桩基超声波成孔检测技术分析

桩基超声波成孔检测技术分析

郑计选,林瑞樟

浙江瓯越交建科技股份有限公司   浙江  洞头区 325700

摘要

在当今工程建设中，钻孔灌注桩依靠其优势,从而被广泛使用。但是又因为它本身的隐蔽性,灌注桩钻孔质量的优劣将对灌注桩的成桩的质量有着明显的影响,所以在桩基检测中成孔检测方法也是它主要的组成部分。根据成孔检测的结果可以判定钻孔的质量是不是符合灌注桩的设计要求.从而判断施工方法有无缺陷，以此来把控钻孔灌注桩的工程质量。因为钻孔灌注桩在施工的时候对建筑物四周的环境影响不大，而且适应各类的地质条件，因此在工程建设中被普遍应用。随着技术的发展以及对工程质量的更高要求，对于钻孔灌注桩的成孔质量要求也随之提高，因此需要更高的检测精度。目前，有关基桩的施工方法与验收规范中（包括国家标准、行业标准以及各省份制定的地方标准），确切的规定了水泥混凝土灌注桩钻孔的检测方法和重点，而超声波成孔检测就是主要的检测方法之一。

1.成孔检测的重要性

在工程结构中经常使用的桩基模式是钻孔灌注桩，上部结构的荷载可以通过灌注桩传入深层的岩土层，从而避免工程结构发生不均匀沉降。灌注桩的施工包含钻孔和灌桩两个环节，其首要步骤就是钻孔的成孔，由于钻孔是在水下或者地下施工的，其成孔质量很难把控。往往施工中的失误以及复杂的地质条件会引起钻孔的缩孔、扩径、倾斜以及塌孔等现象。而钻孔的好坏直接影响着水泥混凝土灌注后的成桩质量。桩径扩大会增加桩侧摩阻力，导致桩底侧阻力没办法完全发挥，并且会增加水泥混凝土的灌注量，加重成本。而灌注桩缩径的话，会致使基桩承重能力下降，整体性能达不到实际使用要求。钻孔倾斜会导致施工过程中钢筋笼下放困难，钢筋保护层达不到设计要求，也会对桩基的承载能力造成影响。因此在水泥混凝土灌桩之前，对钻孔进行成孔检测是非常有必要的。而快捷精确的超声波检测方法更是成为了成孔检测的首选。

2.超声波法成孔检测原理

成孔质量超声波检测仪由探头绞车和主机组成，在探头的正十字方向上分别安装了四个换能器，绞车在仪器控制下将探头从钻孔顶部匀速下放，绞车把探头下放的长度通过连接线传到设备主机上。与岩石和土层的声阻抗相比，泥浆的声阻抗相对较低， 超声波从探头发出到达孔壁，然后被反射回来，探头的换能器采集到经过泥浆传递回来反射波，把这些数据保存在主机上。超声波在钻孔的泥浆中经过的时间就是声时t。而声波在泥浆中的传播速度c可以通过实际测试获得，从而就可以测的探头到孔壁的的距离l,l=ct/2。随着探头的下放，仪器主机可以采集到各个深度位置下的孔径大小，再根据成孔检测的剖面图可以分析出钻孔的垂直度。

3. 钻孔施工中应注意的事项

在钻孔施工的过程中，机械碰到钻孔的侧壁是难以避免的，假如地层比较松散，那就较为容易发生塌孔状况，会造成泥浆比重增大，因为其悬浮的物质变多了，悬浮物质会造成声波反射会影响超声波的判读，而且会影响超声探头的下放。再加上钻孔器械在泥浆中造成的气泡，将会对超声波产生较大的衰减和散射，导致声波反射信号变弱从而无法被接收，不能在主机上完整得显示孔壁剖面图。不过泥浆比重也不可以太低，因为跟着钻孔的加深附近的土体应力将随之变动，当变动到达某一程度时会超过周围土体的抗剪强度，从而造成塌孔现象。根据大量的现场试验，泥浆比重在1.15kg/L左右是比较好的。如今的探头绞车比较巨大而且质量又重，所以在设备的架设过程中更要注意人身的安全。

