超声波法检测桥梁桩基的探讨.doc

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1、超声波法检测桥梁桩基的探讨摘要：以怀（化）新（晃）高速公路桥梁桩基检测为背景，在论述低丿应变法的基础上，分析了其内在的不足，探讨依据超声波检测桩基的理论基础和技术要点，说明超声波检测法的技术优势和检测结果的可靠性，最后分析了在桩基检测过程中遇到的种种因难和建议的解决方法。关键词：低应变法；超声波法；桩基无损检测0前言桩的完整性检测是桩基检测技术的…个重要方虬即检测桩身的无缩颈、断桩、夹泥、空洞、离析等桩的缺陷。超声无损检测在T业小应用非常广泛，近年来，随着国家基建项目投入的增加、工程质量控制力度的

2、加强，混凝土超声无损检测亦得到了强有力的推广。超声法检测的物理基础是，在仪器的控制下借助换能器向被测物体发出声波，再通过接收换能器接收声波，由仪器或人工对接收声波加以处理得到关于被测物体性状的信息。根据波的传播途径和接收方式，可将「-作模型分为：①冋波法；②透射法。鉴于混凝土的非均质性，和金属探伤相比冋波法M用受到限制，应用较广泛的是透射法。1工程概况怀新高速公路桥梁桩基础大部分为人工挖孔桩，桩径从1.2—2.5m不等，且怀化一新晃地段地处湖南，常年雨水较多，采川人T挖孔淋注桩容易产生以下质最问题

3、：1）地下水渗流严重的土层，易使土壁崩塌，土体失稳塌方。2）十.层出现流砂现象或有动水压力时，护壁底部十-以会突然失去强度，泥十随水急速涌出，产生井涌，使护壁与土体脱空，或引起孔型不规则。3）挖孔时如果边挖边抽水，地下水位下降时，护壁易受到下沉土层产生的负摩擦作用,使护壁受到拉力，产生环向裂缝，护壁所受的周围土压力不均匀时，乂将产生弯矩和剪力作用，容易引起垂直裂缝。而桩制作完毕，护壁和桩身混凝十结为一体，护壁是桩身的一部分,护壁裂缝破损或错位必将影响桩身和侧阻力的发挥。4）孔较深时，若没有采用导管

4、灌注混凝十-•混凝十-从高处白由下落易产生离析。5）孔底水不易抽干或未抽干情况下灌注混凝土，桩尖混凝土将被稀释，降低桩端承载力。鉴于桩基工程是隐蔽工程，施工难度大、技术含量高，有很多标段还是水下灌注混凝土,容易出现质量问题，需对所有桩基的完整性进行检测。2低应变桩基完整性检测原理及缺陷2.1基木原理在桩基完整性检测时，把桩简化为一维的弹性W，桩受力时保持等截面，忽略桩的内外阻尼和桩侧土阻力，桩周土对桩的约束和支撑作川，集屮市桩底的一个弹簧代替。从桩体截出段，由达朗贝原理可推导出波动方稈：6>2u/

5、dt1=u/dx式中：匕二丿阿，为应力波传播速度』为质屋密度,E为弹性模量；u为质点位移0对波动方程可用分离变量法和行波法求解C利用行波法对波动方程求解，"‘=f（x-Vet）+g（x+，其物理意义是波动解由2个行波迭加而成,一个是以匕-vct）为分量的/波，另一个是以匕+Vct）为分量的g波，这2个波均以不变的波速沿％轴传播。用力棒敲击桩顶，产生一种沿桩身向下传播的力波（下行波），如粧身没有缺陷，此应力波传至桩底再反射回来至桩顶，见图1;如桩身有缺陷则入射波在缺陷位置有反射波和透射波，反射波直接

6、返回桩顶，透射波继续传播至桩底再产生反射波返冋桩777T77反射波入射波777/•反射波£4桩底反射波尢1顶，见图1~图4所示。图1完整性图2缩颈性2.2应力波反射法的特点应力波反射法是一种瞬态激励，综合分析判断，肓接对桩进行无损检测的动力验桩方法。它可快速判断桩的完整性，鉴定桩的缺陷性质如断桩、缩颈、扩颈、夹泥、离析等。2.3存在的不足1）低应变桩基完整性检测屮缺陷的人小还不能定量分析，只能靠经验判断，在这方面荷兰TNO公司和国内有关研究单位已经初步开发出一些低应变波形拟合分析方法，这是完整性检

7、测屮继续研究的重点。2）低应变动测桩基承载力依赖于静动对比系数，必须建立各种地质条件、各种桩型条件下的静动对比系数数据库。3）在实测屮，桩侧土阻力特别是动土阻力对M力波传播的影响非常大，表现为：①导致应力波迅速衰减；②影响缺陷反射波幅值；③产生土阻力波。因此限制了可测桩的长度,根据实测经验，可测桩长限制在5-50m,桩基直径限制在1・8mZ内较合适。当然，超过50m的桩长的桩也有得到桩底反射信号的经验，但基于桥梁桩承载力要求高，大部分是单桩单柱及低应变反射信号，对局部缺陷、深部缺陷反映不敏感、受地

8、质变化影响较大等特性。3超声波检测技术原理超声波是一种机械波，机械振动和波动是超声测试的物理基础，同时它乂是弹性波测试方法屮的一种，I古I体介质屮弹性波的传播理论是它的理论基础。超声波技术丿$用于混凝十•质量的无损检测已有很长的历史，丽声波透射法应用于基桩检测，则是近几年才引进发展起来的，由于它具冇仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果肓观可靠，所以被广泛推广使川，已成为一种比较成熟可靠的淋注桩无损检测方法。声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管