超声波检测在特大桥梁桩基处理中应用

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1、超声波检测在特大桥梁桩基处理中应用　　摘要：随着我国桥梁建设的发展,目前已经建成和在建的特大型桥梁工程越来越多,跨江、跨海大桥，桥梁基础桩基数量越来越多、桩径越来越大,施工技术难度也逐步加大。因而在施工过程中不可避免地会造成桩身缺陷，而影响到桩基的完整性、使用性。本文通过介绍某高速公路特大桥桩基处理施工,阐述了超声波透射法在桩基处理中所起到的作用及其特点。关键词：特大型桥梁；桩基；超声波透射法中图分类号：U443.15+4文献标志码：A1概述［1］桩基是结构物的主要承重部分,其质量直接关系到结构物使用的安全性及长久性,因此，其质量检测显得尤为重要。目前，桩基检测手段较多，

2、超声波透射法是主要检测方法之一。声波透射法是利用声波的透射原理，对桩身混凝土介质状况进行检测，适用于已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩。通过在预埋声测管之间发射、接收声波，得到实测声波在混凝土介质中传播的声时、波幅和频率等声学参数的相对变化，从而判断桩身完整性的一种检测方法。72、声波透射法检测基桩的工作原理［2］［3］混凝土灌注桩声波透射法检测工作原理是在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为检测通道，将超声发射换能器与接收换能器置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器通过发射换能器发射超声脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并经接收换能器接收由仪器显示接收声波信号，

3、判读超声波穿过被测混凝土后的首波声时、首波波幅和频率等参数。超声脉冲信号在混凝土存在缺陷部位会发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号的首波声时、波幅和频率等声学参量都会发生变化，与正常混凝土声参量相比，即可判断桩身混凝土是否存在缺陷。3工程实例应用3.1.工程概况［4］［5］［6］某高速公路特大桥，为双向六车道高速公路标准建设，设计速度为100公里/小时，主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥。索塔分南北塔，其基础均为桩基础，采用C30混凝土。南塔基础采用两个边长为22.5m×22.5m×8m分离式承台各接14根长80m直径2.8m的灌注桩，按端承桩进行设计。北塔承台

4、由两个直径30m的圆形和系梁组成，横桥向长82m，顺桥向长30m，桩基础按摩擦桩进行设计，桩直径2.5m，桩长88m，采用43根桩。3.2基桩检测［7］［8］7检测所采用的仪器是目前国内比较先进的由武汉岩海公司自主研发的RS-ST06D（T）跨孔超声检测仪，可实现一次提升完成两管一剖面、三管三剖面、四管六剖面自动连续采集数据。采集数据的过程中，实时显示当前测点波形，自动判读声学参数，并通过深度计数滑轮感知换能器移动的方向、速度和距离，生成直观的深度-波形影像图，每到预设的间距自动存贮波形和声学参数，工作效率极度提高。在对该桥梁桩基施工工地进行工程桩检测时，发现一根主塔桩基

5、（桩长88.0m，桩径2500mm，灌注C30混凝土）被检测的六个剖面在88.00m-86.00m区段声速、波幅出现较大异常，（检测波形见图2.）通过对施工工艺和地质条件等综合分析，判断为桩底清孔不彻底且泥浆沉淀过快所致，建议采用钻芯法作进一步检测。经业主、检测、监理、施工等多家单位专家确定，对该桩进行钻芯检测，并考虑到钻芯验证之后的桩基处理，因此共取了五个取芯孔，编号分别为ABCDE（钻心孔位布置图见图1.）。钻心结果表明该桩桩底有较厚的沉渣，与声波透射法的检测结果基本一致（钻心结果见表1.）。图1.钻心孔位布置图表1.钻芯检测情况一览表图2.处理前桩底超声波波形图71

6、2剖面桩底波列图13剖面桩底波列图14剖面桩底波列图23剖面桩底波列图24剖面桩底波列图34剖面桩底波列图3.3缺陷桩的处理以往，在检测技术落后的情况下，对缺陷桩的处理大都采用“扁担桩”的形式，随着检测技术的提高，开始大胆地试用一些新的处理技术，当然，任何缺陷桩的处理都必须经得起成熟的检测技术的检测验收。对缺陷桩的处理，必须根据桩的受力特性，各土层的地质情况、嵌岩深度和岩性、缺陷位置和严重程度等多方面因素，由业主、设计、检测、监理、施工等多家单位组成专家组来进行确定。考虑到本桩为摩擦桩，桩底基岩为强度较低的泥质粉砂岩，且缺陷处于入岩位置，浆液不会流失，因此综合多家单位专家

7、的意见对该桩采用静压注浆的办法进行处理。（静压注浆的适用范围：适用于处理摩擦桩的下部严重离析或夹泥，对桩的中上部和端承桩处理须慎重。）处理全过程采用超声波检测监控，即通过各个声学参数，推断桩底的清洗情况。7注浆前采用高压水切割技术切开四根声测管的管底，与之前钻芯验证的五个取芯孔一共形成九个直达桩底的通道。采用高压水旋喷对桩底沉渣、破碎混凝土等进行切割清洗，将桩底低强度的混凝土以及沉渣切碎清洗上来，每两个孔之间反复清孔数次，直到每个通道中冒出清水为止。桩底清洗过程中，采用超声波透射检测，全程监控桩底缺陷的清洗情况。最后注浆，注浆