超波透射法在混凝土灌注桩质量检测评定中的应用技术研究

[摘要]本文主要介绍超波透射法的检测原理，检测方法以及数据分析与结果判定，并结合工程实例，说明超波透射法在混凝土灌注桩质量检测评定中的应用。

[关键词]超波透射法；灌注桩；质量检测

1、引言

灌注桩在灌注混凝土时均为水下或地下进行，质量不易监视和控制，经常遇到的缺陷有缩径、断桩、夹泥、离析、桩底沉渣过厚等。据国内有关资料介绍，灌注桩具有质量隐患的比率约为15％―20％。相对于静载试验和钻芯取样法而言，超波透射法是一种间接检测方法，技术含量较高，要求检测人员不仅要掌握岩土工程、桩基工程、波动理论等相关知识，还需要熟悉测试仪器的性能、信号采集处理和分析技术，并且必须具备一定的工程实践经验。超透射法波是一种检测基桩桩身完整性的无损检测方法。随着桩基础在高速公路桥梁工程中的大量应用和超波法透射法技术的进步，超波透射法检测桩身完整性在桩基础工程中也得到了越来越广泛地应用。本文以湖南某高速公路的梅花渡涟水特大桥为工程背景，阐述了超波透射法在混凝土灌注桩质量检测评定中的应用。

2、检测原理、测管的安装埋设以及桩身完整性类别判定标准

2.1　检测原理

混凝土灌注桩超波透射法检测的工作原理是：在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的测管作为检测通道，将超脉冲发射换能器与接收换能器置于测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器的发射换能器发射超脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并经接收换能器被仪器所接收，判读出超波穿过混凝土的时、接收波首波的波幅以及接收波主频等参数。超脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号在混凝土中传播的时间、振动幅度、波形及主频等发生变化，这样接收信号就携带了有关传播介质(即被测桩身混凝土)的密实缺陷情况、完整程度等信息。由仪器的数据处理与判断分析软件对接收信号的各种参量进行综合分析，即可对桩身混凝土的完整性进行检测，判断桩基缺陷的程度并确定其位置。

在基桩施工前，根据桩直径的大小预埋一定数量的测管，作为换能器的通道。测试的每两根测管为一组，通过水的耦合，超脉冲信号从一根测管中的换能器中发射出去，在另一根测管中的换能器接收信号，超仪测定有关参数并采集存储。换能器由桩底同步往上提升，检测遍及整个截面。

2.2　测管的安装埋设

(1)测管的埋设数量

对于基桩预埋测管的数量应符合下列规定：桩径≤1500mm，应埋设三根测管；桩径>1500mm，应埋设四根测管。测管应沿桩截面外侧、钢筋笼内侧呈对称形状布置，如图1所示。

(2)测管采用普通或镀锌钢管，内径宜为50～60mm，钢管宜采用螺纹连接，且不漏水。条件不允许的时候可采用焊接，焊接时必须保证钢管内壁平整，不能有焊渣或凸出物使得内径减小，确保检测时测探头能够自由上下，焊接的方法见图2所示。

(3)测管的下端必须封闭，保证管底、接头处不漏水。上端高出混凝土面300mm以上并加盖，防止异物掉入堵塞测管。

(4)测管应平均布置，采用焊接或绑扎的方法固定在钢筋笼内侧，管间应相互平行、定位准确，不平行度控制在0.5％以下，并埋设至桩底。灌注桩混凝土前，测管内应注满清水，防止泥浆进入。

2.3　桩身完整性类别判定：

Ⅰ类桩各测剖面每个测点的速、波幅均大于临界值，波形正常。

Ⅱ类桩某一测剖面个别测点的速、波幅略小于临界值，但波形基本正常。

Ⅲ类桩某一测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的速、波幅小于临界值，PSD值变大，波形畸变。

Ⅳ类桩某一测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的速、波幅明显小于临界值，PSD值突变，波形严重畸变。

3、实际工程检测实例

下面是实际工程中检测的一组波形。

(1)完整桩，图1桩长23.40m，桩径为1.8m，砼标号C30，平均波速为4.1537Km/s，各剖面波速、波形均大于临界值，是一典型完整桩波形。

(2)离析桩，图2桩长21.94m，桩径为1.5m，砼标号C25，平均波速为3.1653Km/s，检测数据显示桩底1.00m范围内严重离析，结合施工记录及现场调查分析为地下水较为丰富又未采取合理方案处理所致，后经钻芯取样验证。

(3)夹泥桩，图3桩长18.20m，桩径为2.0m，砼标号C30，平均波速为4.0871Km/s，检测数据显示距桩顶10.40-10.90m处严重夹泥，钻芯取样后发现此处为粘性土，无混凝土，证实了测结果是可靠的。

(4)断桩，图4桩长14.60m，砼标号C30，平均波速为4.1152Km/s，检测数据显示距桩顶7.1-8.1m处断桩，从施工现场了解到是灌注不连续所致，钻芯取样后得到验证。

4、结语

通过实践，我们感到：超波透射法以无破损、高效、轻便、快速的特点有着广泛的使用价值。我们采用的北京智博联U520型非金属超检测分析仪，以其先进的设计思想，完善的系统软件及丰富的检测数据存贮处理功能在灌注桩工程质量无损检测中得到广泛的应用。

参考文献

[1]王玲红，反射波法在灌注桩质量检测中的应用[J]，土工基础，2002

[2]公路工程基桩动测技术规程，JTG/T F81―0l―2004