声波投射法检测基桩时声测管的应用

【摘要】：随着我国铁路交通基础建设的快速发展，钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入较少的特点，因此在铁路建设中得到了广泛的应用。由于钻孔桩成桩质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，较易产生夹泥、断裂、缩颈、砼离析、桩底沉渣较厚及桩顶砼密实度较差等质量缺陷，危及主体结构的正常使用与安全，甚至引发工程质量事故。而钻孔灌注桩施工属隐蔽工程施工，无法从外观对其质量进行检查，其质量直接影响构筑物上部结构的安全。因此，桩基检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节，只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能真正地确保桩基工程的质量与安全。

【关键词】桥梁； 施工质量； 钻孔灌注桩； 声测管

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

由中铁二十一局宁西铁路增建二线第二项目部承建的沋河特大桥DyK24+647（2-24.0m+30-32.0m）位于陕西省渭南市临渭区渭河断陷盆地，主要地层为第四系冲积洪黏质黄土、粉质粘土。桥梁钻孔灌筑桩共计294根，其中最长桩长为52m，孔桩深度≥40m的共计262根，均需采用声波投射法进行桩基检测。桩基声测管的质量要求及布置方式为：声测管每节长度8.0m，总长度为桩长H+3.0m，每根桩3根。材料采用A3钢，内径43mm，对声测管底端采用钢板进行有效封闭，钢管沿桩身全程埋设，管内无异物，完成埋设后顶端封闭，顶端高于桩顶30cm；声测管固定在桩身钢筋及桩身配筋范围内的加强箍筋内侧，应焊接牢固，保持竖直。

1 声波投射法检测钻孔灌注桩的特点及原理：

在基桩检测中声波投射法检测具有精度高、适用于各种桩长及桩径、测试无盲区等优点，因此在混凝土基桩检测中普遍应用。

声波投射法检测技术是利用超声波在混凝土传播中遇到缺陷时产生绕射，棵根据声时及声程的变化，判断和计算缺陷的大小；在缺陷界面产生散射和反射，到达接受换能器的声波能量（波幅）显著减少，可根据波幅变化的程度判别缺陷的性质和大小，同时各频率成分在缺陷界面衰减程度的不同，接受信号的频率明显降低，棵根据接受信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况；超声波通过缺陷时，部分声波会产生路径和相位变化，不同路径或不同相位的声波叠加后，造成接受信号波畸变，可参考畸变波形分析判断缺陷。

2 声测管对检测的影响

钻孔灌注桩进行声波投射法检测时换能器进入桩身内部的通道是通过声测管实现的，它是灌注桩超声检测系统的重要组成部分。如果声测管材质或安装工艺较差时，施工中可能造成漏浆、堵管、断裂、弯曲等事故发生，对超声波法进行桩基完整性检测将产生较大影响，甚至于无法进行检测。检测时声测管常见的质量问题：

2.1桩身声测管间距变化或弯曲变形：

声测管绑扎不牢或绑扎间距过大、未固定在桩身钢筋及桩身配筋范围内的加强箍筋内侧、在钻孔桩灌筑混凝土过程中，声测管易受混凝土挤压发生倾斜或弯曲变形，使声测管间距离变大或变小，直接影响检测结果的分析判定，甚至无法检测桩基完整性，则只能采取钻芯取样的检测方法，将影响正常的桩基施工工期。

2.2 桩底安装时声测管弯曲：

钢筋笼吊装过程中，钢筋笼底部在地面上拖动，如果绑扎、焊接不牢固，将造成桩底声测管向内弯曲，间距变小，将造成发射与接收换能器不保持平行，超声脉冲声速异常偏高，波幅降低，声速曲线不正常。由于桩底是缺陷易发生部位，根据此类曲线很难判定桩底是否存在缺陷，很可能发生漏判、误判，给工程遗留安全隐患。

2.3 声测管连接处套管过长：

声测管套管的联接一般采用外套管的方式进行连接。由于钢套管过长，密封质量较好，密封在内部的空气不能及时排出，声波信号要绕行很长距离才能被接收到，从而造成声波信号的严重异常，影响桩身完整性的判定。

