超聲波法檢測(cè)橋梁樁基混凝土缺陷的分析及處治

余江

【摘要】近年來，灌注樁施工的技術(shù)水平、機(jī)械設(shè)備、操作人員的操作熟練程度、管理水平以及各種施工程序之間的銜接都有了很大的進(jìn)步。然而，根據(jù)近年來鉆孔灌注樁的超聲透射檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，在檢測(cè)的鉆孔灌注樁中，約有10%存在缺陷，在地質(zhì)條件惡劣的情況下，鉆孔灌注樁的缺陷更大。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程;樁基礎(chǔ);質(zhì)量判定;缺陷處治

樁基在橋梁建設(shè)中由于其隱蔽性，在工作后的檢測(cè)中一般采用無損檢測(cè)，而超聲波檢測(cè)則是常用的檢測(cè)手段。試驗(yàn)結(jié)果可分為I類、II類、III類等，其中III類屬于不合格樁，但經(jīng)過處理后仍可使用。只有準(zhǔn)確確定類樁缺陷產(chǎn)生的原因、位置和分布，才能進(jìn)行科學(xué)的處理。

1、橋梁樁基混凝土施工中常見的缺陷

橋梁樁基是橋梁承載的重要基礎(chǔ)。通過橋梁樁基，橋面荷載可以傳遞到堅(jiān)硬的地下巖土中。橋梁樁基的過程中從垂直和水平荷載的主要承擔(dān)，一個(gè)垂直荷載大，完成橋梁樁基礎(chǔ)施工和檢測(cè)對(duì)提高橋梁施工的質(zhì)量具有非常重要的意義，特別是在橋梁樁基礎(chǔ)施工在軟土地基上，橋梁樁基施工需要進(jìn)行加固，以滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下各類橋梁樁基的要求。橋梁樁基應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式有混凝土樁基礎(chǔ)、鋼板樁基礎(chǔ)、PCC樁基礎(chǔ)等。由于諸多因素的影響，橋梁樁基施工中較為常見的缺陷主要有以下幾種：橋梁樁基直徑、樁身狹窄的現(xiàn)象、橋梁樁基鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的泥沙問題、橋梁樁基混凝土施工中的離析問題以及帶來的混凝土攪拌懸吊問題等引起的集料不均勻等。由于橋梁樁基混凝土施工工藝復(fù)雜，受各種因素的影響，橋梁樁基混凝土施工容易出現(xiàn)各種缺陷或隱患，影響橋梁樁基混凝土的施工質(zhì)量。

2、案例分析

2.1工程實(shí)例1

（1）試驗(yàn)條件。某高速上有座橋，跨越水庫灌溉渠和兩臺(tái)機(jī)耕路，位于平原丘陵和丘陵之間，主要是稻田。整體地形由南向北傾斜，地面高程范圍為4m～45m，跨越一條河流。灘槽形狀明顯，灘槽寬度在10–20m之間。實(shí)測(cè)河段流速快，沖刷效果明顯，水深1m～2m，河面寬度10m。河兩岸為草地、河灘、低洼農(nóng)田，自南向北流經(jīng)該橋，交角約130°。這條河比較彎曲，橋下有缺口。在線路上游0.6km處，波束為10+3×20+10mT，交角為90°。橋梁總長(zhǎng)度為86m，樁基為直徑1.5m的混凝土樁。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和沿線地質(zhì)調(diào)查分析，路線走廊地帶位于華南褶皺體系的清江盆地邊緣。該地帶為背斜構(gòu)造，橋位于背斜的西翼。背斜軸線走向?yàn)闁|北走向，主要由前震旦紀(jì)地層組成，傾角40°～60°。東、西翼主要由第三系地層組成，產(chǎn)狀較平，范圍為10°～20°。兩翼偶見震旦系和侏羅系地層。2017年10月，對(duì)該橋在4#-0#對(duì)橋梁樁基進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)：在距樁頂7m-8.4m處發(fā)現(xiàn)異常。在發(fā)現(xiàn)問題之后，對(duì)缺陷位置進(jìn)行了加密測(cè)試。經(jīng)過加密檢測(cè)和分析，確定缺陷主要集中在C管附近。（2）分析和處理情況。缺陷原因分析：一是地質(zhì)條件相對(duì)較差。在澆筑混凝土過程中，由于墻體防護(hù)效果差，局部孔洞坍塌，造成局部缺陷;二是在管道吊裝過程中控制不到位，影響了當(dāng)?shù)鼗炷临|(zhì)量。對(duì)于此類缺陷，建議在澆注前清除所有缺陷零件。目前，灌漿是樁基缺陷處理的常用方法，但灌漿效果難以保證，經(jīng)過比較和選擇，決定采用套管法。處理后對(duì)樁進(jìn)行復(fù)測(cè)，基本滿足要求。

