超声波检测灌注桩混凝土质量缺陷及缺陷处理流程解析

在厦门地区结合厦门的实际情况开展了超声波法检测大直径灌注桩混凝土质量的应用研究，在大量试验的基础上建立了超声声速-混凝土抗压强度相关曲线（测强曲线），进行了模拟缺陷试验研究，并总结出超声声速、幅度与混凝土质量的相互关系、经工程检测验证及结合高压注降技术对缺陷进行处理，成效显著。

01 工程检测实例

某工程设计为高档商场、高级写字楼和公寓，主楼28层（96. 8m），裙楼四层，地下两层。桩基础采用钻孔灌注桩，设计桩径主楼为1. 0m，裙楼为0.8m。该工程自1993年6月开始6根试验桩（桩径1.0m）施工，至1994年12月裙楼74根工程桩完工，在此期间我们先后对该工程试验桩和59根工程桩进行了超声波检测。

1、检测数据处理与质量判断

采用声速与波幅的定量判据，结合首波宽（频率）等数值，综合评判桩的完整性。

（1）计算混凝土声速平均值μv及声速标准差σv ，声速判据取Vp= μv + 2σ。

（2）波幅以衰减器的衰减量q（dB）表示，计算其平均值μq，波幅判据取qb = μq - 9（dB）。该判据在<基桩低应变动力检测规程>中波幅判据的基础上作了3dB的经验性放宽。

（3）综合以上判据，结合波形及首波宽的变化，根据模拟缺陷试验研究结果推断缺陷性质并由细测确定缺陷的大小和分布。

（4）绘制“声速，幅度-深度”曲线供直观分析参考。由测试声速值等参数根据测强曲线推定桩身混凝土强度。

2、检测结果及验证

对该工程试验桩与裙楼工程桩的检测、发现桩身，特别是桩底，混凝土不同程度存在蜂窝性跑浆、离折与沉渣等缺陷，有些桩底缺陷严重，反映出钻孔灌注桩成桩过程桩底为薄弱环节。表1列出S1、S2、S6试验桩经超声波检测后进行单桩静荷载试桩的结果。由表中数值可看出不同严重程度的缺陷对桩承载力的影响。

试验桩单桩设计荷载6000KN，实际加荷13000KN。表2为15#、26#工程桩钻芯检测与超声波检测的结果对比，虽然两种方法检测的龄期不同，但混凝土强度检测结果的相对误差仅为5%。

3、实际检测应用中的经验和教训

（1）超声波测桩灵敏度高，对缺陷定位、定量较准确，但定性误差较大。如上述工程15#桩超声波检测推断的缺陷性质有误差（详见表2），再如另一工程27 #桩超声波检测发现深2.3~ 3.0m混凝土强度低，推断有夹泥缺陷，经开挖检查，发现该部位混凝土敲打松散、粘结不良。

因此，超声波检测应针对其本身的特点，综合了解施工及地质状况，并注意总结不同类型的缺陷对接收波形产生的不同变化，以便较准确地推断缺陷的类型。.

（2）应加强设计部门、建设单位、施工单位与检测部门的联系，以保证检测管的安装、埋设等符合检测的要求，降低非系统误差。

（3）由声速值依据测强曲线推定混凝土强度时，应考虑混凝土含水量与测距对声速的影响，对测得的声速值进行修正。

02 桩底缺陷注浆补强

鉴于钻孔灌注桩成桩过程桩底易产生沉渣及其它缺陷的情况，虽经不同检测技术可以不同程度地推定缺陷的大小和性质，但尚缺乏经济有效的补教措施。

超声波法检测因需埋设检测管，故可以利用检测管怍为通道（注浆管和回浆管），采用注浆的方式，对有缺陷的桩底和桩身周围软弱地层进行补强加固；即利用渗入性灌浆理论，使水泥浆液在高压作用下，克服各种阻力渗入桩底缺陷和地层的孔隙、裂隙中，与桩底缺陷和地层介质的颗粒混合固结，以改善桩身和地基的物理力学性能，起到软基础加固作用。

1、注浆施工简要工艺流程

高压清水洗管至两管相通→高压注浆置换清水至水泥浆液由回浆管溢出，封盖回浆管→再次高压注浆，稳压约30分钟→卸压，注浆完毕。

2、注浆效果

上述工程已完工的试验桩及工程桩逐根进行了注浆处理：注浆压力1~ 3MPa，浆液水灰比0.5~1: 1，总耗浆量约105880升。工程注浆结束后，随机抽取了S5试验桩及54#工程桩进行单桩静荷载试桩，其试验结果见表3。由表3和表1试桩结果对比可看出，经高压注浆处理，桩底缺陷和沉渣得到有效补强加固，桩的承载力显著提高。设计部门因此已将主楼桩由原设计直径1.0m减小为0.8m。

03 结语

1、超声波法检测灌注桩混凝土质量，能较准确、全面地提供桩身混凝土质量情况和推定混凝土强度。

2、利用超声波检测管对桩底缺陷进行高压注浆处理，能有效补强加固桩底缺陷与桩端地层强度，显著提高单桩竖向承载力。

3、超声波检测灌注桩混凝土质量，可集检测与补强加固于一体，从长远经济效益与社会效益来看，可谓“以芝麻换西瓜"，开辟了一条检测评价灌注桩施工质量、保证桩基础安全可靠的有效途径，有推广应用价值。

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