声波透射法与钻芯法在桩基检测中的应用

声波透射法与钻芯法在桩基检测中的应用

林俊奋

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广东省 广州市 510600

摘要：桩基工程建设属于隐蔽工程，施工会受到很多因素的影响，会加大桩基质量检测的难度。为此，应采用合理有效的技术措施进行桩基检测。声波透射法、钻芯法（包括预埋管钻芯法）是两种常用且有效的桩基检测技术。但想要保证桩基检测顺利完成，并保证桩基检测结果的准确性，需先了解和掌握不同检测方法的原理、优缺点，旨在为实际的桩基检测工作提供可靠的技术支持。

关键词：声波透射法；钻芯法；桩基检测

1 声波透射法

1.1 检测原理

采用声波透射法对桩基完整性进行检测的原理为：采用发射源在桩基中发出弹性脉冲波，同时用接收装置对这一脉冲波在桩基混凝土中传播的波动特征进行记录；如果桩基混凝土不连续或存在破损的界面，则在缺陷面上将产生一个波阻抗界面，在声波到达这个界面后，将发生反射与透射，导致实际接收到的能量显著减小；如果桩基混凝土中有严重缺陷，如孔洞、松散和蜂窝，则声波会发生散射与绕射；以声波在传播时能量发生的衰减与初至时间为依据，结合频率产生的变化与波形发生的畸变，确定测区中桩基混凝土密实度等技术参数。对不同检测面与高度对应的波特征进行测试记录，通过处理分析可以确定测区中桩基混凝土参考强度与内存缺陷。

桩基施工开始前，以桩径大小为依据埋设声测管，将其作为换能器主要通道。在实际测试过程中，将两根声测管作为一组，在水的耦合作用下，信号从其中一根声测管当中发出，在另外一根接收，并采用超声仪对相关技术参数进行测量和采集记录。测试过程中换能器从桩基的底部开始不断向上进行提升检测，直到遍布整个桩基的测试面。

1.2 优缺点

声波透射法的优点包括：具有较高的准确性，可对桩基混凝土是否完整进行整体检测，同时还能在很大程度上对桩基混凝土的实际强度进行反映。与钻芯法相比，不仅检测速度较快而且费用相对较低。

以某工程的1-8#桩基为例进行分析，其设计直径为1200mm，采用声波透射法对其进行检测。从检测的信号可以看出，该桩基的2.6～3.2m处有缺陷，后采用钻芯法)进行验证，发现该桩基的2.76～3.76m段无粗骨料，以浮浆为主，夹少量泥。

声波透射法的缺点包括：声测管容易发生堵塞，难以对桩基底部的沉渣与桩端持力层实际情况进行检测，而且桩基底部的实际情况较复杂，存在一些可能对检测结果造成影响的因素，需借助钻芯法等其他方法来验证该方法检测后得出的结果。根据相关检测经验，可能对桩底实际检测结果造成影响的因素包括：声测管的底部存在积水导致表面产生锈蚀，使声测管和混凝土的胶结变差；在声测管的底部，容易被泥浆所覆盖，也会使声测管和混凝土之间的胶结变差；对声测管进行的清洗不到位或不彻底，在声测管底部存在很多的沉积物。

以某工程的46#桩基为例进行分析，其设计直径为1600mm，将微风化岩层作为桩端持力层，采用声波透射法对其进行检测。从检测的信号可以看出，该桩基底部几乎每个剖面都存在明显的缺陷。但采用钻芯法进行验证后发现，桩基底部混凝土芯样保持连续，整体结构完好，胶结情况良好，侧面保持光滑，骨料的实际分布均匀，无明显缺陷，这在很大程度上说明之前进行的声波透射法检测受到了很多其他因素的干扰与影响。

2 钻芯法

2.1 检测原理

借助岩芯钻探技术在待检测桩基沿其长度方向进行芯样的钻取，并在桩端上钻取相应的岩土芯样，之后对这些芯样进行观察与测试，评价桩基的成桩质量。

2.2 优缺点

钻芯法的优点包括：可对桩基的完整性进行直观观察，并通过对芯样的抗压试验还可以确定桩基混凝土实际强度能否达到设计要求，此外也能对桩基底部的沉渣厚度与桩端持力层实际情况进行检测，可用于对其他检测方法所得结果的验证。

