桩基检测仪器进行完整性判定的方法

     桩基检测仪器进行完整性判定的方法

南京蓝天土木工程技术有限公司  王洁

某项目工程桩，桩径1200mm，桩长：25m，桩型：钻孔灌注桩。桩基验收检测方案为超声波透射法检测，分别对次桩依次采用：灌注桩超声波成孔质量检测，超声波透射法检测，低应变反射波法检测，高应变法，钻孔取芯完整性检测，钻孔电视检测，灌注桩钢筋笼长度检测七种检测方法对其进行完整性判定。

一、灌注桩超声波成孔质量检测

施工有钻孔、冲击成孔、冲抓成孔等，由于钻孔施工时往往采用泥浆护壁，施工时泥浆原料不适合、地质条件复杂或施工人员操作不当等，容易导致泥浆性能指标达不到规范要求，施工过程中出塌现孔，扩径、缩径、孔底沉渣厚度等缺陷，导致桩基出现各种各样的质量问题，有必要在成孔后灌注混凝土前对成孔质量进行检查。

（1）孔径：实测孔径即为设计值与记录纸上偏差值之和，刻度尺直接读数。根据这一点，深度上的实际钻孔孔径有多大，它是钻孔质量的重要判断参数。

（2）缩径：钻孔任何部位的缩径或扩径现象都能清晰的显示。缩径时曲线有明显的内凹，而反之则为扩径。并且现场检测仪器采用数据哪个部位有多大的扩缩径现象存在，以便采取相应的措施。这对于在易造成塌孔的地质中将是非常有用的，它也是判断钻孔质量的重要参数。

（3）垂直度：在以往的钢筋笼检孔器检测中，由于条件限制根本无法用确切的数据来检查钻孔的垂直度。而规范中规定不得大于1%的标准亦只能用经验来判断。在超声波检测中则可完全得以反映，利用钻孔孔壁曲线的偏移值可精确地计算出实际垂直度。仅这一点就可反映出超声波检测的优势，其垂直度是其成孔质量中致关重要的判断参数。

（4）孔深：仪器自动打印出本此钻孔的测量深度。与设计桩长一比即可。此外，由于不同地质对超声波的吸收及反射各不相同，在记录图上还可间接地反映出各地质的分界限，可为工程施工提供可靠的参考依据。

二、声波检测可以在混凝土结构内发挥最大功效，针对桩基质量检测时，采用脉冲声波作为混凝土检测主要声波形式。脉冲声波具有重复间断发射、声波发射持续时间较短等间歇式声波特点，所以具有单频声波不具备复杂性，会使检测科学有效性得以提升。采用脉冲声波检测的声波透射法因具有一定复杂性，可提高检测效率，但是混凝土内脉冲声波中的余弦波因传播速度各有不同，因此会导致散频结果，这就容易因混凝土结构距离较长而产生波频的畸变，影响声波对混凝土结构的检测质量。

超声法检测桩身缺陷及位置;判定桩身完整性类别

桩内单孔透射法，以便接收换能器和发射换能器可合理分开布设。在对混凝土桩基进行检测时，发射换能器发出声波穿透混凝土桩基，并由接收换能器将声波信号收集整理，桩基质量的现实数据以及相关参数。检测范围只围绕在声波接收换能器和发射换能器辐射范围内，而接收换能器和发射换能器位置性差异，将桩内跨孔透射法分为斜测、扇形扫射检测以及平面检测等形式。现场采用三只超声波跨孔探头，一次提升同时完成三管，三剖面的测试，出现幅值超判据情况，异常点波形观察，异常点信号首波幅值和后续谐振波信号都偏弱，但其声速正常。由于是在同深度，多剖面信号异常，在与施工方沟通排除声测管焊接因素的影响，在做钻孔取芯前，使用低应变反射波法检测进一步查明缺陷情况。

三、反射波法是建立在一维弹性杆波动理论基础上，在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异界面时，如桩底断桩和严重离析部位、缩径、扩径，将产生反射现象，经接收放大滤波和数字处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，利用波在桩体内传播的速度和相位变化判定桩身质量和缺陷位置。适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置以及还有检测桩长范围应通过现场试验确定。 

低应变法 检测桩身缺陷及位置;判定桩身完整性类别

采用反射波法检测桩身完整性，主要原因是其仪器轻便、现场检测快捷，同时将激励方式、频域；实测速度信号、频率信号分析方法等作为测试、辅助分析手段融合进去。低应变法检测时，不论缺陷的类型如何，其综合表现均为桩的阻抗变小，而对缺陷的性质难以区分，这是其最大的局限性。检测深度受桩周土（岩）力学特性和锤击能量影响，对小尺寸缺陷反应不明显，缺陷的分辨能力和测试深度范围不及超声波检测。低应变的分辨能力强，从实测信号来看，同相缺陷反射波清晰，并可见二次三次反射，是对该桩缺陷类型和程度进一步判定的数据，现场采用加速度传感器，通过改变不同的锤击频率及不同的采样间隔对该桩缺陷进行核查判断。第三次采集结果：采用频率较高的钢筋敲击，提高缺陷位置精度，同相缺陷反射幅值较小，但也很清晰，可见微弱第二次缺陷反射。与超声波投射法检测缺陷深度相符，因低应变数据缺陷较为严重，怀疑桩大面积断桩三、四类桩就是因为桩袭粗身有缺陷而被判定为这一类的桩，缩径、扩径、夹泥、离析等等是对桩身缺陷位置原因，决定采用高应变法进一步验证其缺陷情况。

