混凝土灌注桩桩身质量缺陷声波透射法检测分析.pdf

2 0 1 4年第 6期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i n g 57 文章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 5 7 0 3 混凝土灌注桩桩 身质 量缺 陷声 波透射 法检测分析 孟军涛 ， 颜胜 才 ， 陈 辉 ， 董承 全 ， 胡在 良 ( 中国铁道科学研 究院 铁道建筑研究所 ， 北京 1 0 0 0 8 1 ) 摘要 ： 声波透射法作为一种无损检测混凝土灌注桩桩 身质量缺陷的方法被 广泛使用。基 于声波透射法 的原理分析混凝土桩 身缺 陷导致的检测波形异常及 混凝土灌注桩缺陷形成的原因。结合工程实例验证 了采用声波透射 法检测混凝土灌注桩桩身质量的准确性。在 区分缺陷类型时应结合实际情况进一步分 析 、 比对 ， 并应 重视检 测 时 可能 出现 的漏判 、 错判 问题 。 关键 词 ： 声波透 射 法 混凝 土灌 注桩 质量 缺 陷 中图分类 号 ： T U 4 7 3 1 6 文献标 识码 ： A D O I ： l 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 4 0 6 1 7 2 0世 纪 5 0年 代 ， 随着 大 型 钻 孔 机械 的 发展 出现 了钻 孔灌 注 桩 或 钢 筋 混凝 土 灌 注 桩 。 在 我 国铁 路 的建设中， 灌注桩被运用得越来越广泛 ， 在施工过程中 桩 身质量 缺 陷时有 出现 。为 了保 证 工 程质 量 ， 越来 越 多 的检测 方法 被引 入 ， 声 波透 射法作 为 一种 准确 、 有效 且经 验性 较小 的检 测方 法 ， 于 1 9 8 4年 在郑 州黄 河 大桥 成 功应用 ， 其 后 在 全 国 迅 速 推 广 。 铁 路 工 程 基 桩 检 测技 术 规 程 规 定 ： 桩 径 2 m 或 桩 长 4 0 m 或 复杂地质条件下的基桩采用声波透射法。声波透射法 适 用于 检测 混凝 土灌 注桩桩 身缺 陷位 置 、 范 围 、 程度 和 判 定桩 身完 整性类 别 。 本文从不同地质条件下采用不同仪器应用声波透 射 法检测 的实例 中选 取 几种 较 为 典 型 的缺 陷 工况 ( 如 断桩 、 夹泥和露筋 ) 予 以分析， 为工程基桩检测工作提 供 参考 1 声 波透射 法原理 在 混凝 土 中进行 声 波 探 测 时 ， 把 混凝 土视 为弹 性 体 ， 承 载信 息 的是 弹性 声 波 。 由超 声 脉 冲发 射 源 在 混 凝 土 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? 昆 凝土内传播一段路程后的透射波信 号 ， 根据波动理论分析判定桩身完 整性 。当混凝土 内 存 在 不连续 或破 损 界 面 时 ， 界 面 阻抗 发 生 变 化 。波 到 达该 界面 时 ， 产 生波 的透 射和 反射 ， 使接 收到 的透 射波 能量明显降低 ； 当混凝土 内存在松散 、 蜂 窝、 孔 洞等缺 陷时 ， 将产 生波 的散 射和 绕射 。根据 首 波 的到达 时间 、 波的能量衰减特征 、 频率变化及波形畸变程度等特性 ， 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 - 0 2 - 2 0； 修 回 日期 ： 2 0 1 4 - 0 3 - 2 7 作者简介 ： 孟军涛( 1 9 8 3 一) ， 男， 湖北天 门人 ， 助理研究员 。 可 以获得 测 区范 围 内混 凝 土 的声 学参 数 。测试 记 录不 同测试 剖 面声 波波 动 特 征 ， 经 过 处 理分 析 判 别 测 区 内 混凝土存在缺陷的性质 、 大小及空间位置。 目前 ， 声 波 仪 均 采 用 了 阈值 法判 断 首 波 。 图 1为 声波测试波形图 ， 声学参数 t 为声时 ， A为声幅， 为周 期 。当传 播路 径遇 到混 凝 土 有 缺 陷 时 ， 如 断裂 、 裂缝 、 夹泥和密实度差等 ， 声波要绕过缺陷或在传播速度较 慢 的介 质 中通 过 ， 声 波 将 发 生 衰 减 ， 造 成 传 播 时 间 延 长 ， 即声时变大( 相应的声速降低 ) ， 波幅减小 ， 波形畸 变 。通 过分 析声 速 、 声 幅 、 频率 随深 度 的变化 及现 场采 集波形的畸变程度 ， 综合判定桩身缺陷 的程度 、 位置 ， 从 而评定 成桩 质 量 。 图 1 声 波测 试波形 2 混凝土灌注桩 常见质量缺 陷 1 ) 泥 浆护壁 灌 注桩 常见 质量 缺陷 浇灌过程出现停顿 ， 隔水层混凝土凝 固形成断 桩 ， 或采用加大管内混凝土压力等方法冲破隔水层 ， 因 部分低质混凝土残 留下来而形成局部缺陷。导管和 钢筋 占据 一定 空 间 ， 加 上孔 壁 和钢筋 的摩擦 力 作用 ， 容 易造 成缩 径 、 局部 夹 泥 甚 至 断桩 。 护壁 泥 浆 配 制 不 合 理 ， 容 易塌 孔 。混 凝土 灌注 过程 中埋 管深 度不 够 ，