以某工程0-J1#桩基为例进行分析，其设计直径为1600mm，将微风化岩层作为桩端的持力层，先采用声波透射法进行检测，从检测结果可以看出该桩基的底部所有剖面都存在缺陷，采用钻芯法予以验证，发现该桩基的底部混凝土保持连续，整体结构完好，胶结良好，侧面保持光滑，骨料的实际分布均匀，无缺陷，说明采用声波透射法进行检测时受到了其他因素的干扰与影响，桩端支承于强风化花岗混合岩，不满足设计对持力层为微风化岩的要求。

钻芯法的缺点包括：检测速度相对较慢，且费用高昂，部分缺陷还无法发现，当采用该方法对桩基完整性进行检测判断时，存在以点带面和以偏概全的情况，另外，该方法属于有损检测，如果检测存在疑问，需再开一个孔实施检测，会对桩身结构造成破坏，对检测的场地还有一定条件要求。

3 预埋管钻芯法

3.1 检测原理

该方法的检测原理与钻芯法基本相同，通常使用直径为101mm的双管单动钻具，该方法和钻芯法最大的区别为始钻位置有所不同。对于钻芯法，主要是从桩基的表面开始钻孔，而对于预埋管钻芯法，则主要是从预埋管的底部开始钻孔。

3.2 预埋管埋设

3.2.1 埋设方法

采用直径不小于150mm且壁厚不小于4mm的钢管，将其埋设在与桩基底部相距1～2m的部位，对预埋管的下端进行封闭，对上端进行加盖，避免管中存在异物。各预埋管之间的连接部位应做到光滑过渡，预埋管的管口应比混凝土顶面至少高出100mm，在钢筋笼的内侧对预埋管进行布置，并采用合理可行的方法对预埋管进行固定，在浇筑混凝土之前，需向预埋管中注入清水。

3.2.2 埋设难点

由于钻具的长度可以达到2m，所以预埋管在埋设过程中必须保持垂直，如果垂直度不合格，将导致预埋管无法放到指定的位置。对此，施工中可在钢筋笼和预埋管的中间设置垫块，并按照2m的间隔距离焊接固定点，以此在保证预埋管壁厚的基础上提高预埋管刚度。针对直径较大的桩基，可适当增加预埋管的管径。埋设施工中，预埋管中不能存在异物，且要做好预埋管的上下端密封处理，使预埋管连接部位密实，避免产生漏浆等现象。

3.3 适用范围

预埋管钻芯法，主要适用于对预埋管底部以下混凝土强度及桩身完整性等的检查，并能确定桩基底部的沉渣厚度大小，最终对桩基底部的持力层进行鉴别与判定。

3.4 优点

在加设预埋管后，使钻芯法起钻点变为预埋管的底部，以此对桩基底部存在的缺陷进行验证，验证其他方法检测后所得结果是否真实。通过对这一方法的应用，能解决普通钻芯法很多缺陷问题，如声测管被堵后无法对桩身完整性进行评价等，也能解决采用声波透射法不能对桩底沉渣与持力层实际情况进行检测的问题，有效弥补传统钻芯法存在的各项缺点。

对于长度相对较大的桩基，在施工中难免存在偏差，当桩基长度和直径之比达到某个程度将导致钻进无法达到持力层。若按照最不利的情况进行考虑，则偏差值等于桩长的15%，若按照最有利的情况进行考虑，则偏差值等于桩长的0.5%。如果实际偏差值等于桩径的一半，则会使钻芯孔完全偏出桩外。可见，在这种情况下采用钻芯法能否进入到桩底部无法得到保障，而采用预埋管钻芯法则能有效解决这一实际问题。与传统的钻芯法相比，预埋管钻芯法具有更高的检测效率，则成本更低，值得推广应用。

4 结语

综上所述，无论是声波透射法还是钻芯法，都能在桩基检测过程中使用，尤其是预埋管钻芯法，能有效弥补传统钻芯法存在的不足和缺点，有效克服采用声波透射法进行检测时存在的问题，充分发挥出不同检测方法具有的优势特点，能系统、准确且全面地对桩基质量进行评价，加快检测速度，缩短检测周期，增加经济效益，表现出良好的应用前景。

参考文献

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