多种基桩检测方法在某桥梁工程中的对比分析

陈昊海

(福建省建筑科学研究院　福建省绿色建筑技术重点实验室　福建福州　350025)



多种基桩检测方法在某桥梁工程中的对比分析

陈昊海

(福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室福建福州350025)

以某桥梁工程中一个基桩质量问题为案例，根据现场具体情况分别采用了声波CT、声波透射法、钻芯法等多种检测手段进行对比验证，验证结果显示，声波CT技术可以解决传统检测方法测桩不直观、精度不够，经验性成分居多等技术缺陷，修正了原检测结论过重的评价，挽回了不必要的经济损失。

声波CT；声波透射法；钻芯法

0　引言

钻孔灌注桩施工工序多、工艺复杂，同时影响施工质量的因素较多，因此不可避免地会出现如缩径、离析、夹泥、断桩和桩底沉渣过厚等缺陷[1]。即使检测，在灌注桩的实际检测过程中，由于种种原因，也可能会对缺陷的判断产生错误，发生漏判、误判、重判、轻判等问题。

目前桥梁桩基普遍采用声波透射法进行检测，该方法技术准确，不受桩长、桩径、缺陷数量的影响，并可提供混凝土强度资料等优点，广泛应用于桥梁、高层建筑等项目的灌注桩检测中，可以解决传统检测方法测桩不直观，精度不够，经验性成分居多等技术上的缺陷问题[2]。本文利用声波CT技术通过实际检桩过程中出现的一个实例进行分析，提高了检测的准确度。

1　某桥梁工程灌注桩质量问题

某桥梁工程采用冲钻孔灌注桩，设计持力层为微风化花岗岩，桩身混凝土设计强度等级C35，桩径1 500mm～2 200mm，经常规声波透射法检测后发现某工程桩于2#管孔位，出现明显声学参数异常，波形明显畸变，异常声测线分布在3.3～3.6m及6.0～6.7m深度范围内，由于问题剖面数量小于总检测剖面数量的50%，根据规范给出了该工程桩桩身完整性为Ⅲ类的结论[3]。

图1　问题桩波形畸变示意图

2　验证及处理方案

该工程桩质量问题经参建各方研讨商议后，决定采用声波CT法及钻芯法对桩身完整性和桩身混凝土强度进行验证。如验证后的结论仍为桩身完整性不合格，则该桩作为废桩处理，需重新打桩以替代该问题桩[4]。

3　声波CT法检测

3.1声波CT法原理

基桩声波CT探测方法如图2所示。声波CT探测方法是每个声测管的电缆上有两个声波探头，这两个探头既可以作为发射探头也可以作为接收探头。每个深度位置的射线路径有4条，既有平行射线又有倾斜射线，可以对CT剖面进行反演成像，给出缺陷的深度方向分布位置和水平方向分布，同时，其野外采集方法与传统声波测试方法一样，首先将声波探头放到基桩底部，然后同时提拉电缆，一次性采集完所有数据，野外测试速度快。

图2　基桩声波CT检测法示意图

对一个CT剖面的射线路径进行分析，可以发现其可以分解为3种射线子集，如图3、图4所示。

图3(a)是总的射线路径图，图3(b)是分解的水平射线路径图，即1-2P射线路径，表示1号探头和2号探头的深度一样，图3(c)是分解的倾斜射线路径图，即1-2X射线路径，表示1高2低，即1号探头高，2号探头低，图3(d)是分解的另外一种倾斜射线路径图，即2-1X射线路径，表示2高1低，即1号探头低2号探头高。由于在每个电缆上有2个声波探头，这种改进基桩声波CT探测方法的测试数据中，可以直接提取出传统声波测试方法的数据，可以根据1-2P数据集的时差图实时给出缺陷的深度分布。同时，综合1-2X和2-1X倾斜射线路径集的数据，准实时地给出缺陷的水平位置分布情况。

