钻孔灌注桩超声波检测

钻孔灌注桩超声波检测工作经验

钻孔灌注桩成桩后的质量检测规范有低应变

检测、高应变检测、静载荷试验以及超声波检测。前三者在工程实践中已有丰富的经验, 并为工程

技术人员所熟知。

1钻孔灌注桩超声波检测简介

根据规范与桩直径要求, 在钻孔灌注桩中预

埋若干根互相平行的超声波检测导管, 检测前先

将导管注满清水, 再将发射探头和接收探头分别

放入两根导管底端, 发射探头和接收探头在同一

高度。

超声波检测仪产生重复的电脉冲激励发射探

头(发射换能器) , 发射探头将电脉冲能量转化为

机械振动能量, 接收探头将机械振动能量转化为

电振动能量。发射探头发出的超声波经耦合而进

入混凝土, 在混凝土中传播后为接收探头接收并

转换成电信号传送至接收仪, 经过放大后显示在

波屏上, 可以测读传播声时和首波波幅。将两探头以某等量(如25 cm ) 的移动步距同时向上逐步提

升直至桩顶, 并测读声时和首波波幅。根据两根导管的距离可计算出混凝土的声速, 进而得到声速

及波幅与桩身深度的关系曲线, 通过曲线可判断

桩身混凝土均匀性, 缺陷部位及缺陷性质。

检测工作依据的行业标准有地质矿产部及建

设部颁布的《基桩低应变动力检测规程》JGJ.T 93—95、铁道部《铁路工程基桩无损检测规程》TB 10218—99; 上海市标准有《钻孔灌注桩动力测试

技术规程》DGJ 08—218—96; 还有其他部委的标准, 但内容基本一致。笔者工作中以地矿部与上海市两个标准为依据。

2测前准备工作

准备工作由钻孔灌注桩的施工单位负责。

2. 1声测管的埋设根数

声测管埋设时, 必须保证各声测管之间互相

平行, 探头能在管内顺利畅通的提升或下降, 埋设根数根据设计及有关规范进行。在共和新路高架

工程中, 桩的直径除少数几根外均为800 mm , 按

照规范埋设2 根即可, 但有时设计则要求埋设3 根。从实际经验上看, 3 根声测管之间不容易保证互相平行, 测管距离小, 从而引起较大误差。另外, 由于声场没有覆盖桩心, 测试结果有时并不能真

实反应桩身实际质量。

2. 2声测管的绑扎与埋设

声测管一般与钢筋笼上的主筋绑扎在一起。

检测实践中, 发现主要有以下几种常见问题。( 1) 有的施工人员用电焊方式把二者焊牢,

如果声测管管壁薄容易导致声测管焊透, 管内出

现凸起。换能器要么放不到底, 要么往下放时凭借重力落下去却不能顺利拉起来。建议每隔3m 用粗铅丝绑扎一道, 管口接头处与主筋点焊。

(2) 共和新路高架工程的钻孔灌注桩一般桩

长在50 m 以上。声测管一般用铸铁管, 市场上的产品为一根9 m , 而一根桩的声测管必须由6 根或更多的9 m 声测管接起来。管与管的接头部位如果焊接太透, 或者管壁太薄, 使导管内部凸起, 也会引起换能器下放时凭借重力, 上来却不能拉

起来的情况发生。

( 3) 导管底部必须应用钢板或者用套管封

住, 但有的施工人员图省事将底部砸扁焊一道, 这样也极有可能导致换能器提不起来。

( 4) 认为声测管是测量深度的, 不大注意导

管埋设平行问题。声测管必须平行是因为声测过程中以露出桩头两根声测管的距离作为一个定值, 桩身内部混凝土波速均以该距离除以两管间

的声时得出。容易看出, 如果桩身内部某一段声测管向桩身内部弯曲, 其波速就会偏大; 反之则偏小。两种情况统计的均匀性都会导致其等级偏差。( 5) 另外, 一个标段内声测管最好采用统一

型号的钢管, 便于扣除零声时中的误差。

2. 3声测管的布置

对于桩直径为800 mm 的钻孔灌注桩, 2 根

声测管最好沿直径方向布置。因为在浇灌混凝土时, 混凝土是沿导管均匀向四周流淌, 导管与桩从理论上讲是两个同心圆的关系。那么在任一直径上所测混凝土质量基本可以代表该截面混凝土的质量。在实际测试中, 通过声测发现某一段有缺陷的混凝土桩再用高应变测试, 二者确实互相印证。这说明通过声测基本可以判定桩身混凝土的某些缺陷。

2. 4破桩头后声测管的保护

一般来说成桩后28 d 即可进行检测。其步骤

为: 先进行基坑开挖, 再破桩头, 浇垫层, 垫层干后可以进行检测。破桩头时声测管必须细心保护, 如果风镐将声测管钻破, 里面凸起; 切割声测管后不用任何东西堵住管口导致破碎的混凝土掉进声测管内, 或者雨天基坑积水较深而使泥浆灌入声测

管内, 都会使探头不能顺利放到底, 从而影响声测工作的正常进行。所以施工人员在破除桩头时要

特别小心, 并采取相应措施。

3检测工作的准备

3. 1检测人员要求

检测人员上岗前必须进行培训, 理解检测规

范, 熟悉使用仪器, 了解钻孔灌注桩的制桩过程,

检测纪律等等。如遇到桩有缺陷情况应及时向单

位技术负责人、甲方、设计、监理、施工等有关单位汇报, 并建议采取进一步的检测措施查明缺陷程

度供有关单位参考。

3. 2检测仪器

检测仪器一般由数据采集系统、一对换能器

(发射与接收, 接收换能器应附带放大器) 组成。数据采集设备现在国内生产比较成熟, 使用者可根

据实际要求选购。

换能器(俗称发射探头及接收探头) 的生产厂

家也较多, 一般都比较成熟可靠。但是, 购买后必

须进行率定, 波形清楚、声时准确方可投入使用。

在检测过程中, 除了考虑换能器的精度要求外, 其

重量也是需考虑的因素。应该选择比较重一点的

探头, 在换能器提升过程中波形稳定比较快。

换能器电缆上的刻度标记生产厂家在产品出

厂时一般用油漆涂点, 笔者在使用一段不长的时

间后, 发现油漆很容易磨掉, 导致测量位置模糊不清, 有时不能使发射及接收换能器始终保持同一

高度。因此, 我们使用了一种有弹性的黄色电气绝

缘胶带(3M 牌) 缠在电缆上, 每隔25 cm 缠一道,

每隔整10 m 处分别用红颜色的胶带作标记, 以

便核对高度, 保证测量位置即桩身相应位置。

4检测工作

4. 1检测前仪器的准备

检测仪器连同换能器必须每年送有关法定计

量单位进行率定, 率定合格后方可使用。

率定后在具体工程检测前, 必须确定仪器的

零声时。确定方法有两种: 一是按规范进行公式计算; 二是进行现场率定。前者在此不予详述, 后者

予以粗略介绍。可取现场切割下来的两根声测管,

注满清水紧靠在一起置于水池中, 按正常检测程

序测量声时, 测3 个数据取其平均值作为零声时,

这种方法的好处是将仪器本身的误差(厂家给定)

包括在内。如笔者所用仪器, 经确定为32 Lm, 直

接输入仪器即可, 一个工程标段如声测管是同一

型号的则不用更改。

在检测前要求施工单位配合将声测管管口焊

割齐平, 两管管口基本等高, 大约在破除好的桩顶