3 声测管的安装及质量要求

超声波法检测对声测管总体要求是：联结牢靠不脱开，密封良好不漏水，联结平整不打折，管与管间相互平行，管内无异物保证畅通。

3.1 埋设

声测管的长度为：桩长H+30cm。声测管埋设深度应埋设至灌注桩的底部，其上端应高于灌注桩顶面30cm，同一根桩的声测管外露高度宜相同。

3.2 密封：

声测管的底部应采用封底钢板进行有效封闭，保证密封不漏浆；声测管安装完毕后应将上口加盖封闭，以免浇灌混凝土时落入石子或小块混凝土，致使孔道堵塞。

3.3 固定

声测管固定在桩身钢筋计桩身配筋范围内的加强箍筋内侧，应焊接牢固，保持竖直。为了保证声测管的相互平行，可采用点焊钢筋架支撑的方法进行加固。

3.4 联接

声测管每节长度为8m，每根桩3根，声测管采用螺纹套筒连接，即将两段钢管端头加工成螺纹，与套筒螺纹相匹配而连接，钢筋笼放入桩孔时应防止扭曲，声测管随钢筋笼分段安装。将声测管固定在第一节钢筋笼上，其余的暂时固定在制作好的待下的钢筋笼上，下钢筋笼时将声测管的上一节对接好后插上，同时把声测管绑扎在钢筋笼上，依次而做。每段之间的接头采用反螺纹套筒接连接的方案，螺纹套筒接头采用软性的橡胶密封圈进行封闭，套管联接选用一段长80mm左右的钢套筒，内径略大于声测管外径，将两根声测管套起来，保证联接部位密实不漏浆，接口内壁应持平整，以免妨碍换能器的自如移动。若声测管需截断，宜用切割机切断，切割后对管口进行打磨消除内外毛刺，禁止使用电焊烧断。

3.5 注水

桩基混凝土灌筑前加水能防止声测管上浮、防止声测管堵塞。因为水能增加声测管重量，排出管内空气，在大长桩施工中避免因为密度相差过大而导致声测管上浮，且能稀释掉进声测管中的泥浆，防止造成声波信号的严重异常，影响桩身完整性的判定。

水不能直接用河水，尤其汛期河水含泥量较高，要经过净化处理后才能用来灌声测管，来达到预防声测管底部堵塞的目的。在灌注基桩水下混凝土之前，应检查声测管内的水位，如管内的水不满，则应补充灌满。

3.6 试探

桩基混凝土龄期在14d以后由武汉铁辰工程检测有限公司对桩基进行检测。检测前应将桩头凿至设计标高，并用测绳连接一根Φ25mm长约15cm的钢筋，对声测管进行试探，并向声测管内注满清水，保证超声波探测时声测探头不被卡在声测管内。

4 声测管堵塞的原因及处置

在基桩检测过程中发现，由于对桩基声测管保护的不足，经常发生声测管被堵现象，导致第三方检测无法按既定的检测方案开展检测工作，工程不能顺利进行。

造成声测管堵塞的原因主要有以下几种：

①在钢筋笼运输装卸过程中，磕碰使声测管容易受到撞击导致变形；在钢筋笼下放过程中，由于桩孔倾斜或吊放不居中，经常发生声测管与孔壁撞击的现象

②声测管接头或管口、管底密封不严，在施工过程中漏进泥浆或水泥浆造成堵管；

③声测管漏出地面过高，搬移钻机时碰掉声测管盖子或者将其弄断，又没来得及采取措施堵封就有泥浆、杂物等渗入，导致堵管；破桩头时由于工人的不注意掉进小混凝土块引起的堵管。

为此基桩浇灌后检测前发现声测管堵塞时，应采取有效措施进行通管确保超声波检测的顺利进行，通管一般有以下两种方法：用粗长钢筋冲击堵塞；用高压水冲洗清管。

5 装卸和贮存要求：

声测管自进入工地现场后起，在装卸、搬运、安装过程中，严禁抛掷和滚动，避免使声测管管体扭曲、挤压变形。声测管要存放在有遮雨设施的场地，避免管体生锈，下方垫枕木，上方不可压重物。进场安装的声测管，首先要对管体进行检验，扭曲变形的声测管不允许进入安装程序。

6 结束语

声波投射法检测桩基过程中，声测管是声波投射法检测桩基的通道，所以声测管的质量尤为重要。如果声测管的质量不满足检测要求，声测管发生弯曲、变形，声测管间间距不相等等问题，将会影响对钻孔灌注桩的混凝土缺陷误判，将影响工程施工整体进度。

参考资料

1.《超声波投射法检测钻孔灌注桩技术》

2.《铁路桥涵钻孔桩施工技术指南》（TZ322-2010）

3.《混凝土灌注桩用钢薄壁声测管及使用要求》（JT/T705—2007）