介质对电磁波的吸收有强弱的不同，电阻率低的介质具有较大的吸收作用。另外，当出现断裂或有裂隙的截面，能够对电磁波产生折射，反射作用影响电波的传播方向和强度，我们所接收到的波形也会相应的出现不同的变化，而且经过我们统计分析，这些波形是能够对应到某种缺陷，或者桩身完整情况的。

在这个理论的基础上，我们就能设计制造出电波透视系统，将接收的电波转化为可以容易识别的影像，这些影像就能够很好的反映出地下的介质分布情况。

2 电磁波法检测桩身质量

本技术是利用电磁波，在两个桩身预留孔中分别发射和接收电磁波，根据不同位置上接收的电磁波的强弱，利用不同的介质吸收电磁波的能力是不同的，由接收到的数据不同从而推出桩身图像，从我们经过图像化处理后的结果可以判断桩体不同介质分布的勘查技术。当然，我们现在经常使用的低应变法和超声波法也是使用类似原理，其差别在于判别不同桩体介质的能力。笔者将从低应变方法为例证说明电磁波法与其他检测方法的差异。

图1为低应变法得到的正常波形，因为篇幅限制，表头只显示了部分检测参数。低应变方法是通过桩基检测仪器将反射信号进行放大等在计算机显示得到时程曲线，根据入射波和反射波的波形，相位，振幅等特征判断阻抗变化的位置，结合工程地质条件和施工实际情况，综合评价桩的完整性。由于工程现场的环境复杂多变，不可能是理想状态，在我们得到桩身图像后往往还要有相关经验的积累才能对桩身质量做出准确的评判。从图像参数中无法得到有关钢筋的信息，从而也没无法判断钢筋的状况。

使用计算机将得到的检测数据进行处理并反演成图像。这种方法较低应变法或者声波透射法能够获得更多的桩身信息，更有利于全面细致地了解桩身异常体的形态及分布，所以这种方法在岩土工程勘察和桩基检测中有有重要意义。根据电磁场理论和电磁波成像理论，可以接收到的电磁波经处理后转化为可以用以判断桩身质量的图像。电磁波理论表明，电磁波的发射、接收，可由下式地下电磁波法中的场强观测值公式确定（引自冯锐，1992）：

电磁波透射成像一般用这样一种方式，它是根据地下介质衰减的反推出被测体的二维分布图像。每种介质对电磁波的吸收能力强弱是不同的，依据这种差异，当我们接收到电磁波后，可以反演出对应介质的类型。

有关理论和实践均证明，不同的介质对电磁波的吸收量存在差异，当电磁波穿过不同的介质的时候（比如不同强度混凝土、钢筋，泥沙等），或者桩身介质中有不均匀层或裂隙，电磁波所穿越介质的电阻率、介电常数、磁导率等都是不同的，吸收系数就会出现相应的变化，在电磁波透射成像中，我们正好可利用种差异通过统计归纳，分析不同介质对应的特征图像，从而推断出目标体的结构与形状等。利用这个方法既可以判断桩身混凝土的质量又可以计算出桩身钢筋的数量和长度。

3 电磁波法检测钢筋笼长度

4 结论

（1）由于声波在钢筋中的传播速度几乎与声波在混凝土中的波速相当接近，如果希望在声波检测法里面加入钢筋长度和数量的检测内容，技术原理上这是达不到的。钻孔电磁波法能够解决这个问题，原理上没有问题，关键是如何开发出可靠准确的数据分析软件。电磁波法可以用于钢筋笼长度检测，而且可以用于确定钢筋笼主筋数量。因此，从改善仪器性能，编制更可靠实用的软件，提高发射电磁波频率，减少孔间距离几个方面对电磁波法作进一步研究。

（2）电磁波法能够完整地再现位于地底桩体状态，我们能够据此对桩身混凝土质量进行判断，比诸如低应变法和超声波法更为直观可靠，可以全面、综合的评价成桩效果。

参考文献：

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