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基桩超声波检测法在灌注桩检测中的运用


第 31 卷第 6 期 Vo1.31 No.6

建 筑 施 工

BUILDING CONSTRUCTION

● 地基基础

基桩超声波检测法在灌注桩 检测中的运用
Ult ra s o n ic De t e ct io n Me t h o d Ap p lie d t o Te s t in g o f Bo re d Pile
□ 伍允望 1 程文华 2 张常剑 2
200020) (1.上海兴浦工程勘查有限公司 200436; 2.上海建工(集团)总公司海外事业部

【摘 要】阐述超声波检测混凝土缺陷的原理,结合工程实例介绍跨孔超声波检测混凝土灌注桩质量的具体方法和技术,超 声波检测结果说明,这是一种精确检测桩身混凝土质量缺陷的有效方法。 【关键词】 超声波检测 【中图分类号】 TU753.3 灌注桩 混凝土缺陷 无损检测 / 文献标识码 B 【文章编号】1004-1001 (2009 06-0001-03 )

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前言
结构混凝土在施工过程中常因各种原因产生缺陷,尤其

是混凝土灌注桩,由于水下浇筑,工艺复杂,隐蔽性强,混凝土 硬化环境及成型条件复杂,且混凝土由自重、 自流密实更易 夹杂物、 局部疏松、 缩径等各种桩身缺陷, 对建筑 产生空洞、 的安全和耐久性构成严重的威胁。 超声波检测是检测混凝土 灌注桩桩身缺陷、 评价其完整性的一种有效方法, 当声波经 混凝土传播后, 它将携带有关混凝土材料性质、 内部结构与 组成的信息, 准确测定声波经混凝土传播后各种声学参数的 量值及变化, 就可以推断混凝土的质量。
图 1 检测方式示意图

1 基本原理
射, 声时变长, 从而声速降低。 基桩成孔后, 灌注混凝土前, 在桩内预埋若干根声测管 作为声波发射和接收换能器的上下通道, 在桩身混凝土灌注 若干天后开始检测, 用声波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, 通过观测和分 析声波在介质中传播时声学参数和波形的变化,及对这些 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, 评定完整性等级。用于混凝土声波透射法检测的 声波主频一般为 2×104~2.5×105, 其检测方法如图 1。 目前, 在桩身质量检测中常用的声学参数为声速、 波幅、 频率以及波形。 (1 声速: ) 超声波在传播路径上遇到缺陷时, 由于绕
【作者简介】伍允望 (1977- ) 男, , 工程硕士, 工程师职称, 注册 岩土工程师, 一级建造师。联系地址: 上海市场中路 3220 弄 6 号 203 室 (200436 。 ) 【收稿日期】2009-04-29 2009 年 6 月出版

(2 振幅(前波振幅): ) 超声波在缺陷界面上声阻抗差异 显著, 产生反射、 散射和吸收, 使接收波振幅显著降低。 (3 频率变化; ) 一般情况下, 混凝土强度越高接收频率 也越高, 反之, 强度低, 频率也随之下降。 (4) 波形变化: 有缺陷的混凝土其结构的连续性被破 坏, 使超声波在内部传播发生变化。 直达波、 绕射波.反射波 等各类波相继被接收, 由于这些波的频率、 相位不同.在彼 此叠加时,会使正常的波形发生变化甚至出现畸变 (图 2、 3 。 )

2 工程实例
2.1 实例一 上海市某高架桥工程, 在工程桩开始施工前, 先做两组 φ800 mm (桩长 47 m 钻孔灌注桩作为静载荷试桩, ) 编号分 别为 S1 和 S2。在对试桩进行静载荷试验前, 先对其分别进

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第6期

伍允望、 程文华、 张常剑: 基桩超声波检测法在灌注桩检测中的运用

6/2009

S1 在近桩端 1 m 内混凝土存在比较严重的缺陷,结合 很明显试桩 S1 超声波检测和静载荷试验曲线图 6(a)的形态, 桩端存在较厚沉渣。试桩 S1 在经过第一次试验后桩底沉渣 已被压实, 故在第二次试验时桩端承载力发挥作用, 曲线形 态与试桩 S2 桩身质量完好的试桩非常的相似, 试桩 S1 承载 力明显提高,而仅从低应变曲线中却无法判断出 S1 桩底部 的缺陷。
图 2 正常混凝土的接收波形 图 3 缺陷混凝土的接收波形

2.2

实例二 东南亚某国的一公路桥梁工程, 基础采用人工挖孔灌注

行超声波检测和低应变检测。超声波检测的声速 - 深度、 幅 值 - 深度曲线见图 4。

桩,孔中干灌混凝土。桩径为 1 200 mm,桩长 6 m。成桩 15 d 后对其进行了超声波检测, 1 号桩 A 剖面检测结果 1B 波列影像如图 7, 其余两个检测剖面形态基本相同。

图 7 1- 1 号基桩超声波检测影像图 图 4 S1 和 S2 跨孔超声波检测成果图

从图 7 中可以看出, 该基桩在距桩底 2.3 m 以上波列出 0 现明显异常, m~0.5 m 处波速明显偏低 (仅为 3 600 m/s 左右, 而该桩下部正常混凝土的波速均在 4 000 m/s 以上) , 0.5 而幅值则基本正常; m~0.8 m 处波速基本正常,但幅值 0.8 明显降低; m~2.3 m处波列发生严重畸变,无法接受到 该桩在灌注到上部快 完整的声波信号。查看施工日志发现, 要结束的时候, 突然下暴雨, 而施工方未能采取合理的措施。 对该桩上部进行凿除处理, 发现上部 0 m~0.5 m 砂浆多, 粗 0.5 骨料少; m~0.8 m处则正好相反, 该处砂浆少, 而大部分 0.8 为粗骨料; m~2.3 m处则主要为粗骨料和砂子松散的堆 积, 少见水泥胶结。

S2 图 5 S1、 试桩低应变检测曲线

由图 4 中可以看出试桩 S1 在桩底部 46.0~ 47.0 m 存在 明显缺陷,声速仅为 2 500 m/s (正常波速为 4 000 m/s 左 右 , ) 幅值明显降低; 试桩 S2 桩身质量完好。 而从图 5 中来判 断, 这两根桩均无明显缺陷。其后对两组试桩进行了静载荷 试验, 其中由于 S1 第一次试验未达到设计要求, 第一次试验 后 32 d 对其进行了第二次静载荷试验。两组静载荷试验的 结果如表 1, 静载荷试验 Q s 曲线见图 6。
表 1 试桩静载荷试验结果表 试桩桩号 试桩龄期 试桩极限承载力 S1 第一次试验 32 5400 64 ≥8000 第二次试验 S2 30 ≥8000

3 结语
(1 超声波检测法是检测混凝土内部质量的一种有效 ) 方法,它可以详细查明桩身内部混凝土质量的变化情况, 具 有较高的准确度和分辩率。 (2 超声波透视法能检测沿桩身长度的任意一个截面 ) 的质量, 尤其对大桩径和超长桩, 比低应变检测法反映桩基 质量更细致、 更精确。 (3 混凝土质量超声波检测的应用, ) 为混凝土的质量 处理提供了可靠的依据。 (4) 对于桩身完整性的判断应结合工程地质情况、 施工 情况来综合判断, 这样才能得出更接近实际情况的结论。

图 6 试桩静载荷试验 Q~S 曲线图

参 考 文 献 (略 ) 《建筑施工》 31 卷 第

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