超声波透射法在桩基检测中的应用 (1).pdf
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1、:6 12023年9 月质量控制与检测江西建材超声波透射法在桩基检测中的应用翁剑辉福建省建研工程检测有限公司,福建福州350108摘要:建筑的桩基质量直接影响建筑物的安全性和稳定性。文中以某住宅小区工程为例,探究超声波透射法在桩基检测中的应用,基于该工程的实际情况,从检测方法、检测设备和检测判据三方面提出了超声波透射法检测的设计方案,并详细分析了工程中的完整桩和缺陷桩,以期为其他桩基检测项目提供有效参考。关键词:桩基检测;超声波透射法;缺陷桩中图分类号:TU74文献标识码:B文章编号:1 0 0 6-2 8 90(2 0 2 3)0 9-0 0 6 1-0 3Application of Ul
2、trasonic Transmission Method inPile Foundation DetectionWeng JianhuiFujian Jianyan Engineering Testing Co.Ltd.,Fuzhou,Fujian 350108Abstract:The quality of pile foundations in construction projects directly affects the safety and stability of buildings.Taking a residentialcommunity project as an exam
3、ple,this article explores the application of ultrasonic transmission method in pile foundation detection.Basedon the actual situation of the project,a design scheme for ultrasonic transmission method detection is proposed from three aspects:detectionmethod,detection equipment,and detection criteria.
4、A detailed analysis of complete and defective piles in the project is also presented,Toprovide effective reference for other pile foundation testing projects.Key words:Pile foundation testing;Ultrasonic transmission method;Defective pile0引言通过桩基检测,相关人员可得到桩身材料密实性、连续性和桩身截面尺寸相对变化的综合定性指标等数据,为后续的质量控制环节提供参
5、考。桩基检测的方式主要有低应变法、钻芯法、高应变法和声波透射法。其中,钻芯法为有损技术,会破坏桩身的完整性,而低应变法和高应变法在检测钻孔灌注时具有一定的局限性,可能会降低检测结果的精准性,发生误判或漏判等问题。综合来看,超声波透射法的适用范围更广、准确度更高。1工程概况本文以某住宅小区工程为例,该小区以高层建筑为主,建筑物楼层为1 5层,同时设置2 层地下室,结构形式为框剪结构,该建筑工程重要性等级是一级,岩土工程勘察等级为甲级,桩基均采用人工挖孔灌注桩建设,总桩数为1 48 根,桩径为900mm,桩身混凝土的强度等级为C35。该工程的场地复杂程度较高,地基承载力较差,实地检测地基土剪切波速
6、得到的结果在8 9.2 0 94.50 m/s内。施工时桩基完整性易受损,易出现塌孔或缩径等问题,故需进行桩基质量检测。该工程主要采用超声波透射法分析桩基完整性,相关人员应当基于检测数据采取相应的处理措施。2地质条件该工程的施工区域地势较低且平坦,地质构造较复杂,为作者简介:翁剑辉(1 996-),男,福建福清人,本科,助理工程师,主要研究方向为工程检测。淤泥质基坑,各岩土层的厚度与分布情况差异性较大。该场地的地层主要包括杂填土层、淤泥层、粉质黏土、细砂、圆砾、全风化板岩、强风化板岩和中风化板岩。杂填土层平均厚度为8.34m,均匀性较差,碎石和碎砖含量超过1/4;淤泥层厚约2.72m,成分为黏
7、土质;粉质黏土层厚约2.1 6 m,为网纹状结构,干强度与韧性均中等;细砂层主要分布在场地西北侧,成分主要为细砂质;圆砾层厚约3.8 0 m,约有6 5%的颗粒直径大于2 mm;全风化板岩层厚约4.7 4m,岩芯多为块状或土状,破碎程度较高;强风化板岩层厚约等同于强风化板岩,岩体基本质量等级分类为V级,RQD值较差;中风化板岩层的岩体基本质量等级分类也为V级,岩芯较为破碎。3走超声波透射法检测方案3.1检测方法超声波透射法包括桩内单孔透射法、桩外孔透射法和桩内跨孔透射法。应用桩内单孔透射法时,需留出一条孔道并放置换能器,但该方法不适用于内部包含金属结构的桩基 ;应用桩外孔透射法时,需在桩外土层
8、另钻检测通道,以保证超声波在土壤中信号的传输速度,通过分析超声波在土层中的衰减速率等指标判断桩基是否存在夹层、断桩等缺陷,这种方法更适用于短桩检测,桩长超标时会影响声波传输的稳定性和速度;应用桩内跨孔透射法时,在桩基内埋设两根及以上的声测管并放人换能器,然后在基桩内灌人清水,通过分析超声波的波形频率和形状变化确定桩基缺陷。根据检测结果,可将桩基分为四类,桩身完整的为I类;桩身有轻微缺陷,但不会影响桩身结构承载力的为类;桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有:6 22023年9 月江西建材质量控制与检测影响的为类;桩身存在严重缺陷的为IV类。3.2检测设备该检测项目所需的相关设备主要有超声波检测仪、
9、换能器和声测管等。超声波检测仪的作用是发射电脉冲信号来激发换能器,同时能接收由接收换能器发出的信号,直观地展示数据变化,该工程使用ZBL-U520超声波检测,其声时精度为0.05s,幅度分辨率为0.3 9%。换能器有接收与发射两种,分别用于超声波信号的接收和发射,选择设备时,要求其有效工作段长度不得超过1 50 mm,谐振频率在3 0 50 kHz内,设置的系统宽度为1 2 50 kHz,采样间隔在0.5s以下,保证测量误差在3%以内 2 。该工程使用的换能器传输频率参数为6 0 kHz,频率长度取2 0 0 mm。声测管本质是换能器升降的通道,本工程选用钢管作为声测管材料,要求管壁厚度较小,
10、管口比桩顶高约3 0 0 50 0 mm,管内灌注的清水压力保持在1 MPa左右,避免出现漏水问题。3.3检测判据3.3.1波速与波幅判据声速与波幅是分析桩基混凝土质量的重要参数,当超声波在桩基传播过程中遇到空洞、夹泥界面等问题时,超声波的传播能量会发生相应改变,一部分会被直接反射,另一部分则会被透射与绕射,改变后的超声波通过后期处理,得到的声学参数直观地展示波动情况。其中,声速与波幅的异常峰值对应桩基中的缺陷位置 3 。声速和波幅具有关联性,为降低缺陷判断的干扰性,需对声速和波幅进行关系构建,基于概率模型和数据统计理论,将二者量化处理,最终得到的相关系数公式如式(1)所示。之(x-x)(y-
11、)(1)之(x-)*之(-7)式中,x为声速(m/s),y 为波幅(m),r 为声速与波幅的相关系数。3.3.2PSD判据PSD值是指声时-深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积,判断原理是:若桩身剖面存在缺陷,处于缺陷与其他混凝土交界处的声介质性质会出现突变现象,导致声时发生变化。因此,可结合波幅变化情况观察PSD值,产生突变的位置可判定为异常点,对声时具有指数放大作用,能够有效降低非缺陷因素的误判影响。应用PSD数据时,需采用斜率法作为辅助异常判据,其计算公式如式(2)式(4)所示。PSD=Kgt(2)K=la-ta-(3)Ze-Zea-1At=te-tai-1(4)式中,PSD是声时-
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