超声波测缺陷法在混凝土灌注桩中的应用.pdf

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1、墓3舅(总第120期江西建材应用研究超声波测缺陷法在混凝土灌注桩中的应用施麟芸(江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西南昌330001)摘要：本文总结工程检测实例，概括遇到的可能影响超声波检测混凝土桩身完整性判定的因素，对常见混凝土桩身缺陷进行验证对比进行分析，对典型的超声波检测混凝土缺陷判定进行详细的分析，并提供验证后的检测判定依据。关键词：超声波法混凝土灌注桩缺陷至20世纪7O年代，声波透射法开始用于检测混凝土灌注桩的完整性，其基本方法是：基桩成孔后，灌注混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道。在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波检测

2、仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数，然后对这些检测数据进行处理、分析和判断，确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。1超声波检测混凝土缺陷综合判定图1实测1．8米处裂缝声速、波幅曲线图利用超声波在技术条件相同(指混凝土原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收～波的振幅和频率等声学参数的变化，来判定混凝土的缺陷。具≈体可归纳为以下几点：(1)当超声波遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，超声波在缺陷处会产生‰

3、i绕射，因此波传播的路程会增大，与无缺陷区混凝土相比较，缺陷区测得的声时会延长，声速会降低。所以可以根据声时及声程的变化，判别和计算缺陷的大小，如果出现贯穿性裂缝，缺陷区也会出现测不到首波的现象。图2实测1．8米处裂缝声时、PSD曲线图(2)当超声波到达缺陷界面时，超声波会在缺陷界面处产生散射和反射，这使得到达接收换能器的声波能量(波幅)显著减小。因此，可根据换能器接收到的声波波幅变化的程度，判断缺陷的性质和大小，离析类缺陷表现的最为明显，这类缺陷一般声时、波速变化不大，波幅有较大变化。(3)当超声波通过缺陷时，部分声波会产生路径和相位变化(经缺陷反射或绕过缺陷传播的

4、超声波信号与直达波信号之间存在相位差)，不同路径或不同相位的声波叠加后，将造图3：裂缝缺陷测点波形，视域内找不到首波(幅值0】成接收信号波形发生畸变，可参考畸变波形分析判断缺陷。以下以某一工程超声波检测抗滑桩基的工程实例来说明对裂缝(1)、离析(2)、沉渣(3)的判定实例，此处仅列举了实测波形图，裂缝、离析、沉渣等缺陷均经过现场开凿及取芯验证。某一抗滑桩桩身1．8米处出现目视2ram宽裂缝并贯穿四周，检测后确定为贯穿裂缝(视为断桩)，开凿中发现桩身1．8米上部确实已开裂贯穿。实测曲线见图1一图4。可见，裂缝缺陷处首波延迟，在可见视域内找不到首波，波幅剧降甚至为0，相应

5、声时加长，波速降低。图4该剖面正常测点波形(声时487．O、幅值99．8】·21·图10沉渣缺陷测点曲线【声时523．6、幅值81．4)如图5、图6所示，某一抗滑桩桩身1．2～2．0米处出现离析，现场可见整个面壁蜂窝麻面，开凿后见混凝土成离析状。图51．2～2．0米处离析和底部沉渣声速、波幅曲线图如前所述，当超声波到达缺陷界面时，超声波会在缺陷界面处产生散射和反射，这使得到达接收换能器的声波能量显著减小，波幅明显降低，但不至为0；声时延长，波速有所降低，但在同一视域内容易找到首波。此外，该桩身底部取芯验证后发现底部实有60cm沉渣，经了解，该桩在灌注时地下水流较大，成

6、孔后未及时浇灌混凝土，导致桩底夹泥，混凝土呈离析状。2现场检测影响超声波检测混凝土桩身完整性判定的两大因素(1)声测管的埋置情况，包括声测管的焊接、偏管、焊接漏洞导致漏水等。声测管若焊接缝处理不当，容易在检测过程中卡住换能器，造成不必要的损坏；声测管没有与钢筋笼架焊接牢固，在浇筑混凝土时造成严重偏管，会对检测及检测结果的图61．2～2．0米处离析和底部沉渣声时、PSD曲线图判定造成一定影响；声测管漏水现象在检测过程中也比较常见，该种现象现场看各剖面的的数据显示情况就可就地采取补水措施。(2)检测人员的现场控制能力，主要包括出现异常声速可能存在的外因排除、各换能器工作状

7、态正常的判定。出现异常声速时，可能是混凝土桩身不密实缺陷，也可能是内部声测管弯管管距变化原因引起，也可能是换能器偏离同一水平面人为产生斜侧造成“偏距”。换能器工作状态主要指及时判断出现异常情况时是否有堵管、漏水、斜侧等检测误差。图7离析缺陷测点曲线3结论(声时587．6、幅值69．4)(1)桩身常见缺陷类型有缩颈、断桩、夹泥、空洞、离析、裂缝、沉渣等。夹泥、空洞、类缺陷，采用超声波法检测能够更清楚的判定缺陷位置及缺陷等级，要对缺陷类型定性还得依据桩身成孔方法及其条件、管桩记录等施工控制资料并辅以频谱分析法才能准确判定；然而，沉渣、桩身深部裂缝、贯穿裂