宜昌港云池港区水工码头桩基的质量检测与控制

通过常规声波测试和超声波成像技术这2种测试方法在宜昌港云池港区水工码头桩基检测中的比较运用,得出超声波成像技术在反映混凝土的密实度上具有较高的灵敏度,特别是在缺陷的准确定位上具有明显的优越性.

宜昌港是全国28个主要内河港口之一,是长江黄金水道承上启下的重要枢纽.云池港区作为宜昌港的重要组成部分,是“十一五”期间全市重点基础设施项目.规划的云池深水港区将按照现代物流中心和综合性枢纽港区的要求建设.建港岸线总长3500米,水陆交通十分便利.拟建码头处河势稳定、岸线顺直、水深良好,水文地质条件良好.

云池深水港项目一次规划,分步建设.远期规划建设吞吐能力为40万标箱的集装箱码头,在功能上兼顾件杂货和化工油品的运输.总投资12亿元,工程分三期建设.这次开工的是一期工程,投资3.45亿元,共两个泊位.同时规划在云池港区附近建设保税区以及物流配送中心,并将铁路引进港区,建成后将连接焦柳铁路及宜万铁路.

工程概况

宜昌港主城港区云池作业区一期工程位于宜昌市亭区云池村,建设规模为2个3000吨级泊位.港工建筑物由码头平台、引桥、挡土墙岸三部分组成.码头平台为空间框架结构,引桥为排架式结构,码头平台长210m,宽30m,桩基础共162根钢筋混凝土钻孔桩,其中码头前排桩基采用Φ2200钻孔桩,其余桩基采用Φ1800钻孔桩.引桥三座,长均为52m,宽均为12m,桩基础共15根Φ1600钢筋混凝土挖孔桩.全部桩基都采用超声波无损检测技术和超声波成像技术进行检测.

超声波测试方法检测

检测原理：声波透射法是采用一发射换能器重复发射超声脉冲波,由接收换能器接收,然后根据超声脉冲穿越混凝土的传播时间、速度及能量的变化来判断混凝土的质量和均匀性.检测中用声速（或声时）、振幅、频率、波形来判断是否存在缺陷,进而评价桩身混凝土的完整性.

检测方法：采用对测法,将发射、接收换能器分别置于两个声测管底部,以同一高度等距离同步提升,逐点测读声学参数并记录换能器所处深度.测点间距为200mm,在普测的基础上,对可疑的部位进行加密复测,采用斜测、交叉斜测、扇形扫描测,如图1所示.

超声成像技术检测

在桩基施工后桩身混凝土强度达到设计强度的70%以后,首先采用声波透射法对桩基进行检测；然后在此常规检测的基础上,对存在异常的桩应用超声成像诊断技术进行精确的损伤成像分析,最后根据诊断结果再结合取芯结果对桩基进行合理的评价.下面重点对B3号桩的成像诊断进行介绍.

在对B3号桩进行声波透射法检测时,发现AC,AD断面在声测管顶3.4～4.8米之间存在异常,图2与图3为AC、AD断面的声波透射法检测结果,从波形图中可清晰看出在异常部位几乎接收不到波形,同时在PSD判据和声时判据图中可以看出在3.4～4.8米之间存在异常.上述测试结果只能粗略的判定存在异常的部位,而对在异常部位内部缺陷的分布很难给出准确的定量结果.

为了能更加准确的判断异常部位的缺陷分布情况及分析形成异常的原因,在异常部位应用损伤识别技术.首先在异常部位进行加密平测、斜测及扫描测试,然后对采集的数据进行处理,采用CSCT1.0进行成像计算及输出成像结果,成像的结果如图4所示.

从图4可以看出测试断面内的桩身混凝土极其不均匀,在靠近A管一侧有接近1/2桩截面的混凝土声速很低,而且分布不均,诊断为软弱夹泥层.为了进一步验证所测部位的情况,在靠近A一侧进行钻孔取芯,发现取出的混凝土芯中存有夹泥.

小结

从上述两个实际工程应用情况可以看出,超声波成像技术在反映混凝土的密实度上具有较高的灵敏度,特别是在缺陷的准确定位上具有明显的优越性.从应用结果上也可以看出,常规声波测试的最低声速为4.05m/ms,而成像结果反映出的缺陷部位的声速只有3.69m/ms,这说明超声成像技术在识别混凝土内部缺陷时的分辨率远比常规声波测试方法要高.但是由于超声CT成像技术必须具有大量原始采集数据,其工作量远远超过了常规声波测试,而且成本较高.为此在质量检测中最好首先采用常规声波测试进行初测,对初测中出现异常的部位再进行局部超声成像以获得精确的诊断结果.

（作者单位：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司）