4. 超声波成孔检测操作步骤

首先，把探头绞车放置在成孔的正上方，然后把设备调平并且保证换能器的探头对齐钻孔的中央, 接着用连接线连接绞车与仪器主机，接好设备电源。在仪器主机上设置工程信息，并且填入该钻孔的孔号，设计深度以及设计孔径等，设置好仪器参数之后就可以开始检测了，跟着探头在泥浆中匀速下降， 探头上的换能器接收到正十字方向上的四个孔壁状况的信号被同步传输到设备主机里记录下来。等探头到达钻孔底部后，在仪器上点击保存，把数据保存下来。然后升起探头，并收回探头，断开电源，收回连接线，然后收起仪器设备。

5. 成孔质量检测案例分析

某个钻孔灌注桩的成孔检测结果记录，超声法进行钻孔检测可以很直接的看到钻孔的成孔情形，

依照检测数据，这个记录是正十字交叉东西和南北方向上的钻孔侧壁图形，  钻孔平均孔径1248mm，最小孔径为1204mm，最大孔径为 1638mm，设计孔径为1200mm， 垂直度为 0.63% ，沉渣厚度为0.05cm，实测的钻孔孔深是37.50m，设计的钻孔深度是41.00m。依照超声波成孔检测的整个剖面图的来看, 该孔所有位置的孔径状况可以说是一目了然了。扩径的时候剖面明显会有的外凸, 正相反的就是缩径。从里面我们可以看到在0m-3m的位置，该孔径明显较大，可以判断为扩径，针对我们所了解的钻孔位置存在的缩径以及扩径情况, 我们就能够采取相对应的措施。这有效的避免该钻孔塌孔,，它还是证明钻孔质量重要参数之一。而且钻孔发生缩孔的话灌注桩的成桩质量会遭受较为严重的影响，从而造成基桩的承载能力下降。以前经常使用钢筋笼检孔器来测控

, 但是以它的条件成孔的垂直度没有办法用明确的数据来表现。然而在桩基的相关标准规范里（如GB 50202-2018）规定小于等于 1% ，该方法不能准确判断，只能依靠以往施工经验确定。使用超声波法的话，可以依靠不同深度剖面的孔壁偏移的数值来准确的求出该钻孔的垂直偏差。从记录的数据中，我们可以看到垂直度为0.63%，符合规范要求。该钻孔的最大孔径、最小孔径以及平均孔径均大于设计孔径，该成孔孔径符合设计要求。而实测孔深为37.50m，明显小于设计孔深的41.00m，说明该孔深还没达到设计要求。如果贸然灌桩的话，则会导致实际的桩长小于设计桩长，使该灌注桩不能达到实际的使用要求。因此钻孔的直径和孔深也是判断成孔质量的重要参数。钻孔的沉渣检测也是重要的参数之一，对嵌岩桩来说，假如孔底沉渣太多，可能会在遭受荷载的时候出现较大的沉降， 让基桩的承载能力失去效果。

6. 结语

成孔检测在当做一个控制灌注桩质量的手段，在施工的过程中具有较为重要的意义。超声波检测法在基桩的成孔检测里, 可以快速且准确的出具检测结果。与之相比以前经常使用钢筋笼检孔器来进行成孔检测就显得有些粗略, 而其所的到结果也没超声波法准确。依靠超声波成孔检测设备就避免了钢筋笼检孔器所出现的不足, 让看不见的钻孔状况以直接明了的剖面图形式呈现。所以, 利用超声波的方法来进行成孔检测, 一定可以的提升施工时对基桩质量控制能力, 从而满足桩基的实际使用要求。钻孔的质量影响到灌注桩的质量进而影响到桩基础，所以每次成孔检测记录里要有工程名称、钻孔编号、钻孔设计直径、实际直径、深度、垂直度以及检测日期等； 在超声波成孔检测法中，泥浆比重会影响检测结果，泥浆比重越大，其中所含的颗粒就越大，超声波在泥浆中的信号会更快的散射与衰减。因为遭到施工的工艺和流程，还有机械跟人为操作的影响，基桩的钻孔经常会出现缩孔、塌孔等问题。所以要依靠超声成孔检测去及时发现施工过程中存在的问题，提升基桩质量。

参考文献

[1]张海丰,李佳,许峰.成孔检测对灌注桩桩身质量检测的辅助判定[J].公路.2012(10):85-88.

[2]杨东宏.灌注桩超声成孔质量检测技术分析[J].交通世界,2019,(23):149-150.

姓名：郑计选（1989.03--）；性别：男，民族：汉 籍贯：浙江省苍南人，学历：本科，毕业于大连理工大学；现有职称：助理工程师；研究方向：道路桥梁。