黄利达
浙江有色地球物理技术应用研究院有限公司，浙江 绍兴312000
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≥1000mm且≤1600mm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≥2500mm时，应适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。①当测点声速Vi≤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；②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；③当PSD值在某测点附近变化明显时，应将其作为可疑缺陷区。
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
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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。
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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，桩身被测区域基本完整，但距桩顶29.40m~29.80m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：①清孔不彻底或者清孔后未及时进行灌注混凝土施工；②导管下口至孔底的距离控制不当，一般要求30em~40cm，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；③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25MPa~30Mpa，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2mm~3mm；灌浆时压浆压力应为1.0Mpa~2.0Mpa，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
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