灌注桩超声波成孔质量检测

1、引言

钻孔灌注桩是桥梁等结构较为常用的基础形式，对应的施工有钻孔、冲击成孔、冲抓成孔等。由于钻孔施工时往往采用泥浆护壁，如果施工时泥浆原料不合适、地质条件复杂或施工人员操作不当等，容易导致泥浆性能指标达不到规范要求，从而施工过程中出现塌孔、扩径、缩径、孔底沉渣厚度等缺陷，进而导致桩基出现各种各样的质量问题，因此有必要在成孔后灌注混凝土前对成孔质量进行检测，减少桩基安全隐患。

2、检测标准及内容

成孔检测的主要规范、标准包括《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011、《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002以及江苏、天津等地的地方标准，如《钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽检测技术规程》。

成孔质量检验内容包括孔的中心位置、孔径、倾斜度、孔深、沉淀厚度、清孔后泥浆指标。其中清孔后泥浆指标包含相对密度、黏度、含砂率、胶体率四个参数，且仅限大直径桩或由特定要求的钻孔桩才进行测试。

3、检测方法及原理

由于孔的中心位置、清孔后泥浆指标检测方法较为简单，故不做细述，本文重点介绍孔径、倾斜度、孔深、沉淀厚度的检测方法及原理。

(1)测试原理及仪器设备

超声波孔壁测试仪，主要包含主机和绞车两个部分。现场检测时，利用绞车将探头放人孔内，依靠自重保持测试探头处于铅垂位置。测试时，超声振荡器产生一定频率的电脉冲，经放大后由发射换能器转换为声波，通过泥浆向孔壁方向传播，由于泥浆与孔壁的声阻抗有较大差异，声波到达孔壁后绝大部分被反射回来，经接收换能器接收。声波从发送到接收的时间，即为声波在孔内泥浆中的传播时间。由于超声波在泥浆介质中传播速度V是恒定的，假设超声波的探头至孔壁的距离为L，实测声波发射至接收的时间差为t，则按距离L=V·t／2。

声波探头中的四组换能器一般十字交叉布置，故可以探测孔内某高程测点两个方向相反的探头与孔壁之间的距离，进行连续测试，即可得到该钻孔两个方向孔壁的剖面变化图。如此改变测点高度，就可获得整个钻孔在该断面测点剖面变化图。当绞车在测试时始终保持吊点不变且钢丝绳垂直，即可通过钻孔孔壁剖面图得到钻孔的垂直度。实际钻孔孔深减去实测孔深值即得到沉淀厚度。超声波测试原理图1所示，声波法检测孔径和垂直度的实测成果如图2所示。检测仪器如图3、4所示。