混凝土灌注桩的常见缺陷性质与声学参数关系的探讨

混凝土灌注桩的常见缺陷性质与声学参数关系的探讨

摘要：施工现场对地层及其它施工环境要求比较高，以及为了降低噪声，防止扰民，常选用灌注桩作为基础，该桩型既可以作为一种地基处理方法也可以作为桩基的一种形式。但是灌注桩成桩的工艺相对复杂，质量的稳定性相对较差，在成桩完成后需要对其进行检测。

关键词：灌注柱；声波透射法；声学参数

由于灌注桩的施工是在现场浇筑混凝土，面临施工条件多变，土层中压力的变化，而且浇筑的部分基本位于地下，导致灌注桩混凝土施工隐蔽性强，混凝土硬化及成型条件比较差，更容易产生一些桩身缺陷，如空洞、裂缝、夹杂物、局部疏松、缩颈，这些缺陷会影响建筑物的安全性与耐久性。因此在灌注桩施工完成后要采取必要的检测方法以保证灌注桩的施工质量。

当前灌注桩的检测方法主要有：钻芯法、低应变动力测桩法、高应变动力测桩法、声波透射法。其中声波透射法相对于其他方法有如下优点：检测全面细致、速度快、发射和接收声波的探头在声测管内沿全桩长范围内扫描，检测范围可以覆盖全桩长。通过最近开发的声波层析成像技术可以实现立体化的判别，该技术可以得出整个断面声波波速的分布图像，可以清晰直观的反映灌注桩的质量和内部缺陷，作为一种新兴的检测技术，可以预见在将来必将得到快速发展。

就地灌注桩是用施工机械或人力直接在地基土上用钻孔、冲孔、或挖孔的方式成孔，就地浇筑混凝土而成的桩。按照成孔方式不同可以分为钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩。如果对施工工艺不加严格控制，对本身就比较复杂的地下隐蔽工程来说，成桩过程中总会出现一些桩身质量缺陷，而这些质量缺陷可以用声波透射法进行检测做出基本判断。

声波透射法的基本原理是：在基桩成孔后，灌注混凝土之前，在制作的钢筋笼上绑扎或焊接声测管，并保证声测管的平行，使声波发射和接收换能器可以沿声测管顺利地的上下通行，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波榆测仪逐点检测声波穿透桩身各截面的声学参数，然后对这些数据进行处理分析和判别，确定桩身混凝土缺陷的范围、位置和程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身混凝土完整性等级。

灌注桩桩身缺陷会引起声学参数的异常变化，但是不同类型的缺陷声学变化特征也不同，虽然目前还难以根据声学参数的变化对桩身缺陷做出明确无误的判断，但是通过实践与现场验证还是总结出了如下一些基本规律。

桩底沉渣：沉渣是松散介质，它本身的声速很低，对声波的衰减也相当剧烈，声波一旦遇到沉渣，声速和振幅均剧烈下降，通常在桩底出现这种情况多是由沉渣引起的。

桩身夹泥：由于在浇筑过程中导管提升不当，拔管速度过快，特别是在饱和淤泥或流塑状态淤泥质软土中成桩时，控制好拔管速度非常重要。若在桩身就是断桩或缩颈，若在桩顶就是桩顶标高不够。它的特点也是声速和振幅明显下降，只不过出现在桩身时往往是突变，出现在桩顶时缓变。

桩身离析：水下浇筑混凝土时，如果混凝土搅拌不均匀、水灰比过大或导管漏水均会产生离析现象。若是挖孔桩出现各断面均测值异常的层状缺陷则是因为施工中的事故引起的疏松层或桩孔下部排水不净或混凝土浇筑后出水，混凝土被稀释所致。

孔壁坍塌或泥团：在地下水渗流严重的地区，孔壁很容易坍塌，土体容易丧失稳定性而塌落。该情况声速与振幅均下降，但下降多少视缺陷情况而定。如果是局部的泥团，并未包裹声测管，则下降的程度并不是很大；如果泥团包裹声测管，则下降的程度较大，特别是振幅的下降更为剧烈。

混凝土离析：混凝土浇筑时，施工方法不当会造成混凝土离析，造成在桩身某处粗骨料大量堆积，而邻近部位出现浆多骨料少的情况。粗骨料多的地方，由于粗骨料多，而粗骨料本身波速就比较高，往往造成这些部位声速值并不低，有时反而有所提高。但是由于粗骨料多，声学界面多，对声波的反射、散射加剧，接收信号削弱，于是波幅下降。至于粗骨料少而砂浆多的地方则正好相反：由于该处砂浆多，粗骨料少，测得的波速下降，但振幅值不但不下降，有时还会高于附近值。这虽然是由于粗骨料少，则声波被反射、散射少的缘故。应采用波数和振幅两个参数进行综合的分析判断。wWw.LWlm.cOM

混凝土气泡密集：在灌注桩上部桩身有时会因为混凝土浇筑提管过快有大量空气封在混凝土内。虽不一定造成孔洞，但可能形成大量气泡分布在混凝土内，使混凝土质量有所下降。这种混凝土内的分散气泡不会使波速明显降低，但却使声波能量明显衰减，接受波能量明显下降，这是这类缺陷的特征。

本文对声波透射法的基本原理以及混凝土灌注桩的常见缺陷性质与声学参数关系进行了探讨，归纳总结了灌注桩施工不良产生的一些质量缺陷，及基本正确的声波透射法的检测规律，在实践中可以根据该检测规律对灌注桩检测工作做出基本正确的指导。