声波透射法检测基桩完整性在砂层地质中应用与施工建议

2017-06-01李章秋黄挡枫

环球市场 2017年10期

关键词：测管基桩波速

李章秋黄挡枫

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

声波透射法检测基桩完整性在砂层地质中应用与施工建议

李章秋黄挡枫

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

工程桩基础质量与工程质量直接相关，要保证桩基础的质量，施工控制就尤为重要，本文通过在砂层地质中，采用声波透射法检测桩基发现质量问题，分析原因，为桩基施工质量控制提供建议。

桩基础；质量检测；重要性；检测技术；声波透射法

1.前言

工程的基础主要就是桩基，一般情况下都隐藏在构筑物的底部主要用于对构筑物整体的支撑，所以其质量的好坏直接影响到工程的整体质量。

2.工程中桩基检测的重要性

随着高层建筑、铁路及公路桥梁、海港建设等工程的发展，桩基础得到了广泛的应用。基桩可以把上部荷载传递到较深和较好的土层，但它是隐蔽工程，施工难度大，质量问题较多，尤其是灌注桩，由于地质条件、地下水、施工工艺、施工管理水平和人员素质的差异等因素，更容易发生一些质量问题。因此，基桩检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节。

3.桩基工程质量检测声波透射法检测技术分析

声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测。在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合，声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中接收，可以测出被测混凝土介质的声学参数。当桩身混凝土质量存在缺陷时，声学参数声时、波幅及主频会发生变化。声波透射法就是利用这些声波特征参数来判别桩身的完整性。

4.工程桩基检测技术应用实例

某大桥232号墩，5号桩设计桩径1.0米，龄期32天，设计桩长48.0米；233号墩，1号桩设计桩径1.0米，龄期33天，设计桩长49.0米，两个墩基桩的混凝土强度等级C30，设计声测管数量都为3根，地质情况一样如下：从地表向下依次为0～5.2米(粉砂125kPa)；5.2～13.3米(粉质粘土130kPa)；13.3～25.2米(细砂160kPa)；25.2～32.6 米(细砂250kPa)；32.6～57.6米(中砂300kPa)；57.6～71.0米(中砂350kPa)。通过声波透射法检测，所有曲线数据有附图附表如下：

232-5桩缺陷处的代表性的异常测点实测曲线如图1：

233-1桩缺陷处的代表性的异常测点实测曲线如图2：

232-5桩曲线图如图3：

233-1桩曲线图如图4：

232-5桩38.25～48.0米数据如图5：

233-1桩38.25～49.0米数据如图6：

分析波形，其中232-5号桩1-2面和2-3面在距桩头44.5～48.0米范围内存在缺陷，声时加大、波速降低、波幅正常和波形不畸变；该缺陷段的波速在2km/s，比该桩正常波速低了约一半，通过对该桩进行2孔的钻芯验证，未发现混凝土问题，推断该桩44.5～48.0米桩中心及附近混凝土质量没有问题，另外根据缺陷位置处在中砂300kPa的地层和缺陷剖面参数特征，推出产生缺陷的原因是2号声测管附近(斜测发现)出现砂浆包裹体，进而产生声时加大、波速降低、波幅正常和波形不畸变。施工产生这种原因就是成孔孔径大或垂直度不够，某根声测管(钢筋笼)偏向一侧，灌注混凝土后，个别声测管不在混凝土或不完全在混凝土里，尤其在砂层地质中，更易形成砂浆包裹体。

图1

图2

图3

图4

图5

图6

233-1号桩1-2面、2-3面和1-3面在距桩头45.5～49.0米范围内，声时加大、波速降低、波幅正常和波形不畸变；该缺陷段的波速在1.5km/s，比该桩正常波速低了约2.5km/s，通过对该桩进行1孔的钻芯验证，未发现混凝土问题，强度试验也满足要求，排除灌注低强度等级混凝土产生波速低的原因，经过对45.5～49.0米的缺陷进行斜测，发现缺陷至少存在与3根声测管附近，后向施工单位了解，施工单位采用回旋钻成孔，超钻深度没有清渣。由于地处中砂地层，没有清渣，灌注混凝土之前，桩底中砂渣样过厚，灌注的混凝土的冲击力使桩底中砂渣样延着钢筋笼内外侧向上翻腾，由于渣样过多，不能达到桩顶，滞留在桩底钢筋笼内外侧，使得整个桩的桩底混凝土成倒锥形，声测管裸漏在砂或砂浆中，通过声测管进行声波透射法检测，发现缺陷。

通过这两个实例，在砂层地层中施工桩基，一定要避免孔径过大，控制桩基成孔的垂直度，避免声测管的裸漏，更应重视并做好清渣工作，不要认为摩擦桩不需要清渣或超钻长度代替清渣，甚至有的人认为嵌岩桩、摩擦桩设计允许有几公分、几十公分的沉渣，殊不知这是灌注之前的允许厚度，灌注之后的应该是工后零沉渣。总之要重视清渣工作，尤其对于大直径桩来说，桩底清渣更应该全面，不要偏那一侧。