葛建伟

浅谈超声波透射法在桩基检测中的应用效果

葛建伟

运用超声波透射法对桩基质量进行抽样检测,取得混凝土的声学特征,经过综合分析找出严重缺陷桩,快捷、无损地为工程的竣工验收和质量评价提供了科学依据,同时,通过实例证明了该方法的良好实用效果。

超声波透射法,无损检测,桩基

1 概述

随着人类的进步、社会的发展,国家基础建设也迅速发展,众多的水电、高楼、桥梁等基础工程采用大直径钻孔混凝土灌注桩的地基基础形式,相应的桩基检测也得到了广泛的应用。超声波无损检测法是在不破坏桩基结构的前提下,直接在结构物上测试,确定混凝土质量或缺陷位置,可对混凝土构件进行重复测试,它既适用于工程建设过程中混凝土质量监测,又适用于工程竣工验收和建筑物使用期间混凝土质量检定。本文主要介绍超声波透射法在桩基质量检测中的应用效果。

2 检测方法与技术

2.1 基本原理及方法

混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。对于正常的混凝土,声波在其中传播的速度是有一定范围的,当传播路径遇到混凝土缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使声时增大,计算声速降低,波幅减小,波形畸变,利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,可以分析、判断桩身混凝土质量。

超声波透射法检测桩身混凝土质量,是在桩身中预埋 3根声测管。将超声波发射、接收探头分别置于 2根导管中,进行声波发射和接收,使超声波在桩身混凝土中传播,用超声仪测出超声波的传播时间 t、波幅 A等物理量,就可判断桩身结构完整性。

超声波透射法适用于检测桩径大于 0.6m混凝土灌注桩的完整性,因为桩径较小时,声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。其桩长不受限制。

2.2 仪器、设备及工作方式

本次声波测试所用仪器为 SYC-2C非金属超声波参数测定仪及与之配套的孔内声波换能器。工作时,在一孔中发射声波振源,在另一孔中接收通过桩体传播而来的声波信号,每两孔组成一对声测剖面,沿钻孔每次间隔 0.2m,由上往下或由下往上水平同步,逐点进行测试。

3 工程实例

3.1 工程概况

某航电枢纽工程以航运、发电为主,控制流域面积65 200 km2,正常蓄水位 40.5m,总库容 4.74亿 m3,最大坝高 38.8m,坝顶长度 1 032m,电站装机容量 150MW。

工作的主要任务是对该工程 7号溶蚀风化深槽桩基进行检测,其主要目的是：1)查明桩基缺陷;2)了解桩基强度,为工程设计和施工处理提供依据。共检测了 2号,7号,14号,17号,20号,21号,24号(处理前),24号(处理后),25号,27号(处理前),27号(处理后),28号,30号,31号,34号 15根桩。共检测出严重缺陷桩 2根。

3.2 桩基检测资料分析

由波速曲线图结合桩体混凝土标号分析得出：1)桩体正常的Ⅰ类桩标准为：Vp值大于 3 800m/s,且不存在明显 Vp低值异常。2)桩体基本正常的Ⅱ类桩标准为：Vp值在 3 800m/s～3 400m/s之间,且不存在明显 Vp低值异常。3)桩体基本正常的Ⅲ类桩标准为：Vp值小于 3 400m/s,且不存在明显 Vp低值异常。4)桩体存在明显缺陷的Ⅳ类桩标准为：存在明显Vp低值异常。

下面选择了有代表性的 3根桩进行分析：

7号桩：孔深为 11.6 m,纵波速度为 3 610m/s～4 010m/s。0m～2.6m段混凝土体波速为 3 500m/s～3 800m/s,比混凝土体下部要低,可能是浇筑时间短的原因引起。从图 1可以看出,7号桩深度在 2m以下的桩体,曲线变化不大,波速值稳定在3 800m/s～4 000m/s,表明桩体是完整的,桩强度合格属Ⅰ类桩。

24号桩：孔深为 18m,桩体波速变化较大,在 3 200 m/s～4 290m/s之间变化。1～2和 1～3剖面 12 m～14m和 16 m～18m段桩体测不到波,可能为离析或脱浆的反映,2～3剖面 16m～16.8m段平均波速为 2 760m/s,比桩体上部的波速还低,表明桩体存在严重缺陷,离析、脱浆现象严重,属Ⅳ类桩。该桩整体波速略微偏低,可能与待凝时间短有关。据此,物探提出处理意见。经灌浆处理后,桩体波速得到提高,在 3 900m/s～4 700m/s之间变化。桩体质量得到明显的改善提高,达到Ⅱ类桩的标准,符合工程要求。曲线图见图 2。

27号桩：孔深为 12m,0m～9.6m段桩体波速变化不大、较稳定,为 3 540m/s～3 630m/s,9.8m～12m段桩体波速变化大,在 2 070m/s～3 070m/s之间变化,特别是 1～2剖面和 2～3剖面的 9.8m～10.2m段波速为 2 070m/s和 2 490m/s,表明桩体存在严重缺陷,离析、脱浆现象严重,属Ⅳ类桩。该桩整体波速略微偏低,可能与待凝时间短有关。据此,物探提出处理意见。经灌浆处理后,桩体波速得到提高,平均提高在 500m/s左右,最大达到 1 800m/s。为方便比较,孔深分段与处理前一致,桩体 9.8m以上段桩体波速变化不大较稳定为 3 500m/s～4 000m/s,平均提高在 500m/s左右;9.8m以下段桩体波速比上部小,在 3 000m/s～3600m/s间变化,处理后提高较大,最大提高达到 1 800m/s,表明桩体质量得到改善提高,达到Ⅱ类桩的标准,符合工程要求。曲线图见图 3。

4 结语

超声波透射法在该航电枢纽工程中的应用,解决了实际问题,取得了良好的实际应用效果。证明了该方法是桩基质量检测的一种行之有效的方法。超声波透射法原位、快捷、无损等优点,无疑具有广泛的应用前景。由于本人水平有限,文中难免有不足之处,恳请各位专家同仁批评指正。

[1]JGJ 94-2008,J 793-2008,建筑桩基技术规范[S].

[2]JGJ 106-2003,J 256-2003,建筑桩基检测技术规范[S].

[3]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第 4版.北京：中国建筑工业出版社,2007.

[4]《桩基工程手册》编委会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社,1995.

On application effect of u ltrasonic penetration method in pile foundation checking

GE Jian-w ei

The paper undertakes the sampling checking on thequality of the pile foundation by using theu ltrasonic penetrationmethod,achieves the acoustical characteristics of the concrete,points out the serious shortpiles by the comprehensive analysis,provides the scientific reference for the comp lete acceptance and the quality evaluation in a fastand fine way,and proves themethod has better application effectby the examp les.

ultrasonic penetrationmethod,non-destructive checking,pile foundation

TU473

A

1009-6825(2011)03-0071-02

2010-10-16

葛建伟(1977-),男,工程师,农二师设计院有限责任公司,新疆库尔勒 841000