超声波斜测法在基桩完整性检测中的应用

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1、超声波斜测法在基桩完整性检测中的应用何宇（四川金通工程试验检测有限公司，四川，成都，610000）【摘要】结合四川省某高速公路工程实例，介绍超声波斜射法测试方法,对桥梁基桩完整性进行分析与判定，阐述了超声波斜测法在基桩检测中的应用,从而避免在桩身质量评判过程中出现错判与误判。【关键词】超声波法；斜测；基桩检测；应用1、前言随着我国基础建设的迅速发展，桩基础己成为桥梁工程最常用的基础形式。由于其成桥质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，较易产牛夹泥、断裂、缩颈、磴离析、桩底沉渣较厚及桩顶殓密实度较差等质量缺陷，危及主体结构的正常使用与安全，甚

2、至引发工程质量事故。利用超声波法对成桩完整性检测己成为最为普遍也最为有效的方法。2、超声波法检测原理及技术超声波法检测的基木原理是:由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在碗内传播过程中表现的波动特征。当碗内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产牛波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当磴内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产牛波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内碗的密实度参数。测试及记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分

3、析就能判别测区内碗内部存在缺陷的性质、大小及空间位置，并对碗总体的均质性和完整性的作出评价。超声波法检测一般分为三种方法：（1）平测（普查）：发射和接受换能器分别置于两声测管的同一高度，自下而上，将收发换能器以相同步长向上提升，进行水平检测。若平测后，存在桩身质量的可疑点，则进行加密平测，以确定异常部位的纵向范围。(2)斜测：让发、收换能器保持一定的高差，在声测管中以相同的步长，同步升降进行测试。斜测分单向斜测和交叉斜测。斜测吋，发、收换能器中心连线与水平夹角一般取30°〜40°。斜测可探测出局部缺陷、缩径或专测管附着泥团、层状缺陷等。斜测法也是本文着重讨论

4、的内容。(3)扇测：扇测在桩顶、桩底斜测范围受限或为减小换能器升降次数时采用。一只换能器固定在某一高程不动，另一只逐步移动，测线呈扇形分布。此吋换算的波速可以相互比较，但幅值无可比性，只能根据相邻测点幅值的突变来判断是否有异常。3、数据分析与判定检测按《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/TF81-01-2004)中有关超声波法规定进行：(1)桩身缺陷以声速临界值、波幅临界值以及PSD(斜率法)判据进行综合判定。PSD值Kt按下式计算：Kt=K?ΔtK=(tci-tci-1)/zi-zi-1Δt=tci-tci-l式中:tci—第i测点声时;tcKL

5、—为第“测点声时；zi—第i测点深度；zi-1—第测点深度。PSD值判据的物理意义为：声吋一深度曲线相邻两点的斜率与相邻吋差值的乘积。根据PSD值在某深度处得突变结合波幅变化情况，进行异常的判定。(2)基桩检测的相关规范中，根据桩身是否存在缺陷及存在缺陷的严重程度，将桩的完整性分为I、II、IILIV共四个类别，并依据各检测剖面的声学参数异常点的分布情况及异常点的偏离程度，决定被测桩的完整性类别。但由于栓是集结型的复合材料，多相复合体系，分布复杂界面（骨料、气泡、各种缺陷），因此其检测的声参量数据波动较大；加上灌注桩的栓受自密实、地质条件及成桩工艺等影响，其声参量的波动性就

6、更人了，因此在实际测试的过程中完全不出现异常测点的可能性较小，因此不能机械地理解并执行规范中桩身完整性的判定标准（规范对声参量异常判断均采用“可判断”），否则工程上很难有1类桩，也不符合桩的完整性分类的定义。因此上述理论异常点只是可疑缺陷点，可根据以下五个方面进行综合判定：①异常点的实测声速与正常轮声速的偏离程度；②异常点的实测幅度与同一剖面内正常栓幅度的偏离程度；③异常点的波形与正常轮的波形相比的畸变程度；④异常点PSD判据的突变程度；⑤桩的类型（摩擦桩或端承桩）、地质情况及成桩工艺。桩的类型及地质情况决定了桩身碗的压应力及弯矩大小随深度的变化规律，因此相同大小及程度的缺

7、陷在桩身不同深度对该桩是否达到设计要求的影响程度差别较大，应适当加以区分。4、斜测法在工程实例中的应用在超声波法进行基桩完整性检测当中，在通常情况下采用平测的方法进行检测。但是如果单纯的采用平测来判定基桩的完整性就有可能造成误判和错判，下面我们通过工程实例来说明。在某高速某标段某大桥的检测中，其中该桥8J#基桩（桩径2200mm）在桩身六个剖面均出现声学参数异常的情况，进行加密复测后确定该桩缺陷位于桩顶以下7.3-7.5m,竖向缺陷范围30cmo按照《公路工程基桩动测技术规程》标准来判定，该桩属于断桩，应判定为IV