超聲波法和低應變法在橋梁基樁檢測中的應用

劉占文

(山西中咨博宇公路工程檢測有限公司，山西太原 030006)

0 引言

基樁是橋梁工程中非常重要的組成部分，基樁的質量直接關系到整個橋梁的結構安全，如何保證其質量，一直備受建設、施工、設計、監理各方以及建設行政主管部門的關注，同時由于我國地質條件復雜，其施工過程的高度隱蔽性，從而極易形成各種缺陷影響基樁質量，使得樁基礎工程的施工、質量檢測等往往比上部建筑結構更為復雜，更容易存在質量隱患。

樁身完整性是基樁質量檢測的主要指標，通過采用超聲波透射法和低應變反射波法兩種方法的綜合應用來對基樁樁身完整性指標進行檢測評價，有效的提高了檢測結果的準確性。

1 檢測原理及設備

超聲波透射法，是在樁身預埋一定數量的聲測管作為聲波發射和換能器接收的通道，通過超聲波檢測儀沿樁身的縱軸方向一定的間距逐點檢測聲波穿過樁身截面混凝土的聲學參數，然后對檢測數據進行分析、判斷，確定樁身混凝土缺陷的位置、范圍和程度。推斷樁身混凝土的完整性，評定樁身的完整性等級。工程中采用RSM-SY7超聲波自動循測儀，配備4通道自發自收換能器。

低應變反射波法，是在樁頂采用錘或力棒進行豎向激振，產生應力波沿樁身向下傳播，在樁身阻抗存在明顯變化，如斷樁、縮頸、擴頸等缺陷時，將產生反射波，安裝在樁頂的加速度傳感器接收響應信號，根據該信號計算和分析基樁樁身完整性。工程中采用RSM-PRT(T)低應變測試儀，配備LC0104C傳感器，以及2.9 kg，7 kg，12.5 kg力棒各一只，以便于不同長度基樁的檢測。

2 工程實例

2.1 工程概況

山西忻州地區某高速橋梁工程，根據委托單位提供的設計及施工資料，該工程基樁樁型為鉆孔灌注樁，承載類型為摩擦樁，樁徑為1 500 mm，樁長分別為22.0 m，23.0 m，基樁混凝土強度等級為C30。根據地質調繪與鉆探揭示，樁長范圍內各土層(自上而下):①0 m ～4.5 m 卵石;②3.2 m ～5.8 m 粉土;③2.8 m ～10.6 m粉質粘土;④3.8 m ～7.6 m 粉質粘土夾雜砂;⑤9.3 m ～12.8 m 強風化片麻巖。

2.2 檢測情況

2.2.1 實例1

本工程2-3號樁，按照檢測規范采用兩種方法進行檢測，結果如下，圖1為超聲波法檢測結果波形圖，圖2為低應變法檢測結果波形圖。

2-3號樁檢測結果分析:

超聲波法:根據圖1超聲波法檢測波形來看，該基樁1—2，1—3，2—3三個剖面不同深度的波速、波幅、PSD指標均正常，所以判定其樁身完整，為Ⅰ類樁。

圖1 2-3號基樁超聲波法聲速—波幅—PSD曲線關系圖

圖2 2-3號基樁低應變法測試波形圖

低應變法:根據圖2低應變法檢測波形看，該基樁波形平滑，無缺陷反射波，樁底反射信號明顯，波速為3 945 m/s，所以判定其樁身完整，為Ⅰ類樁。

圖3 4-1號基樁超聲波法聲速—波幅—PSD曲線關系圖

2.2.2 實例2

本工程4-1號樁按照檢測規范采用兩種方法進行檢測，結果如下，圖3為超聲波法檢測結果波形圖，圖4為低應變法檢測結果波形圖。

圖4 4-1號基樁低應變法測試波形圖

4-1號樁檢測結果分析:

超聲波法:根據圖3超聲波法檢測波形來看，該基樁1—2，1—3，2—3三個剖面均在7.0 m～8.0 m深度范圍內出現缺陷信號，且其波速至低于3 000 m/s、波幅、PSD指標均低于標準判據，其樁身嚴重缺陷，經取芯驗證，該處全斷面裹夾泥沙，形成斷樁，所以判定為Ⅳ類樁，進行工程處理。

低應變法:根據圖4低應變法檢測波形來看，7.5 m左右出現嚴重缺陷反射波，且有二次反射，測不到樁底反射信號，所以判定其樁身嚴重缺陷，需進行取芯驗證。

3 結語

超聲波法和低應變法兩種方法作為檢測基樁完整性的重要手段，有著各自的特點和適用條件，超聲波法是一種成熟可靠的方法，檢測全面、細致，聲波檢測的范圍可覆蓋全樁長的各個橫截面，信息量豐富，結果準確可靠，不受樁長、長徑比的限制，也不受場地限制。低應變法操作簡單，檢測速度快，費用低且覆蓋面廣，成為基樁檢測中最為普及的方法。

但兩種方法有著各自的缺點和局限性，超聲波法檢測成本相對較高，且存在一定的檢測盲區，低應變法檢測樁身完整性，由于受激振能量、樁側土阻力和樁身阻尼的影響，對樁身缺陷程度只能作定性判斷。

所以，在具體的基樁檢測中，應提前收集基樁設計參數、地質水文條件等資料，檢測后應結合施工工藝、施工記錄以及通過高應變法或鉆芯法來綜合進行分析，才能減少誤判，更加準確的進行樁身完整性判斷。

［1］陳 凡，徐天平.基樁質量檢測技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［2］羅騏先.樁基工程檢測手冊［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［3］JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范［S］.

［4］劉興波.超聲波法和低應變法對灌注樁完整性檢測的綜合應用［J］.中國高新技術產業，2010(16):59-60.

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