成孔质量检测方法优化

灌注桩的成孔质量检测应包括孔深、孔径、桩孔倾斜度及沉淀厚度,常用的测量方法主要包括接触式测量和超声波测量两种方法。 当采用超声波法检测成孔质量时,由于超声波探头的封装方式造成声波发射面外侧一定距离存在反射盲区,因此存在最小被测孔径的限制;由于泥浆的性能直接影响超声波的传播性能,检测时孔内泥浆性能可参考《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011)的相关指标,根据一般工程经验泥浆比重控制在1.03 ~1.15,含砂率小于4%,且待泥浆中气泡消散后检测。

1)试验仪器

①专业测量绳:宜采用金属材质,最大量程不宜小于测量孔深的1.2 倍,最小刻度不应大于10 mm,端部垂球宜为平底圆锥体,质量不应小于1 kg。

②接触式孔径仪:孔径仪必须满足被测孔径小于1.2 m 时,孔径测量允许误差±15 mm;被测孔径不小于1.2 m 时,孔径测量允许误差±25 mm,且孔深测量精度应不低于0.3%。

③专用测斜仪必须满足表13.21 所示技术要求。

表13.21　专用测斜仪技术要求

④超声波法桩孔测量仪:孔径测量精度应不低于0. 2%,且孔深测量精度应不低于0.3%。

2)准备工作

①测量前应记录孔位编号、成孔中心位置、孔口高程、设计孔深、孔径。

②计算孔深起算面高程。

3)试验方法

(1)孔径测量

当采用接触式孔径测量仪时,按以下步骤进行:

①接触式孔径仪安置于孔口上方,保持检测过程中仪器位置固定,探头对准成孔中心,偏差值不宜大于10 mm。

②检查自动记录仪与探头的同步关系,确定桩孔深度起算面与记录起始位置关系。

③孔径检测自孔底向孔口连续进行,测点距不宜大于500 mm。 在孔径检测可疑测点周围,应加密测点进行复测,进一步确定桩径变化位置及范围。

④检测过程中探头应匀速提升,速度不应大于10 m/min。 在孔径变化较大处,应降低探头提升速度。

⑤检测结束时,测量探头与成孔中心位置偏差,大于起始偏差5 mm 时应重新进行检测。

采用超声波法桩孔检测仪时,按以下步骤进行:

①测量应在清孔完成后,且孔中泥浆气泡基本消散后进行。

②超声波法检测时,孔内泥浆性能应满足施工规范要求的指标。

③超声波法桩孔检测仪安置于孔口上方,检测过程中应保持仪器位置固定,探头对准成孔中心,偏差值不宜大于10 mm。

④检测开始前设定仪器参数、检查自动记录仪与探头的同步关系。

⑤孔径检测连续进行,测点距不宜大于500 mm。 在孔径检测可疑测点周围,应加密测点进行复测,进一步确定桩径变化位置及范围。

⑥检测中探头应匀速下沉,速度应不大于12 m/min。

⑦检测结束时,提升探头至孔口,测量探头与成孔中心位置偏差,大于起始偏差5 mm 时应重新进行检测。

⑧超声波法孔径测量应正交两方向检测,且宜标明检测剖面与桥梁实际走向x-x′、y-y′的方位关系。

(2)孔深测量

孔深测量应在成孔清孔完毕,孔中泥浆内气泡基本消散后进行。

采用专用测量绳进行孔深测量时,应注意以下两点:

①测量绳距孔壁100 ~200 mm,垂球应缓慢沉入孔内。 接触孔底时,轻轻拉起垂球并放下,判断孔底位置。

②孔深测量每孔沿孔壁间隔布置不应少于3 个测点,取其最小值为测量孔深。

采用接触式孔径仪、超声波法桩孔检测仪测量孔深的测试技术同“(1)孔径测量”一致。

(3)桩孔倾斜度测量

当采用接触式测斜仪检测桩孔倾斜度时,采用顶角测量方法连续多点测量顶角及方位角,测试步骤同采用接触式孔径仪测量孔径。

采用超声波法检测桩孔倾斜度时,测试步骤同采用超声波法桩孔检测仪测量孔径。

桩孔倾斜度测试过程中,可在触底后根据吊索的张紧程度,稍稍提起一点探头,以避免探头触底偏斜造成的不必要的倾斜度测量误差。

(4)孔底沉淀层厚度测量

孔底沉淀厚度测试应在桩身混凝土灌注之前进行,通过测量实际成孔深度与钻进深度差值确定。 沉淀厚度测量不应小于2 次,取两次平均值为最终检测结果。

4)数据处理

(1)孔径计算

采用接触式孔径仪测量时,测量数据应记录设计孔径基准线、基准零线及同步记录深度标记,并且任一深度截面的孔径d 应按下式计算:

(www.xing528.com)

式中　d ——孔径,m;

——桩孔起始孔径,m;

k——仪器常数,m/Ω;

ΔV ——信号电位差,V;

I——恒定电流源电流,A。

采用超声波桩孔检测仪测量时,测量数据应标记检测时间、设计孔径、检测方向及孔底深度,记录任一深度截面的孔径,并且任一深度截面的孔径d 应按下式计算:

式中　c——超声波在泥浆介质中传播的速度,m/s;

d0——标定间距,m;

d——两方向相反换能器的发射(接收)面之间的距离,m;

d′——两方向相反换能器的发射(接收)面之间的距离,m;

t1、t2——对称探头的实测声时,s。

使用自动测量两互相垂直方向距离的超声波法桩孔检测仪时,任一深度截面的孔径d 应按下式计算:

式中　l1,l2,l3,l4——探头中心距孔壁的距离,其中1、2 与3、4 互相垂直,如图13.4 所示。

图13.4　孔径计算示意图

(2)桩孔倾斜度计算

采用接触式孔径仪测量时,桩孔倾斜度应按下式计算:

式中　K ——桩孔倾斜度,%;

Δe——桩孔偏心距,m;

L——实测桩孔深度,m;

φ——测斜探头或扶正器外径,m;

hi——第i 段测点距,m;

n——测点数;

θi——第i 测点实测顶角,(°)。

采用超声波法测量桩孔倾斜度时,桩孔倾斜度应按下式计算:

图13.5　桩孔偏心距计算示意图

式中　e1——桩孔底面偏心距,m,如图13.5 所示;

e0——桩孔孔口偏心距,m;

L——实测桩孔深度,m。

(3)沉淀厚度计算

沉淀厚度应按下式计算:

式中　ΔL——沉淀厚度,m;

L′——实际钻进深度,m;

L——实测桩孔深度,m。

5)报告

检测报告应包括下列内容:设计相关要求,工程地质概况,被检桩的桩位图、桩型、混凝土强度等级、截面尺寸、桩长、桩号、桩位、桩顶高程、检测目的、检测依据、检测数量、成(沉)桩日期、检测日期、检测方法、检测仪器设备、被检桩的检测数据、实测与计算分析曲线和汇总结果,检测结论,按设计要求及相关标准评判成孔质量;附图、附表:包括孔位平面布置图、每桩孔的测试记录图和现场检测记录表及典型地质柱状图等。