聲波透射法的應用效果

一、引言

隨著國家基礎建設的迅速發展，眾多的高樓、橋梁等基礎工程常采用大直徑鉆孔灌注樁的基礎形式。此類樁由于是在水下鉆孔和灌注混凝土，在施工過程中常遇到工程地質問題如地下水滲流、流砂層、淤泥層，引起塌孔和縮孔等客觀因素的影響，以及混凝土灌注過程中出現停頓，拔管過快或導管拔空等原因，使樁容易產生離析、夾泥、蜂蜜、縮徑及斷樁等樁身缺陷。為了確保工程質量。目前常采用聲波透射法來檢測大樁、長樁。本文以武漢市江漢五橋主橋的檢測工作為例，探討了聲波透射法在大樁、長樁檢測中的作用及應用效果。

二、工程概況

武漢市江漢五橋是武漢市中環線西環段跨越漢江的一座特大橋，由武漢市政設計院設計，該橋設計為六車道、其主橋為中承式鋼管砼桿拱橋，兩達跨用半跨鋼筋砼肋拱相配合，造形獨特。主橋共有四個橋墩，兩個主墩位于河槽與河灘交界處，主孔凈跨240m，兩個邊墩位于河灘。

主橋設計的4個橋墩，漢口、漢陽各2個樁基共66根，均為1500mm鉆孔灌注樁，基樁砼強度等級為C25，持力層為志留系泥巖，基樁類型為摩擦樁。

三、聲波透法檢測方法管理及技術

聲波測試原理實質上是將電能→機械能，再由機械能→電能的一種能量轉換過程。具體說是由一聲源信號發生器（發射系統），向壓電材料制成的發射換能器發射一電脈沖，激勵晶片振動，發射出超聲波在混凝土中傳播，后經接收換能器接收，把聲能轉換成微弱的電信號送至接收系統，經信號放大后在屏幕上顯示波形圖，從圖中讀出首波幅值（Db），初至時間（t），由已知的探測距離（I），便可計算出超聲波在混凝土中傳播的縱波速度（Vp）

Vp=I/t。

根據混凝土中波速波幅的變化情況，以及工程中樁砼試塊波速強度的實驗關系（Vp—Rc）回歸公式、即可對樁基混凝土的均質性和強度作出分析評價，發現局部低速異常就可以作為缺陷存在的標志。

樁身質量分析：它包括樁身完整性和缺陷的分析及樁混凝土強度的分析。為確定一個樁有無缺陷異常存在，提出了

①波速判據分析，即以波速的小概率 作為判斷有無缺陷異常的臨界值，其中

平均波速

波速標準差

Vpi—i點縱波速度

—平均波速

Sv—波速標準差

n—測點數

Sv的大小也是樁混凝土均質性好壞的一項評價指標。

②波幅（衰減量）比聲速對樁身缺陷反應更靈敏，采用接收信號能量平均值的一半作為判斷缺陷的臨界值。即

qD=uq-6

uq—衰減量平均值(dB)

qi—第i點的衰減量（dB）

n—測點數

③混凝土強度分析

在特大工程中，一般按混凝土齡期7、14、28天三組對樁混凝土灌注時制作的試塊進行抗壓強度前測定抗壓面的波速（Vp），而且每組不少于30塊，然后進行數學分析，得出適用于該工程的速度隨時間的變化規律（Vp—t），速度隨強度的關系函數（Vp—Rc），最后根據各樁聲波平均波速來推測樁體混凝土平均強度。

四、實例分析

按設計要求，主橋基礎的每根樁均須進行聲波透射法檢測，檢測依據JGJ/T93-95的要求進行，檢測的典型曲線主要有以下幾種：

1)完整樁 該樁樁長73.65m，直徑1.5m，設置三根檢測管，該樁平均聲波值為4380m/s，平均均方差＜110m/s，平均變差系數＜5%。檢測圖中三支速度曲線在平均波速附近上下波動，非常直觀地反映出該樁的樁身結構完整性非常好，為優質樁。

2）缺陷樁 a、非嚴重缺陷類樁 該樁樁長73.65m，樁徑1.5m，標高+1.0m、-33.0m和-55.4m處三支速度曲線出現低速異常值，依據地質資料及鉆孔情況，此樁為離析類樁，后經施工方證實該樁在灌注時不正常。

b、樁底沉渣過厚 該樁樁長51.08m，樁徑1.5m，-20m處及樁底部三支速度由線均出現較低值異常，通過查看施工記錄，該樁在開始灌注時出現異常情況，建議對其進行處理。后來施工單位在其兩邊增加了兩根樁，施工質量均為良好。

c、嚴重缺陷類樁 該樁樁長73.65m，樁徑1.5米，在53.6-56m處三支速度曲線均出現非常低的低速異常，判為斷樁，必須進行處理。

通過聲波透射法檢，該橋基樁共有4根嚴重缺陷類樁，并進行了及時處理，消除了質量安全隱患。

五、結論

1）預埋管聲波透射法檢測結果充分說明，該方法在江漢五橋主橋基樁的檢測效果十分明顯、準確、可靠，保證了該主橋基的施工質量。

2）聲波透射法檢測不受樁長、短的影響，由下而上逐點進行測試，檢測結果直觀反映了樁身各個部位及其缺陷位置、大小及嚴重程度等方向的質量信息。

3)在檢測中如發現異常不能盲目定性，必須結合工程地質資料、施工資料必要時使用其它方法，綜合判別，使結論更符合實際，客觀地評價工程質量。

4）該方法具有儀器輕便，抗干把能力強，準確度高，結果直觀可靠，因此應用該方法檢測大直徑、深長樁是行之有效的方法。

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