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1、超声波检测桩基混凝土缺陷的分析及处治摘要：桩基础在桥梁建设中普遍使用。因其具有隐蔽性，目前都采用无损检 测方式进行工后检测，常采用超声波检测方法。检测结果可以分为I类、II类、 III类等，其中，III类属于不合格桩，但进行处治后可以使用。只有精准判断III 类桩缺陷的原因才能进行科学处治。因此，有必要对混凝土缺陷的检测方法进行 分析。超声波具有很强的穿透能力，在混凝土缺陷检测中得到了广泛的应用。因 此，本文重点分析了超声波技术在混凝土缺陷检测中的应用。关键词：桩基础；超声波检测；混凝土；缺陷处治1 超声波透射法超声波透射法检测混凝土质量的原理是事先在桩内预埋若干条声测管，作为 超声波接收和发
2、射换能器的通道，由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波 并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特征。当砼内 存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的 透射和反射，使接收到的透射能量明显降低。当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严 重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征 频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内砼的密实度参数。测试记 录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内砼内部 存在缺陷的性质、大小及空间位置。对计划采用超声波透射法检测桩身质量的桩，施工时在桩身中埋入声测管。发射探头和接
3、收探头分别置于两根管道中，超声脉冲穿过两管道之间的混凝土， 超声波束从发射探头到接收探头所扫过的范围为有效测试面积。由于桩径较小时 声测管间距也比较小，其测试误差也相对较大，同时预埋声测管时也容易引起附 加的灌注桩施工质量问题，因此超声波透射法主要用于桩径800mm的灌注桩。当桩径为1000mm时，应对称分布安装两条预埋管，可基本反映所测断面各部位 的完整状况；当桩径21000mm且W1600mm时，应按正三角形分布安装3条预埋 管，可基本反映桩身各部位的完整状况；当桩径1600mm且2500mm时，应按正 方形分布安装4条预埋管，可全面反映桩身各部位的完整状况；当桩径22500mm 时，应适
4、当增加声测管的数量。2桩身完整性判定声速和波幅是声波透射法检测混凝土灌注桩质量中的两个重要指标，其中波 幅对混凝土内部缺陷的反应往往比声速更为敏感性。而缺陷处声速的变化会引起 声速-深度曲线的斜率明显增大，加上声时差的大小又与缺陷程度密切相关，故 两者之积PSD值对缺陷的反映将更加明显，能有效反映缺陷的位置及位置的上下 边界。因此，在桩身完整性判定的过程中，关键要注意以下三个指标声速、波幅、 PSD值。当测点声速ViW剖面声速临界值Vc时，该测点的声速可判定为异常, 应将其作为可疑缺陷区；当测点的波幅值Ai波幅临界值AD时，应将其作为可 疑缺陷区；当PSD值在某测点附近变化明显时，应将其作为可
5、疑缺陷区。综上所述，采用超声波透射法检测桩身完整性时，对桩身完整性的判定应根 据各剖面的可疑缺陷区的分布、可疑缺陷区域测点的声参量偏离正常值的程度和 接收波形变化情况，结合桩型、地质情况、成桩工艺等因素，按照表1进行综合 判定和划分。表1桩身完整性及质量判定表质量桩身完整，可正常使类 特征别I各声测剖面每个测点的声速、波幅均大于临界类 值，波形正常；或个别测点的多个声参量，轻微异常，但此类测点离散或空间分布范围小，接收波形基桩本正常。用-某一声测剖面个别测点的声速、波幅略小于临界桩身有轻I值，在深度和径向形成较小的区域，多个测点接收波度缺陷，不影类形存在明显畸变。响正常使用桩某一声测剖面连续多
