探究超声波技术在桩基完整性检测中的运用

陈乃健

（福建工大岩土工程研究所有限公司 福建 福州 350014）

1 工程案例

工程为某县撤渡建桥工程，需要新建岭崇大桥一座，共有98 根桩基，其中桩基3-1 出现如下图1 的问题：

图1 桩基出现的问题

检测结果说明：桩顶以下14.0～15.0m 处波速偏低，波形严重畸变，缺陷位置比较明显，对桩身承载力有影响，判定为III 类桩。

原因分析：桩基成孔方式为钻孔冲击灌注桩，由于成孔时间过长未及时浇筑混凝土，浇筑时未进行二次清孔，导致桩底沉渣过后，影响桩基的正常使用。

验证结果：钻芯验证钻芯至桩底14.0m 后出现泥浆及浑水，未取出芯样，量取芯样时芯样长度比孔深进尺少一米；验证结果桩底确实为沉渣。

处理方式：桩基类型为端承桩，由于沉渣严重超出规范要求，严重影响桩身承载力，只能废除重新浇筑。

建议：钻孔冲击灌注桩在清孔后应缩短施工历时，在确保清孔效果的同时，应加强工序衔接，提高工作效率，尽量缩短清孔至混凝土灌注之间的的时间间隔；首批混凝土灌注前，再次探测泥浆指标即孔底沉渣层厚度。如超过规定要求时，应立即进行二次清孔，直至符合要求时方可灌注水下混凝土。

2 超声波技术的检测意义

超声波技术，在工程地基结构中，具有极为重要的检测成效。一方面，工程地基对于工程的建设发展极为重要，在本案例中，98 根桩基础，是确保桥梁工程安全使用的重要保障，同时也是借助无损检测技术，确保施工作业完毕后对相关结构部件的检测不会产生其他影响和破坏。例如，钻芯法检测技术，需要对建筑的内部进行钻芯工作，会降低施工部位的承载性能，而超声波技术对于建筑结构不会造成任何影响和破坏，同时还能够快速得出相应的检测结果，在桥梁工程的应用价值以及发展前景巨大。另外，桥梁工程的桩基础，是作为整个结构的最基础承载结构，其施工质量的具体情况，会影响所有后续工作的开展，因此利用超声波技术，可以确保桩基础结构的完整性，进而确保工程施工质量得到准确的数据和结论，同时当检测过程中，利用透射法检测，将桩基础中的问题和缺陷进行汇总和梳理，方便施工人员对桩基础的具体问题进行定位和修复，另外，在传统的检测技术中，由于桩基础的长度超过检测技术的应用范围，导致检测数据存在一定的差异性，而利用超声波检测技术，可以实现良好的检测结果，最终确保检测数据的精准和高效。

3 超声波技术的检测原理

超声波检测技术，是利用超声波的脉冲作用，发射脉冲波投射到混凝土中，通过对光波进行收集和分析，了解脉冲波在混凝土中的传递特性，同时借助光波的能量衰减特性，进一步了解检测区域混凝土的密实程度，利用计算机对检测仪器收集的光波数据进行分析，从而了解混凝土内部的具体问题。借助超声波检测数据反映的混凝土内部损害界面，探寻出检测区域的具体位置。

4 超声波技术在桩基检测完整性检测的方法分析

4.1 检测仪器

如表1 所示，本案例使用以下仪器设备进行桩基完整性检测。本案例中共有98 根桩基需要检测。

4.2 检测准备工作

超声波检测工作开展前，需要将声测管进行有效安装。声测管，是声波换能器的重要通道，在施工期间需要预埋到灌注桩中，同时确保声测管固定在桩基内部，到达钢筋笼有效沉浸范围内的指定位置，然后进行混凝土浇筑。对于测声管的材料，需要满足足够的机械强度，同时在混凝土浇筑过程中，不会产生材料变形以及材料失效等问题，当声测管与混凝土黏结后，不会发生任何剥离问题产生，从而影响后续检测工作。针对声测管的内径以及外径要求，要按照相应的标准和要求选择，同时在安装声测管时，桩径的长度要小于1.5m，同时以3 根管进行预埋，当桩径大于1.5m 时，需要埋置四根管。

表1 案例主要仪器设备详情

4.3 超声波检测步骤

4.3.1 现场检测

其一，准备工作完毕后，需要按照《公路工程基桩动测技术规程》的内容要求进行准备和检测，同时检测声测管的埋置条件是否符合相应的要求，同时确保声测管通畅，确保声测管内部灌满清水

其二，检测人员务必具备专业的检测技术，同时可以熟练操作检测仪器，对超声波仪器的使用和检验极为熟练。

其三，现场的检测人员，需要遵守施工的单位在现场制定的管理规范以及注意事项。

其四，检测人员需要对施工资料以及检测数据进行保密。

其五，现场检测工作开展时，务必要委派检测人员以及施工代表共同对检测数据以及检测流程进行监督。

其六，疏通预埋声测管，确保预埋管中灌满清水。

其七，计算取管的有效间距，记录好桩号以及编号等相关信息。

其八，将发生器以及接收换能器放入声测管中，同时记录对应的长度。

4.3.2 检测问题

检测过程中，发现可疑点时，可以利用桩身的测量距离进行加密处理，利用其它测量点位，实现对部分可以点的复测，同时在确定桩身问题后，借助斜测法等测量技术，实现对测量问题的精确掌控。需要注意的是，2 个换能器的连线水平夹角不能超过40 度[1]。

局部缺陷问题：通过对测量区域反馈的数据信息进行比对，结合斜测法，如果测量结果中，仅有一条为异常测量值，其他均属于正常的测量数据，可以判断桩基础内部的缺陷问题为局部曲线，并且缺陷位置处于两条实线的交叉点。

5 结语

综上所述，超声波技术对于桩基完整性的检测，具有极为高效的检测水平，同时在开展相关检测工作时，可以进一步提升桩基工程的安全性和稳定性，切实保障工程施工作业的质量和水平，减少其他损失。