桩基超声波透射法完整性检测

桩基超声波透射法完整性检测

引言

近几十年,我国工程建设蓬勃发展,桩基础在高层建筑、大型厂房、桥梁码头、海上钻井平台及核电站等重要工程中被广泛应用。由于桩基属于地下隐蔽工程,桩基施工过程中受到所处地质条件、施工技术工艺等多种因素的影响，成桩难免存在各种不足,影响成桩的质量和使用效果，比如缩径、扩径、离析、蜂窝、混凝土强度偏低或夹泥,甚至断桩等不利缺陷。如何快速、准确的评价桩身质量,是桩基检测工程一直所关注的话题。桩基无损检测方法有低应变反射波法和超声波透射法，其中低应变反射波法因其操作简单、经济合理,能较准确地发现缺陷被广泛采用。但是该方法受到桩长桩径的限制,并且不能检测出桩基顶部缺陷和多个缺陷,而超声波透射检测方法作为无损检测方法中重要的一种方法，且超声波透射法能较好地反映桩身的完整性,完全可以满足检测要求和工程需要。

技术原理

超声波透射法是通过对声测管之间混凝土的缺陷情况的检测来进行桩身完整性评价。其基本原理：在混凝土桩基内事先预埋检测管作为超声波的检测通道，并在检测管内灌注足量的清水作为试验检测的耦合剂，然后将超声波检测设备的超声波发射探头与接收探头置于声测管的两侧，通过发射探头不断发射超声脉冲波,超声波脉冲经过混凝土桩基，由接收探头接收,仪器记录了超声脉冲在混凝土桩基传播过程中的波动情况，如混凝土桩基中存在连续性差或破损等缺陷，这些缺陷面就会成为波阻抗界面而产生透射和反射现象,导致超声波脉冲能量衰减情况严重,而出现蜂窝、孔洞、松散等严重缺陷时就会出现散射和绕射现象。通过研究分析波的初至到达时间即能量衰减特征、频谱变化和波形等特征,进而可以分析评价混凝土桩基的施工质量及其缺陷所在的位置,并对桩基混凝土的强度和均匀性做出评价。利用超声波透射法进行桩基检测的原理如图1所示。

图1 超声波透射法桩基检测原理图

按图２和图３的布置图预埋声测管。首先将发射换能器和接收换能器在安装扶正器后置于声测管之中，并确保能够在声测管内部顺利的升降。测点的间距应当在0．2-0.5ｍ左右，如果在试验检测过程中发现异常情况,应该适当的对测点进行加密。发射以及接收换能器应该在同一标高或者是相差固定的高度进行检测，检测尽可能的从声测管的底部自下而上的开展,对超声波的行声时、波幅及接收波频率等参数进行测量，对于各种不正常的波形应当及时的记录。对于存在多根声测管的桩基，应该以两根声测管作为一组,分组进行桩基质量的试验检测。

在对桩基的每组声测管试验检测结束后,应该对桩基进行随机的重复性的试验检测,抽检量应该控制在桩基试验检测量１0%-２０%,尽可能的控制声时相对标准差在5%范围内,波幅相对标准差在10%范围内，对于声时及波幅存在明显异常的情况应进行重复测试，以准确的反映试验桩基的检测质量。

图2 圆形桩声测管布置图

图3 矩形桩声测管布置图

勘察内容:某工程的溶蚀风化深槽桩基检测

装置说明：非金属超声波检测仪

勘察目的：（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。

勘察结果：本次共检测了2号,7号，14号,1７号，２0号,２１号，27号,28号,３０号，３4号1０根桩。共检测存在严重缺陷的桩有2根。

7号桩：孔深为11．6ｍ，纵波速度为36１0~4０10m/ｓ。从图4中可以看出,7号桩深度在2m以下的桩体，曲线变化不大,波速值稳定在38００~4000m/s，表明桩体是完整的,没有缺陷,桩强度合格属于Ｉ类桩。

24号桩：孔深为１8m,桩体波速变化较大,在32０0~４2９０m/s之间变化。1~2和１~3剖面1２m~14m和16m~18m段桩体测不到波，可能存在离析或脱浆缺陷，2~3剖面1６m~1６.8m段平均波速为2７60m/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,属于IV类桩。

2７号桩：孔深为1２m，０~9.6ｍ段桩体波速变化不大,较为稳定,为３540~3６30m/s，９.8m~12m段桩体波速变化大，在207０m/s~3070m／s,表明桩体存在严重缺陷,离析、脱浆现象严重,属于IV类桩。经过处理后，桩体质量得到明显地改善,达到II类桩的标准。

图4 7号桩声波测试波速曲线图

图５２4号桩声波测试波速曲线图

图６27号桩声波测试波速曲线图