6、个测点或某一深度桩截面处桩身有明的声速波幅值小于临界值，PSD值变大，在深度或径显缺陷，对桩类向形成较大的区域，波形畸变身结构承载力桩有影响3 检测技术应用分析某工程桥梁基桩设计桩长30m，设计桩径为1.8m，设计混凝土强度为C30。 根据规范要求，为能全面反映桩身各部位的完整状况，应按正方形分布安装 4 条预埋管 具体的声测管平面位置情况如图 1 所示。图 1 声测管平面位置示意图采用超声波透射法对该工程进行了桩基无损检测，综合分析发现六个剖面桩 底处测点声速和波幅均明显小于临界值，PSD值明显变大，即声学参数异常，因 此可以判定基桩底部存在缺陷，该桩完整性为 II 类。具体来说，桩身被测区
7、域 基本完整，但距桩顶29.40m29.80m处桩身存在明显混凝土质量缺陷，其主要的 问题是桩身松散及桩底持力层软化。3.1 桩基缺陷原因分析结合成桩工艺和现场情况分析，造成该桩桩底缺陷原因分析：清孔不彻底 或者清孔后未及时进行灌注混凝土施工；导管下口至孔底的距离控制不当，一 般要求30em40cm，如果太低，容易造成泥浆水与混凝土混合，从而造成局部离 析。或者导管出浆口跑偏，不在孔中心，也有可能造成桩底局部缺陷；灌注过 程中孔口掉落异物、地质原因造成小范围塌孔。3.2 桩基缺陷处治方案本次采用单管高压旋喷法对该桥梁基桩缺陷进行清洗加固补强处理，既方便 又安全、时间短、能够确保桩身质量的有效处
8、理方法。其中，单管高压旋喷法施 工流程：钻机就位一调整钻机水平一钻孔一起孔一旋喷机就位一插管一切割一高 压喷射注浆一喷射结束一器械清洗一移至下孔。加固补强过程中，应按技术标准 对主要技术参数进行管制。具体来说，在桩顶平面上设4个处理孔，直径为中 101mm；风压应为0. 04MPa-0.05Mpa；旋喷压力应为25MPa30Mpa，提升速度应 为15em/min，旋转次数应为20r/min，流量应大于30L/min，2个喷嘴孔径应为 2mm3mm ；灌浆时压浆压力应为1.0Mpa2.0Mpa，具体应视现场灌浆情况而定，水 灰比应控制在 0.8：1 左右。施工前期，先采用高压喷射注浆，就是在已钻
9、好的孔内放置带有特制喷嘴， 下到缺陷部位，通过高压注浆泵，将清水在高压喷射出去，旋转切割严重缺陷部 位的方法，在旋转切割过程中将松软、细小砂、小砾石之类及沉渣、夹泥纯水泥 浆等杂物由水带至地面，上下移动喷嘴来切割缺陷长度，直至混浊浆水变成进出 为同一种颜色时方可，然后移至下一孔，继续按同样方法施工，待整桩孔全部完 成为止。在切割时桩上各孔如果同时冒水,说明缺陷部位 全部相通，如没有同时 冒水，则必须找准孔位，继续旋转切割并高压冲洗。在清孔的过程中， 用抽砂 筒抽渣将粗大颗粒抽出，然后用空压机冲刷，再用高压旋喷法相互配套使用，这 样能更好地处理该桩，使其达到最佳效果。当整根桩各孔都切割完毕后，开
10、始进 行注浆环节，首先确定好水灰比，再按比例调制的水泥浆液后，向孔内注浆，浆 液从喷嘴射出，在缺陷部位上、下反复喷射，把各角落清水挤出，直至孔口溢浓 水泥浆为止，然后移至下一孔，按同样的方法施工，直至全部完工。总体而言,该处治方案具有一定的可行性和有效性，但在后续工程实践中仍 有进一步提升和改进的空间。采用超声波透视法的检测结果可以比较准确的评价 桩基完整性，进而为桩身缺陷的处理提供可靠依据。同时这种方法操作便捷、技 术可靠，能够准确地反映出桩基混凝土的实际情况，能够帮助提高桩基混凝土检 测的质量和效率。参考文献1 潘慧明超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的试验研究J.西南公路, 2016 (2) ：78-80.2 韩小敏.声波透射法在基桩质量检测中的应用研究D.武汉理工大学，2007.3 姚新红.超声回弹综合法检测高强混凝土强度技术研究J.2016.4 张许平，李军，李戟超声波混凝土检测技术的应用及展望J.工程技 术：文摘版，2016.
