基桩超声波检测仪测桩异常结果的案例分析

今天岩联小编要给大家分享的是利用超声波透射法对钻孔灌注桩进行检测的方法，通过一些实测曲线图和数据分析，结合钻孔取芯验证，对声测管变形、桩身混凝土离析、桩底沉渣进行了准确判定，仅供大家参考。

这几年，我国高速公路、铁路桥梁等基础工程大量采用钻孔灌注桩。由于成桩质量受诸多因素的影响，桩身容易产生质量缺陷，危及主体结构的安全。利用超声波透射法对钻孔灌注桩质量进行检测已成为目前最普遍、可靠的方法。

1.超声波透射法的测试原理

利用基桩超声波检测仪发出电信号，由换能器不断激发高频弹性脉冲波，通过接收系统存储该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性等有关参数来判定桩身完整性，见图1。

2.超声波透射法的具体应用

2.1.前期准备

施工过程中要保证焊接在钢筋笼上的声测管处在平行等距的位置。当混凝土灌注桩直径不小于800mm且不大于1500mm时应埋设三根管；桩径大于1500mm时应埋设四根管。声测管中要注满清水作为耦合剂并且保证畅通。

2.2.检测步骤及方法

将发射与接收换能器放入声测管中，从下至上以相同标高同步提升进行逐点平行测量，提升过程要匀速缓慢。在发现声学参数异常的位置应缩小采样间距，以10cm的间距进行加密测量，同时进行扇形扫描测量、斜交叉测量以确定缺陷的性质、范围和部位。混凝土灌注桩的典型缺陷检测方法见图2。

a.扇形扫描测量：

可以在桩顶、桩底斜测范围受限时采用。固定一个换能器在缺陷位置不动，另一个逐步移动，测线呈扇形分布。此时换算的波速可以相互比较，但幅值无可比性，只能根据相邻测点幅值的突变来判断是否有异常。

b.斜交叉测量：

让发、收换能器保持一定的高差，在声测管中以同步升降进行测试。为了避免高差过大导致数据失真，两个换能器的中心连线与水平夹角宜取∠30~40°。当进行斜交叉测量时，通过平测可疑缺陷区的测线测量值异常，而穿过两个声测管连线中间部位的测线测量值正常，可判断桩身中心位置是正常混凝土，缺陷区出现在桩身边缘，应是缩颈或声测管附着泥团；通过平测可疑缺陷区和两个声测管连线中间部位的测线测量值均异常，则可判定两个声测管之间都是缺陷区。如果几个剖面均在同一位置出现这种情况，则可判定为层状缺陷区。

3.实例分析

3.1.钻孔灌注桩声测管严重变形

基桩超声波检测仪的波速是判断桩身缺陷的重要声学参数，钻孔灌注桩桩身混凝土的波速由所测声时值和测量的管距决定。因为声测管管距只能在桩顶测量，所以认为声测管上下彼此平行计算出“正确”的波速。可是现场复杂的施工环境，经常会导致声测管严重变形，管距突变会直接影响所测波速，从而产生较大的误差，这种现象在桥梁基桩工程中普遍存在。

某高架桥的20#-1混凝土钻孔灌注桩，混凝土设计强度C30，桩径1500mm，桩长22.0m，埋设三根声测管。混凝土龄期达到28d后，采用超声波透射法进行检测，采样间距100mm。检测结果见图3、表1。

由图3和表1可见，该桩在15.0~16.0m范围内，1-2剖面波速、波幅均大于临界值，波形正常。1-3剖面波形畸变，波速想对较高，声时下降明显。2-3剖面波速实测3.5km/s左右，低于临界值4.2km/s，声时相对较大。如果以某一声测剖面多个连续测点的波速小于临界值和波形畸变判定桩身完整性类别，有可能会误判该桩为Ⅲ类桩。但由表1可知，可疑缺陷区的波幅值和PSD值并没有相对明显的变化，依靠超声波透射法检测的结果可以判定该桩为Ⅰ类桩。分析其原因应为3号声测管严重变形使其与1号声测管的管距变小，导致声时值下降、波速变高；3号声测管与2号声测管的管距变大导致声时值明显升高、波速低于临界值。为了进一步判断检测结果的准确性，采用钻芯取样进行炎症，见图4。从靠近2-3剖面处钻取的芯样可以看出：该桩基的混凝土均匀密实无缺陷。说明分析判断是准确的。

3.2.钻孔灌注桩桩身离析

某高速大桥的0#-4混凝土钻孔灌注桩，混凝土设计强度C30，桩径1200mm，桩长17.0m，埋设3根声测管。混凝土龄期达到28d后，采用超声波透射法进行检测，采样间距100mm。检测结果见图5、表2。

根据图5和表2可以看出，桩身在11.1~11.6m的桩截面处波形畸变，波速在2.0~3.7km/s之间小于临界值，同时声时、波幅、PSD数值异常。由施工资料得知，该桩为旋挖钻孔干作业成孔，并且大桥处于灰岩岩溶裂隙发育区，地下水丰富。根据桩孔施工工艺以及异常数据综合判断得出该桩身混凝土离析。从图6钻芯取样验证的结果来看，在超声波透射法检测确定的缺陷位置，粗骨料与细骨料相互分离，拌和物结构不均匀。分析认为，该桩在浇筑过程中，地下水的涌入，导致胶凝材料流失，引起混凝土离析，建议进行高压注浆处理。

3.3.钻孔灌注桩桩底沉渣

某高架桥的5#-2混凝土钻孔灌注桩，混凝土设计强度C30，桩径1500mm，桩长18.5m，埋设三根声测管。混凝土龄期达到28d后，采用超声波透射法进行检测，采样间距100mm。检测结果见图7、表3

由图7和表3可见，该桩三个剖面在桩底18.0~18.5m范围内有多个测点的声速、波幅实测值均小于临界值，各剖面波速临界值都在3.9km/s左右，而缺陷位置波速在2.7~3.8km/s之间，同时PSD值与声时值相对升高，可以判断为桩身出现桩底沉渣缺陷。结合施工日志可知，该桩在清孔后未能及时浇筑使桩底沉渣过厚，采用钻芯取样进行验证见图8。钻孔取芯后确认在桩底18.0~18.5m范围内多为颗粒破碎石以及泥坯，建议进行高压注浆处理。

为了提高基桩超声波检测仪在检测中的准确性，必要时应利用钻芯取样的方法来验证。超声波透射法判据发生冲突时，应进行综合评定，避免出现误判错判，确保桥梁结构的安全。