超声波法检测桥梁桩基混凝土缺陷的分析及处治

余江

【摘要】近年来，灌注桩施工的技术水平、机械设备、操作人员的操作熟练程度、管理水平以及各种施工程序之间的衔接都有了很大的进步。然而，根据近年来钻孔灌注桩的超声透射检测统计，在检测的钻孔灌注桩中，约有10%存在缺陷，在地质条件恶劣的情况下，钻孔灌注桩的缺陷更大。

【关键词】桥梁工程;桩基础;质量判定;缺陷处治

桩基在桥梁建设中由于其隐蔽性，在工作后的检测中一般采用无损检测，而超声波检测则是常用的检测手段。试验结果可分为I类、II类、III类等，其中III类属于不合格桩，但经过处理后仍可使用。只有准确确定类桩缺陷产生的原因、位置和分布，才能进行科学的处理。

1、桥梁桩基混凝土施工中常见的缺陷

桥梁桩基是桥梁承载的重要基础。通过桥梁桩基，桥面荷载可以传递到坚硬的地下岩土中。桥梁桩基的过程中从垂直和水平荷载的主要承担，一个垂直荷载大，完成桥梁桩基础施工和检测对提高桥梁施工的质量具有非常重要的意义，特别是在桥梁桩基础施工在軟土地基上，桥梁桩基施工需要进行加固，以满足复杂地质条件下各类桥梁桩基的要求。桥梁桩基应用的结构形式有混凝土桩基础、钢板桩基础、PCC桩基础等。由于诸多因素的影响，桥梁桩基施工中较为常见的缺陷主要有以下几种：桥梁桩基直径、桩身狭窄的现象、桥梁桩基钢筋混凝土结构的泥沙问题、桥梁桩基混凝土施工中的离析问题以及带来的混凝土搅拌悬吊问题等引起的集料不均匀等。由于桥梁桩基混凝土施工工艺复杂，受各种因素的影响，桥梁桩基混凝土施工容易出现各种缺陷或隐患，影响桥梁桩基混凝土的施工质量。

2、案例分析

2.1工程实例1

（1）试验条件。某高速上有座桥，跨越水库灌溉渠和两台机耕路，位于平原丘陵和丘陵之间，主要是稻田。整体地形由南向北倾斜，地面高程范围为4m～45m，跨越一条河流。滩槽形状明显，滩槽宽度在10–20m之间。实测河段流速快，冲刷效果明显，水深1m～2m，河面宽度10m。河两岸为草地、河滩、低洼农田，自南向北流经该桥，交角约130°。这条河比较弯曲，桥下有缺口。在线路上游0.6km处，波束为10+3×20+10mT，交角为90°。桥梁总长度为86m，桩基为直径1.5m的混凝土桩。根据区域地质资料和沿线地质调查分析，路线走廊地带位于华南褶皱体系的清江盆地边缘。该地带为背斜构造，桥位于背斜的西翼。背斜轴线走向为东北走向，主要由前震旦纪地层组成，倾角40°～60°。东、西翼主要由第三系地层组成，产状较平，范围为10°～20°。两翼偶见震旦系和侏罗系地层。2017年10月，对该桥在4#-0#对桥梁桩基进行测试时，发现：在距桩顶7m-8.4m处发现异常。在发现问题之后，对缺陷位置进行了加密测试。经过加密检测和分析，确定缺陷主要集中在C管附近。（2）分析和处理情况。缺陷原因分析：一是地质条件相对较差。在浇筑混凝土过程中，由于墙体防护效果差，局部孔洞坍塌，造成局部缺陷;二是在管道吊装过程中控制不到位，影响了当地混凝土质量。对于此类缺陷，建议在浇注前清除所有缺陷零件。目前，灌浆是桩基缺陷处理的常用方法，但灌浆效果难以保证，经过比较和选择，决定采用套管法。处理后对桩进行复测，基本满足要求。

2.2工程实例2

（1）测试情况。某高速公路高架桥位于某村庄的东北侧。大桥长278m，宽2×10.9m。上部结构为9m～30m预制t型梁。桥区位于变质岩区。大部分山脉都是植被茂盛的狭长地带，地面海拔在123m～167m之间。根据测绘和钻探调查资料，桥区地层结构由第四纪全更新世人工堆填区、中更新世第四纪残坡沉积区、元古界前震旦系双桥上组自上而下组成。从上到下的地层类型为平填、粉砂质粘土、全风化板岩、强风化板岩和中风化板岩。拟建的路线带位于华夏板块华南造山系的信（江）钱（圹）地。这一时期经历了燕山期的构造作用，主要表现为断块的差异升降和地壳的盆地迁移。同时，由于褶皱作用，地下水位约为132m。2017年8月，对桥梁9#平台桩基进行检测时，发现9#～0#与桩顶6.0m～6.5m之间存在异常。为了找出缺陷产生的原因，在桩基B管附近取心进行验证。（2）分析和处理情况。缺陷原因分析：根据取芯验证的结果，主要材料缺陷部位由混凝土石块，这表明在浇注混凝土的过程中，导管缺陷部位的速度过快，混凝土分离，石头和水泥浆不完全巩固，和错误出现在中间。针对此类缺陷，建议先将缺陷部分全部清除，然后将桩与铸件连接。经扩桩处理后，对桩进行复测基本满足要求。

2.3工程实例3

（1）测试用例。2017年9月，在工程算例2中对同一桥梁4号墩桩基进行检测时，发现桩顶4#～0#距桩顶0m～1.5m处存在异常。（2）缺陷分析与处理分析：根据施工记录，在浇筑混凝土过程中，由于下大雨，导致罐车无法进入施工现场。后期，由于桩头浇筑时混凝土不足，导致上部混凝土含有泥浆，整个桩基的截面质量较差。针对此类缺陷，建议先将缺陷部分全部清除，然后将桩与铸件连接。接桩后，再进行一次试桩质量达到要求。

3、在应用超声波检测技术检测桥梁桩基混凝土时，应注意以下几点

（1）声学测量管埋时，它是必要的，以确保之间的相对平行对称声学测量管道、同步和声学探测头可以自由伸展的声学测量管。（2）桥梁桩基混凝土超声波检测应在桥梁桩基混凝土施工完成4周后进行。试验过程中，应先将桩头挖出并在桩头处破碎，测量前应先将表面磨平。必要时，在桩头表面铺设水泥砂浆找平试验面。打桩时应注意防止杂质进入声管。（3）测音管应牢固地系在钢条上，埋设时不得焊接在钢条上。管子与主钢条通过点焊连接。管子的厚度应满足设计要求。（4）采集的超声波数据应清晰准确，检测前应进行严格的校准实验，以保证发射波形清晰，声音准确。（5）超声波技术在桥梁桩基混凝土检测中的应用，需要考虑叠加波对检测的不利影响，以保证检测的准确性。

结语：

总之，超声检测基桩完井已经成为一项成熟的技术，但缺陷桩缺陷的性质和范围还需要进一步的分析和研究。通过加密检测，可以判断缺陷的位置和大小，分析缺陷的性质，指导缺陷桩的处理，为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]王军.关于超声波法检测桥梁桩基混凝土缺陷的分析及处治，2019.

[2]张坤.利用超声波检测技术分析桩基质量缺陷及防治措施，2018.