浅谈桥梁桩基超声波检测

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1、浅谈桥梁桩基超声波检测引言　　随着改革开放的发展，国家加大了对基础设施建设的投资力度，各省市的交通建设进入了高速发展阶段，各地高速公路相继开工建设，从而出现大量的基桩施工，由于技术人员缺乏，时有施工工序监控难以到位的情况发生，加之地质条件复杂等因素，往往出现不少的基桩质量事故。超声波透射法作为一种基桩桩身质量检测手段，可以准确发现基桩缺陷位置以及缺陷范围，并根据异常特征分析判断缺陷性状及缺陷程度，依据标准进行桩身完整性评价，为桥梁基础的稳固与安全提供保障。　　1超声波透射法的工作原理　　超声波是弹性波的一种，把混凝土介质视为弹性体，超声波在混凝土中的传播服

2、从弹性波传播规律。混凝土超声波检测主要采用穿透法，即用一发射换能器发射超声脉冲波，让超声波在混凝土中传播，然后由接收换能器接收；透过混凝土传播的超声波携带有关混凝土材料相关信息，准确测定这些参数的大小变化，可推断混凝土性能、内部结构及其组成情况。　　基桩超声波检测是在基桩中预埋声测管，在两根声测管中分别放置发射换能器和接收还能器，并在声测管中注满水作为耦合介质(见图1)，当发射换能器发射超声波，超声波在混凝土中传播后到达接收换能器并被量测记录，由此可计算出混凝土的声速:　　　　　　当桩身某一段存在蜂窝、离析或夹泥等缺陷时，接收到的超声波信号会出现波速降低、

3、振幅减小，同时波形畸变、接收信号主频发生变化等特征。超声波透射法基桩检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。　　2实例分析　　在江西地区，公路桥梁基桩均采用人工挖孔灌注桩或钻孔灌注桩，在基桩的施工过程中如果出现质量事故，大多发生混凝土离析、夹泥或蜂窝等现象，且以离析现象居多。另外，声测管变形引起的异常，虽然不是基桩混凝土质量问题，但它干扰了对基桩质量的判断，因此本文也对此进行了探讨。鉴于上述现象，在下面的论述中分别以典型实例进行分析。　　2．1钻孔灌注桩混凝土夹泥现象　　　　　　依图2所示，正常波形

4、首波起跳清晰，幅值、波速高，曲线规则，而在深度44.5m处一下出现明显的超声波异常，异常波形首波起跳点难于辨认，幅值弱波速低，曲线严重畸变；经取芯验证（图3）发现在异常部位确实出现大量的夹泥现象。　　该桥钻孔灌注桩，采用的是泥浆护壁水下灌注，通过分析，认为出现上述缺陷的原因是由于泵送混凝土导管阻塞，浇灌桩混凝土的连续性被冲断，其间隔时间较长且超过了初凝时间，夹泥混凝土开始固结，在后续浇灌混凝土时，该部分被埋入桩中从而形成缺陷。　　在施工过程中如果出现混凝土的浇灌停顿，且冲断的时间间隔超过混凝土的初凝时间时，应停止浇灌，根据已浇灌混凝土高度来决定重新成孔浇灌

5、或采用清孔接桩方式进行。　　2．2人工挖孔桩混凝土离析现象　　图4为采用武汉沿海RS-ST01C型仪器检测某桥梁基桩结果图，在16.55m处以下至桩底段，超声波波幅弱、波速极低，该段有明显异常，根据桩孔施工工艺及异常特征，判断该处混凝土离析。从钻芯检测验证结果来看(图5)，在超声波异常相应位置出现了混凝土严重的离析现象，粗骨料与细集料分离或仅有少量砂浆粘结，但强度低，未形成坚硬的固结体。结合超声波法和钻芯法结果，判定该桩为类桩。　　　　　　从施工资料上看，该桩为人工挖孔桩，桩端持力层为灰岩，岩溶发育，地下水丰富，分析认为由于采用普通灌注，在水未排干或混凝土

6、浇灌时涌入大量地下水把胶凝物质(水泥)冲洗掉，因此失去了胶凝作用，从而形成离析。对于该类桩，当地下水涌水较大而不能及时排干且地下水位较高时，建议采用水下灌注办法。如果水位低或涌水量不大，可以尝试把干水泥与水掺和，使之形成水泥浆，避免涌水冲洗、稀释混凝土而引起离析现象。　　2．3桩混凝土空洞、蜂窝现象　　以目前的基桩施工工艺水平，较少产生空洞、蜂窝的现象，即使出现这种情形也大多是轻微的，出现严重的缺陷现象极为少见。在某桥梁的基桩检测中，发现某一根基桩有明显的异常现象，其中之一剖面异常段高度约0.55m(见图6)，其它剖面范围稍窄，个别剖面有连续测点的异常。从

7、测试结果来看，异常曲线表现为波幅变弱，波速变低，但频率未见明显降低，而某些部位则无信号。为了排除仪器因素进行了反复观测，结果仍有异常。　　　　　　从桩孔施工资料上看，该桩为人工挖孔普通灌注，由于桩孔所处地势较高，施工中未见有地下水，仅发现该部位有溶洞发育，据此初步判断在施工过程中可能出现了漏浆形成空洞、蜂窝，这些空洞、蜂窝对超声波形成阻隔、散射作用而出现异常现象。经取芯验证后（图7）最后认定该桩在上述部位存在蜂窝、小空洞等缺陷，但缺陷程度轻微，该桩判为合格桩。　　　　2．4声测管问题　　图8为采用武汉岩海RS-ST01C型仪器检测某桥梁基桩结果图。从图中看

8、，在3.35M~3.65m段仅见微弱的超声波信号，其波幅极弱，没有