2.2工程實(shí)例2

（1）測(cè)試情況。某高速公路高架橋位于某村莊的東北側(cè)。大橋長(zhǎng)278m，寬2×10.9m。上部結(jié)構(gòu)為9m～30m預(yù)制t型梁。橋區(qū)位于變質(zhì)巖區(qū)。大部分山脈都是植被茂盛的狹長(zhǎng)地帶，地面海拔在123m～167m之間。根據(jù)測(cè)繪和鉆探調(diào)查資料，橋區(qū)地層結(jié)構(gòu)由第四紀(jì)全更新世人工堆填區(qū)、中更新世第四紀(jì)殘坡沉積區(qū)、元古界前震旦系雙橋上組自上而下組成。從上到下的地層類型為平填、粉砂質(zhì)粘土、全風(fēng)化板巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖和中風(fēng)化板巖。擬建的路線帶位于華夏板塊華南造山系的信（江）錢（壙）地。這一時(shí)期經(jīng)歷了燕山期的構(gòu)造作用，主要表現(xiàn)為斷塊的差異升降和地殼的盆地遷移。同時(shí)，由于褶皺作用，地下水位約為132m。2017年8月，對(duì)橋梁9#平臺(tái)樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)9#～0#與樁頂6.0m～6.5m之間存在異常。為了找出缺陷產(chǎn)生的原因，在樁基B管附近取心進(jìn)行驗(yàn)證。（2）分析和處理情況。缺陷原因分析：根據(jù)取芯驗(yàn)證的結(jié)果，主要材料缺陷部位由混凝土石塊，這表明在澆注混凝土的過程中，導(dǎo)管缺陷部位的速度過快，混凝土分離，石頭和水泥漿不完全鞏固，和錯(cuò)誤出現(xiàn)在中間。針對(duì)此類缺陷，建議先將缺陷部分全部清除，然后將樁與鑄件連接。經(jīng)擴(kuò)樁處理后，對(duì)樁進(jìn)行復(fù)測(cè)基本滿足要求。

2.3工程實(shí)例3

（1）測(cè)試用例。2017年9月，在工程算例2中對(duì)同一橋梁4號(hào)墩樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁頂4#～0#距樁頂0m～1.5m處存在異常。（2）缺陷分析與處理分析：根據(jù)施工記錄，在澆筑混凝土過程中，由于下大雨，導(dǎo)致罐車無法進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。后期，由于樁頭澆筑時(shí)混凝土不足，導(dǎo)致上部混凝土含有泥漿，整個(gè)樁基的截面質(zhì)量較差。針對(duì)此類缺陷，建議先將缺陷部分全部清除，然后將樁與鑄件連接。接樁后，再進(jìn)行一次試樁質(zhì)量達(dá)到要求。

3、在應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)橋梁樁基混凝土?xí)r，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

（1）聲學(xué)測(cè)量管埋時(shí)，它是必要的，以確保之間的相對(duì)平行對(duì)稱聲學(xué)測(cè)量管道、同步和聲學(xué)探測(cè)頭可以自由伸展的聲學(xué)測(cè)量管。（2）橋梁樁基混凝土超聲波檢測(cè)應(yīng)在橋梁樁基混凝土施工完成4周后進(jìn)行。試驗(yàn)過程中，應(yīng)先將樁頭挖出并在樁頭處破碎，測(cè)量前應(yīng)先將表面磨平。必要時(shí)，在樁頭表面鋪設(shè)水泥砂漿找平試驗(yàn)面。打樁時(shí)應(yīng)注意防止雜質(zhì)進(jìn)入聲管。（3）測(cè)音管應(yīng)牢固地系在鋼條上，埋設(shè)時(shí)不得焊接在鋼條上。管子與主鋼條通過點(diǎn)焊連接。管子的厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。（4）采集的超聲波數(shù)據(jù)應(yīng)清晰準(zhǔn)確，檢測(cè)前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，以保證發(fā)射波形清晰，聲音準(zhǔn)確。（5）超聲波技術(shù)在橋梁樁基混凝土檢測(cè)中的應(yīng)用，需要考慮疊加波對(duì)檢測(cè)的不利影響，以保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

結(jié)語：

總之，超聲檢測(cè)基樁完井已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但缺陷樁缺陷的性質(zhì)和范圍還需要進(jìn)一步的分析和研究。通過加密檢測(cè)，可以判斷缺陷的位置和大小，分析缺陷的性質(zhì)，指導(dǎo)缺陷樁的處理，為類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王軍.關(guān)于超聲波法檢測(cè)橋梁樁基混凝土缺陷的分析及處治，2019.

[2]張坤.利用超聲波檢測(cè)技術(shù)分析樁基質(zhì)量缺陷及防治措施，2018.