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灌注桩超声成孔质量检测技术分析

分类:
十三张
发布时间:
2020/07/28
浏览量
【摘要】:
现如今,桩基成孔质检方法成为桩基检测中的关键构成部分。当前,国家标准和交通、建筑等领域发布的关于桩基工艺技术和验收标准中,对混凝土灌注桩成孔性能的检验要点、检验规范、检查方法等有了明确规定及要求,而超声检测就是其中之一。  灌注桩超声成孔检测的重要性  灌注桩属于建筑结构中常用的桩基模式,其将顶部构造的荷载传送入深层稳固的土层和岩层,降低建筑结构的不均匀下沉。灌注桩的建设包括成孔与成桩两类,其中,

  现如今,桩基成孔质检方法成为桩基检测中的关键构成部分。当前,国家标准和交通、建筑等领域发布的关于桩基工艺技术和验收标准中,对混凝土灌注桩成孔性能的检验要点、检验规范、检查方法等有了明确规定及要求,而超声检测就是其中之一。

  灌注桩超声成孔检测的重要性

十三张   灌注桩属于建筑结构中常用的桩基模式,其将顶部构造的荷载传送入深层稳固的土层和岩层,降低建筑结构的不均匀下沉。灌注桩的建设包括成孔与成桩两类,其中,成孔属于灌注桩建设的首个环节。成孔施工因为是在地下、水中完成,质量难以控制,复杂的地质环境或施工过程的失误均会引起塌孔、缩孔、桩孔倾斜、沉渣太厚等情况。成孔性能的优劣直接关系着混凝土浇筑后的成孔效果:桩孔径较小,就导致桩顶部承重降低,整桩性能下降;桩孔扩径会造成成桩顶部侧阻力加大,而底部侧阻力无法彻底发挥,而且单桩的混凝土浇筑量增多,成本增加;桩孔倾斜转变了桩竖向性能,制约着桩基承载力的发挥,而且孔斜还易出现吊钢筋笼不易、塌孔、钢筋防护层厚度不够等情况;桩底沉渣太厚令桩长缩减,限制桩顶端承重水平。所以,在混凝土浇筑前开展灌注桩成孔质检工作对成桩质量非常重要。江苏省地方标准《钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽质量检测技术规程》(DGJ32/TJ117—2011)规定了超声波成孔质量检测的方法原理及数据分析评定。在行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50)对成孔质量作出了明确要求。

  超声成孔检测原理及检测方法

  成孔质量检测包括孔径、孔深、垂直度、成渣厚度等,利用超声成孔质量检测仪进行灌注桩孔径、孔深、孔壁垂直度检测。超声成孔质量检测仪由主机、超声探头、深度测量装置和提升机构组成,测量孔径、孔深、垂直度的原理如图1所示。

  1 检测原理

  利用超声成孔质量检测仪进行灌注桩孔径、垂直度检测。超声探头在设备的控制下,由孔口匀速降低,深度检测设备测取探头放入的深度并传至主机。因为泥浆声阻抗低于土层和岩石结构的声阻抗,超声波基本由孔壁形成全反射,反射波通过泥浆传递后让换能器采集,反射波抵达的时间就是超声波在孔洞泥浆内的传递时间t,即声时。检测探头上安装4组换能器,4组探头呈正交十字检测钻孔两个角度的孔壁剖面。检测探头两个角度相反的换能器到孔壁的间距是l1、l2,测得声波在路径l1、l2上的往返传播时间分别为t1、t2,假如泥浆的声波速度为c(c可通过实测得到那么有l1=ct1/2、l2=ct2/2,桩孔于该断面检测的孔径就是D=l1+l2+d,其中,d是两角度相反换能器的接收面路程。则基于所检查的桩孔壁剖面图能了解桩孔垂直性。

  2 检测方法

  1。检测前准备

  测量泥浆比重,泥浆指标不符合技术要求会使检测截面模糊或者检测不到反射界面。井口平行安装两个带槽钢轨,把线架顺着导轨推入井口顶部,调节线架令头处在井口中心,并保证线架水平可靠放置;检测绞车机架应稳定,仪器尽量对中,检测前务必检查线架各个滑轮和部件是否灵活运转,尤其是探头上方大动滑轮;检查电缆线是否有脱落,确保仪器各部件处于良好状态;用干抹布或纸巾擦干净探头的8个传感器表面,使其光滑明亮,再给8个传感器表面均匀涂抹薄薄一层真空硅脂,增强信号接收效果。

  2。泥浆波速及比重的测定

  井径、垂直性测试中的关键内容是检测泥浆波速:波速检测通常是在所查孔的端口处理,按照端口所检查的声时值及丈量的孔井径,就能获得泥浆波速值。桩孔施工中,机械不可避免地碰撞孔壁。若地层松散,极易出现塌孔,导致泥浆内悬浮物质增加,泥浆比重很大,加之机械设施旋转而形成的气泡,将对超声波能量产生巨大的散射与衰减。回波信号较弱而无法接收到,不能显示孔壁图形。但泥浆比重也不得过低,随着钻孔深度加大,周边土体应力会再次调整,如果最高主压应力与最 低主压应力和垂直主应力达到某个比例时,即超出土体的抗剪强度则极易出现塌孔。大量现场检测显示,泥浆比重维持在1.12~1.18kg/L之间较佳。

  3.孔径、垂直度计算

  超声成孔检测仪检查孔径、垂直度,基于声学参数计算法判定检测结论。声学参数计算借助测量获得的声学参数值,经计算获得桩孔深度上所有检测位置的孔径、垂直度,该方法精确度很高。

  4.应用中的注意事项

  测试的孔壁附近不会十分干净,尤其是孔底沉渣、泥浆比重比较大,泥浆悬浮颗粒反射的超声波会影响判读的准确性。现阶段的仪器还是比较笨重,特别要注意仪器的架设,保证人身安全。

  成孔质量检测实例

十三张   超声成孔质量检测仪较为直观地给出成孔情况(见图2),本文选取了某工程立交灌注桩,该灌注桩为嵌岩桩,桩径为1500mm,设计桩长为31。00m,桩身设计强度等级为C30,桩端持力层是中风化花岗岩。检测结果见表1,此次记录为南北、东西孔壁图像,钻孔最大X 偏移为-91。32mm,钻孔最大Y偏移为164。83mm,垂直度为0。4%,钻孔最大孔径为1819mm,最小孔径为1507mm,平均孔径1666mm,实测孔深为31。50m。

十三张   由表1检测结果,依据《公路工程质量检验评定标 准》(JTGF80/1—2004)对受检基桩的成孔质量评定如下:成孔直径平均值为1666mm,满足规范要求;最小值为1507mm,满足规范要求。成孔孔深为31.50m,大于设计值31.00m,满足设计要求。成孔倾斜度为0.40%(126mm),小于桩长的1%(315mm),且不大于500mm,满足规范要求。

  结语

十三张   成孔质量关系到成桩质量,每个检测孔必须有工程名称、检测孔号、检测时间、检测孔径、孔深、垂直度等;使用超声成孔检测法,泥浆的比重越高,悬浮颗粒越大,则信号散射和衰减越快。由于受施工工艺、施工流程、施工机械及人为操作等影响,基桩成孔往往会造成扩径、缩径等质量问题,在桩基检测中,通过检测及时发现施工中存在的技术及质量问题,查找原因改进施工工艺和施工流程。

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