四、高应变法

方法的运用原理是用重锤(重量大于预估单桩极限承载力的1.0%～1.5%)锤击桩顶，检波器测出桩顶的力和速度随时间变化的曲线，利用实测的力或速度曲线作为输入的边界条件，通过波动方程数学求解，反算桩顶的速度或力曲线。但该检测法可适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。同时还可以 进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。采用钻孔取芯完整性检测进一步验证其缺陷情况。

五、钻孔取芯完整性检测

检测桩身缺陷及位置;混凝土强度、桩长、桩底沉渣厚度;判定或鉴别桩端岩土层性状;判定桩身完整性类别，采用钻机对该桩进行钻孔取芯检测，检测方法是使用钻机钻取芯样来进行的一项桩基检测方法，通过检测桩长及桩身缺陷、桩底沉渣厚度来确定桩端岩土的性状，并能确定桩身混凝土的强度及连续性或密实性是否良好。在混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时或者是需检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强度时都是很适用的。但是由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般均较大，用静力试桩法有较多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。但通过对芯样的目测观察，以钻孔取芯检测结果出具报告也很难判定该桩缺陷情况。采用钻孔电视检测进一步验证其缺陷情况。

六、钻孔电视检测

钻孔电视适用于工程地质、水文地质、地质找矿、岩十工程、矿山等部门:适用于垂直孔、水平孔和倾斜孔(俯角、仰角)，锚索(杆)孔、地质钻孔和混凝十钻孔等各类钻孔，可形成数字化钻孔岩芯，永久保存，特别适合于无法取得实际岩芯的破碎带地层。

1)工程水文地质。观测钻孔中地质体的各种特征及细微构造，如地层岩性、岩石结构、断层、裂隙、夹层、岩溶等，编录地质柱状图。

2)矿产地质。观测矿体矿脉厚度、倾向和倾角，钻孔自身的倾向和倾角。

3)煤矿等矿山。观测和定量分析煤层等矿体走向、厚度、倾向、倾角，层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等。

4)混凝土。观察混凝土内空洞、裂隙、离析等缺陷的位置及程度。

5)管桩。观测桩内的各种异常和缺陷，定量分析接头质量及破碎、断裂、裂隙的长度、宽度及走向等。

6)地下管道。观察管道内溶物，定量分析管道裂隙及破碎、断裂位置、长度、宽度及走向等。

7)水并维修。检测并壁的裂隙、错位、井下落物、滤水管孔堵塞及流砂位置等情况。

8)孔斜测试。用于测试钻孔、管桩等被测对象的倾斜度测试。

七、灌注桩钢筋笼长度检测

利用钢筋笼与基桩之间的磁性差异，可根据实测磁场垂直分量曲线以及磁场垂直分量梯度曲线综合判别钢筋笼底部位置。

定位:根据实际工程现场选取测试孔的位置;

成孔:采用钻机对选取的位置进行钻孔，一般需要确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位。桩身内测试孔的垂直度偏差不宜大于0.5%，土层中测试孔垂直度偏差不宜大于1%;

放管:若测试孔周围存在软弱土层时，需要对测试孔中设置聚氯乙烯(PVC)管;

测试:利用钢筋笼长度检测仪器在现场进行检测;

记录:对现场测试的数据进行记录与保存;

封孔:测试完成后，对测试孔进行封孔处理，避免影响后期工程施工。

测试孔位罟的选择直接关系到探测成果的有效性，测试孔应满足以下要求，

1.在桩中成孔应尽量靠近桩中心，以确保测试孔不偏出桩外;

2.在桩侧成子,则应尽量靠近桩身目远离非受检桩，一般测子,位置与受检桩间的距离应不宜大千 1.0m :

3.测试孔深度大于设计钢筋笼底部的设计深度 3.0m以上。

钢筋笼底部是铁磁性物质(钢筋笼)与无磁性或弱磁性物质(素混凝十、岩十层)的界面。在其界面上实测磁场强度会有较大的变化，超过界面向下逐渐变为稳定的背景磁场，

1.根据实测深度-垂直分量(H-Z)曲线下端平滑稳定的Z值判定测区垂直分量背景值Z0。当垂直分量(Z)值相对背景场值明显变化时可判定有钢筋笼存在。

2.根据深度_垂直分量曲线和深度_垂直分量梯度(H-dZ/dh)曲线综合判定钢筋笼底端位罟，取H-7曲线底部垂直分量由小千背星磁场的机小值转成大干背景磁场的拐点，或者H-dZidh曲线底部最深的极值点对应的深度位置。