德克萨斯州亨茨维尔的一个示范项目评估了使用热完整性剖面(TIP)评估土钉完整性的有效性。该演示由GRL工程公司和桩动力公司(PDI)与德克萨斯州运输部协调完成。

热完整性分析是一种相对较新的非破坏性方法，它利用固化水泥产生的温度(水化能)来获得元素的完整性。最初由南佛罗里达大学开发，用于评估内部混凝土质量的均匀性和完整性钻轴该方法最终被纳入克利夫兰的PDI和佛罗里达州Plant City的FGE开发的商用仪器中。该测试方法已经成为几个钻孔井质量控制程序的一部分，已被用于测试钻孔灌注桩(ACIP)，并已扩展和适用于调查隔膜或挡土墙，喷射注浆柱和micropiles．本文所描述的案例研究是该测试方法在土钉中的首次应用。关于示范项目的详细说明可在皮斯萨尔科查阅et al。(2014)。

热完整性剖面最常用的方法是将热丝电缆固定在竖井加固笼的纵向杆上，或者在ACIP桩的情况下，固定在加固中心杆上(也可以通过将热探头放入预装在基金会元素)。在演示过程中测试的土钉沿拉紧的中心杆测量，每隔6英寸连接有数字温度传感器的热电线电缆。一旦固定了张力杆并注入注浆，每根电缆上都会连接一个热采集端口(TAP，如图1所示)，然后开始数据收集。每隔15分钟，TAPs记录并存储每个传感器位置的测量温度，从而可以生成温度与深度的曲线。经过足够的时间后，每个TAP都连接到热完整性分析器的主单元(TIP，图2)，因此可以下载数据进行进一步分析。

TIP结果可用于土钉形状、完整性和灌浆质量的评估，以及中心杆的位置。在埋设深度上，所有Thermal Wire读数的总体平均温度与灌浆安装的总体体积直接相关。土钉的完整性可以通过每根电缆在每个深度增量处的平均温度测量来评估。如果测得的平均温度与深度的关系近似恒定，则土钉的形状和质量是均匀的。鼓包可以识别为局部平均温度的升高，而灌浆质量不足或截面减少可以识别为局部平均温度的降低。由于土壤和泥浆袋不产生热量，土壤侵入或夹杂的区域由较低的局部温度表示。

测试的土钉直径为6英寸，并含有#6环氧涂层的中心杆。Thermal Wire电缆长20英尺，安装了40个数字温度传感器，在放入钻孔之前，将电缆固定在中心杆上(图3)。一旦中心杆在钻孔中就位，就会插入孔管并进行压力注浆。沿着中心杆有三到四个扶正器。

测试土钉1和2没有计划中的制造缺陷，而测试土钉3是牺牲的，已经安装了两个计划中的制造缺陷(图4)，包括绑在拉杆(中心杆)上的沙袋。缺陷1尺寸为3英寸× 4.5英寸× 15英寸，位于距中心杆末端最靠近墙面的13.5英尺处。缺陷2的尺寸为2英寸× 3英寸× 15英寸，位于距离中心杆末端最靠近墙面17.9英尺处。

结果

测试土钉1和2:在整个钉的长度中，温度(华氏度)与深度(英尺)的分布基本是恒定的，因此没有迹象表明存在重大的结构完整性问题(图5)。顶部温度的下降是由于地面上的灌浆/空气界面造成的额外热量损失造成的。通常在灌浆单元底部附近也会有温度下降，这是由于底部的灌浆/土壤界面造成的额外热量损失造成的。这种现象没有观察到，因为热丝停止了这些土钉钻孔的底部。轻微的温度变化是显而易见的，很可能是由于指甲的中心杆轻微移动。指甲的上部记录的温度值高于平均温度值，这可能是横截面积增加的迹象。指甲下方测量的温度与平均值没有太大差异。

测试土钉3:在安装缺陷的位置观察到温度下降(图6)。在缺陷1的位置13.5英尺处，温度下降了7度。沙袋的截面积约为13.5平方英寸，理论上可以将土钉的截面积(28.3平方英寸)减少48%。在17.9英尺处，温度下降了大约4度。这与缺陷2的位置相对应，该缺陷的横截面积为6平方英寸，理论上减少了21%的土钉横截面积。

该示范项目表明，通过热完整性剖面可以识别由于规划的土壤包裹体导致的温度下降，而完整的土钉也可以识别。异常可以通过数据分析进行量化，并以设计截面积减少的百分比预测近似有效截面积减少。基于热轮廓解释的估计减少分别为37%和17%，相对接近于由安装制造缺陷引起的理论减少(分别为48%和21%)。

有效截面积减少10%至15%以下，虽然可以测量，但由于中心杆的正常移动以及钻孔直径的微小变化，热完整性剖面可能无法预测。所有土钉在扶正器位置之间的跨度上都显示出预期的轻微温度下降，与中心杆的移动一致。扶正器附近的温度接近平均指甲温度。

该示范项目成功地演示了使用热完整性剖面来评估土钉的完整性。

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