图3　基桩声波CT法射线路径分解示意图

3.2声波CT法检测结论

经声波CT法现场检测，给出了该桩的CT剖面速度色谱图(图4)和等值线图，色谱图自动根据成像速度最小值和最大值线性划分为15个间隔16个色阶。通过旋转基桩内低速缺陷三维立体图，可以全方位查看和分析基桩内低速异常分布区，基桩内缺陷的大小、埋深和分布范围更直观。

通过声波CT法的复测，验证了常规声波透射的结论，该工程桩在3.3～3.6m及6.0～6.7m深度范围内存在声速异常，且通过声波CT法反演得到的三维立体图直观的确认了缺陷的深度范围和所处位置信息，为钻芯法的验证提供了精确的钻孔位置。

图4　问题桩声波CT法波速色谱图

图5　缺陷位置三维立体图

4　钻芯法检测结论

经声波CT法确认缺陷所处位置后，检测方在缺陷孔位有针对性的开孔，所取芯样如图5所示，芯样3.3～3.6m及6.0～6.7m砼芯样较完整，呈短柱状，胶结性较好，骨料分布不均匀，未见粗骨料；其余取出段砼芯样完整，呈长柱状，骨料分布均匀，胶结性好。

根据钻芯法检测结果，可以知道该工程桩存在的质量问题为骨料分布不均，局部未见粗骨料导致的声波波速异常。根据规范精神应根据混凝土表观特征和缺陷分布并结合局部芯样强度检测值进行综合判定。故选取了无粗大骨料部位的芯样进行芯样

抗压试验，试验结果为缺陷部位的试件抗压强度检测值均满足设计要求，故根据钻芯法的检测结论对该工程桩的桩身完整性评价进行了修正，判定该工程桩桩身完整性为Ⅱ类。图6为该桩钻芯法芯样图。

图6　钻芯法芯样图

5　结论

该工程灌注桩质量问题经过多种检测方法的论证及对比分析，最终发现了桩身存在的质量问题并修正了原检测结论的重判问题，避免了该工程桩作废造成的大量人力、物力、工期的再投入及经济损失，对类似工程问题具有一定的参考价值和意义。

本工程的验证过程中引入了声波CT法作为一种论证的手段，通过数据反演三维图像，精确地给出了缺陷存在的范围及深度位置，避免了钻芯法因定位不准无法准确取到缺陷位置的可能。

声波透射法检测灌注桩是一种比较直观、可靠的检测方法，但由于这种检测方法自身的原因，有时要想只凭这一种检测方法来非常准确地确定某些缺陷的性质和类型是很困难的，在灌注桩的实际检测过程中，由于种种原因，可能会对缺陷的判断产生错误，发生漏判、误判、重判、轻判等问题。这就要求检测人员要尽可能多地充实相关专业知识，并注意总结实践经验。在实际的检测过程中遇到可疑缺陷时，应从多方法、多角度进行分析论证，必要时还要辅以其他检测方法进行验证，以尽可能地提高检测结果的准确程度。

[1]朱德华，贾翠琴，樊士广，等.超声波透射法检测灌注桩中的误判现象分析[J].中国港湾建设，2010，8.

[2]韩亮，王正成.声波透射法新技术在桥梁灌注桩检测中的应用[J].铁道建筑，2006，10.

[3]JGJ 106-2014 建筑基桩检测技术规范[S].北京：北京中国建筑工业出版社，1995.

[4]GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：北京中国建筑工业出版社，2002.

Comparison &analysis of multiple pile testing methods in a Bridge Project

CHEN Haohai

(Fujian Academy of Building Research，Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology ，Fuzhou 350025)

Take a bridge project which has a pile quality problem as a case, multiple pile testing methods such as sonic wave ct、cross-hole sonic logging method、core drilling method are used to verify the problem. Verification results shows that sonic wave ct can solve the defects of traditional testing methods，such as not intuitive, low precision, empirical composition in the majority. Modify the original evaluation according to the results of the validation testing conclusion, saved the unnecessary economic losses.

Sonic wave CT;Cross-hole sonic logging method;Core drilling method

陈昊海(1983.10-),男,工程师。

E-mail:247226031@qq.com

2016-03-18

TU473

A

1004-6135(2016)05-0068-03