超聲波法檢測橋梁樁基混凝土缺陷的分析及處治

余江

【摘要】近年來，灌注樁施工的技術水平、機械設備、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步。然而，根據近年來鉆孔灌注樁的超聲透射檢測統計，在檢測的鉆孔灌注樁中，約有10%存在缺陷，在地質條件惡劣的情況下，鉆孔灌注樁的缺陷更大。

【關鍵詞】橋梁工程;樁基礎;質量判定;缺陷處治

樁基在橋梁建設中由于其隱蔽性，在工作后的檢測中一般采用無損檢測，而超聲波檢測則是常用的檢測手段。試驗結果可分為I類、II類、III類等，其中III類屬于不合格樁，但經過處理后仍可使用。只有準確確定類樁缺陷產生的原因、位置和分布，才能進行科學的處理。

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。通過橋梁樁基，橋面荷載可以傳遞到堅硬的地下巖土中。橋梁樁基的過程中從垂直和水平荷載的主要承擔，一個垂直荷載大，完成橋梁樁基礎施工和檢測對提高橋梁施工的質量具有非常重要的意義，特別是在橋梁樁基礎施工在軟土地基上，橋梁樁基施工需要進行加固，以滿足復雜地質條件下各類橋梁樁基的要求。橋梁樁基應用的結構形式有混凝土樁基礎、鋼板樁基礎、PCC樁基礎等。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、樁身狹窄的現象、橋梁樁基鋼筋混凝土結構的泥沙問題、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雜，受各種因素的影響，橋梁樁基混凝土施工容易出現各種缺陷或隱患，影響橋梁樁基混凝土的施工質量。

2、案例分析

2.1工程實例1

（1）試驗條件。某高速上有座橋，跨越水庫灌溉渠和兩臺機耕路，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。實測河段流速快，沖刷效果明顯，水深1m～2m，河面寬度10m。河兩岸為草地、河灘、低洼農田，自南向北流經該橋，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°。橋梁總長度為86m，樁基為直徑1.5m的混凝土樁。根據區域地質資料和沿線地質調查分析，路線走廊地帶位于華南褶皺體系的清江盆地邊緣。該地帶為背斜構造，橋位于背斜的西翼。背斜軸線走向為東北走向，主要由前震旦紀地層組成，傾角40°～60°。東、西翼主要由第三系地層組成，產狀較平，范圍為10°～20°。兩翼偶見震旦系和侏羅系地層。2017年10月，對該橋在4#-0#對橋梁樁基進行測試時，發現：在距樁頂7m-8.4m處發現異常。在發現問題之后，對缺陷位置進行了加密測試。經過加密檢測和分析，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：一是地質條件相對較差。在澆筑混凝土過程中，由于墻體防護效果差，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，影響了當地混凝土質量。對于此類缺陷，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，經過比較和選擇，決定采用套管法。處理后對樁進行復測，基本滿足要求。

2.2工程實例2

（1）測試情況。某高速公路高架橋位于某村莊的東北側。大橋長278m，寬2×10.9m。上部結構為9m～30m預制t型梁。橋區位于變質巖區。大部分山脈都是植被茂盛的狹長地帶，地面海拔在123m～167m之間。根據測繪和鉆探調查資料，橋區地層結構由第四紀全更新世人工堆填區、中更新世第四紀殘坡沉積區、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、粉砂質粘土、全風化板巖、強風化板巖和中風化板巖。擬建的路線帶位于華夏板塊華南造山系的信（江）錢（壙）地。這一時期經歷了燕山期的構造作用，主要表現為斷塊的差異升降和地殼的盆地遷移。同時，由于褶皺作用，地下水位約為132m。2017年8月，對橋梁9#平臺樁基進行檢測時，發現9#～0#與樁頂6.0m～6.5m之間存在異常。為了找出缺陷產生的原因，在樁基B管附近取心進行驗證。（2）分析和處理情況。缺陷原因分析：根據取芯驗證的結果，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，和錯誤出現在中間。針對此類缺陷，建議先將缺陷部分全部清除，然后將樁與鑄件連接。經擴樁處理后，對樁進行復測基本滿足要求。

2.3工程實例3

（1）測試用例。2017年9月，在工程算例2中對同一橋梁4號墩樁基進行檢測時，發現樁頂4#～0#距樁頂0m～1.5m處存在異常。（2）缺陷分析與處理分析：根據施工記錄，在澆筑混凝土過程中，由于下大雨，導致罐車無法進入施工現場。后期，由于樁頭澆筑時混凝土不足，導致上部混凝土含有泥漿，整個樁基的截面質量較差。針對此類缺陷，建議先將缺陷部分全部清除，然后將樁與鑄件連接。接樁后，再進行一次試樁質量達到要求。

3、在應用超聲波檢測技術檢測橋梁樁基混凝土時，應注意以下幾點

（1）聲學測量管埋時，它是必要的，以確保之間的相對平行對稱聲學測量管道、同步和聲學探測頭可以自由伸展的聲學測量管。（2）橋梁樁基混凝土超聲波檢測應在橋梁樁基混凝土施工完成4周后進行。試驗過程中，應先將樁頭挖出并在樁頭處破碎，測量前應先將表面磨平。必要時，在樁頭表面鋪設水泥砂漿找平試驗面。打樁時應注意防止雜質進入聲管。（3）測音管應牢固地系在鋼條上，埋設時不得焊接在鋼條上。管子與主鋼條通過點焊連接。管子的厚度應滿足設計要求。（4）采集的超聲波數據應清晰準確，檢測前應進行嚴格的校準實驗，以保證發射波形清晰，聲音準確。（5）超聲波技術在橋梁樁基混凝土檢測中的應用，需要考慮疊加波對檢測的不利影響，以保證檢測的準確性。

結語：

總之，超聲檢測基樁完井已經成為一項成熟的技術，但缺陷樁缺陷的性質和范圍還需要進一步的分析和研究。通過加密檢測，可以判斷缺陷的位置和大小，分析缺陷的性質，指導缺陷樁的處理，為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1]王軍.關于超聲波法檢測橋梁樁基混凝土缺陷的分析及處治，2019.

[2]張坤.利用超聲波檢測技術分析樁基質量缺陷及防治措施，2018.