聲波透射法與低應變反射波法檢測結果比對分析

張　智

(鐵道部工程質量安全監督總站，北京　100844)

1　概述

近年來，隨著客運專線鐵路的快速建設、鐵路等級標準的不斷提高和新型橋梁結構工程的不斷涌現，樁基得到了廣泛應用。樁基工程除受巖土工程條件、樁土體系相互作用、施工工藝、施工隊伍專業技術水平和經驗等相關因素影響而具有復雜性外，樁基施工還具有高度的隱蔽性，發現質量問題難，缺陷處理更難。根據國外統計資料，現場灌注樁施工中樁身出現缺陷的概率約為15%～20%。因此，基樁檢測工作是整個樁基施工質量控制中不可缺少的環節。

基樁無損檢測結果是鐵路橋梁基樁質量驗收的重要依據，無損檢測的主要方法為低應變反射波法和聲波透射法。《鐵路工程基樁檢測技術規程》中規定：低應變法檢測的基樁樁徑應小于2.0 m，樁長一般不大于40 m；聲波透射法適用于樁徑大于等于2 m或樁長大于40 m或復雜地質條件下的基樁[1]。通常情況下，基樁無損檢測只使用一種方法，而無論是低應變法還是聲波透射法，均為間接方法，均存在誤判的可能性[3]。選擇部分鐵路工程的橋梁基樁，采用聲波透射法和低應變反射波法分別進行檢測，并進行分析比較，對兩種檢測方法檢測結果的準確性進行探討。

2　對比檢測方案

2.1　比對目的

通過兩種檢測方法的相互比對驗證，以便準確判定基樁完整性類別。

進一步明確基樁在同一缺陷狀態下聲波聲學參數與反射波特點的對應關系(結合現場開挖或取芯工作)。

根據典型波形曲線的分析，降低無損檢測誤判率，并對今后的檢測工作提出建議。

2.2　比對實施

結合實際檢測工作進行比對試驗，鐵路橋梁基樁一般超過40 m需埋設聲測管，故選擇比對的基樁長度均大于40 m。實際比對中，對同一基樁(盡量選擇缺陷樁)，分別采用低應變反射波法和聲波透射法進行檢測，低應變反射波法的激振設備根據不同基樁，選擇加重力棒(錘)、激振處放橡膠墊、改變激振頭的材料等方式，通過試驗確定激振的方法；比對時，更換激振位置、更換傳感器位置，以獲得最佳的采集波形[4]；低應變反射波法至少采集5組一致性較好的波形；聲波透射法采樣間隔不大于10 cm。

3　實測典型波形對比

從現場采集的比對波形分析，可分為兩類，第一類是完整樁波形，兩種方法檢測均無明顯缺陷反映；第二類是缺陷樁波形，兩種方法對缺陷反映不完全一致。

3.1　完整樁檢測波形

對比樁1號，樁長61 m，地層為淤泥質黏土，持力層為凝灰巖，入巖深度3.5 m。從兩種檢測曲線分析(見圖1、圖2)，均無明顯缺陷反映，均可判為Ⅰ類樁[5]。

但從低應變法曲線特征分析，無法確定樁底反射信號，這意味著無法準確判斷樁身深部的缺陷狀況。

圖1　1號對比樁低應變反射波法檢測曲線

圖2　1號對比樁聲波透射法檢測波列影像

3.2　缺陷樁檢測波形

低應變反射波法檢測有一處缺陷反映，而聲波透射法有兩處缺陷反映：

比對樁2號，樁長58 m，摩擦型樁，地層為淤泥質黏土，聲測反映該樁存在雙缺陷，其深度分別為5.4 m和16 m，且從16 m開始至42 m的范圍內有連續嚴重缺陷，但是低應變曲線只反映出5.4 m處的缺陷。對該樁進行了整樁取芯，結果顯示，第一缺陷處芯樣為蜂窩溝槽構造，第二缺陷根本無法提取芯樣。(為使低應變曲線顯示的缺陷更明顯，增大采樣頻率，故在采集時將樁長設為25 m(見圖3)；聲測曲線中左右兩圖未到底是因為堵管所致(見圖4))

根據聲測結果(取芯驗證)，判定為Ⅳ類，若只依據低應變，只能判定為Ⅱ類。

圖3　2號對比樁低應變反射波法檢測曲線

圖4　2號對比樁聲波透射法檢測波列影像

低應變雙缺陷反映，而聲波透射法只有一處缺陷反映：

比對樁3號，樁長36 m，摩擦型樁，地層為淤泥質黏土，低應變曲線無明顯樁底反映，曲線特征反映該基樁存在雙缺陷，其深度分別為7 m和15.9 m(見圖5)，但是聲波透射法檢測曲線對第一處缺陷沒有反映，與第二處缺陷反映一致(見圖6)。

根據波形，低應變法可判定為Ⅱ類，聲波透射法判定為Ⅲ類。

圖5　3號對比樁低應變反射波法檢測曲線

圖6　3號對比樁聲波透射法檢測波列影像

低應變反射波法有一處缺陷反映，聲波透射法顯示為完整樁：

比對樁4號，樁長56 m，摩擦型樁，地層為粉質黏土。低應變反射波法反映該基樁存在一處缺陷，其深度為13.7 m(見圖7)，但是聲波透射法檢測曲線對缺陷沒有反映(見圖8)。

根據波形，低應變法可判定為Ⅱ類，聲波透射法判定為Ⅰ類。

圖7　4號對比樁低應變反射波法檢測曲線

圖8　4號對比樁聲波透射法檢測波列影像

4　檢測結果分析及討論

通過以上典型波形曲線分析，兩種檢測方法判定結果如表1所示。

表1　兩種檢測方法判定結果

從表1可以看出，除了1號樁(完整樁)比對判定結果一致外，缺陷樁判定結果均不一致。對照兩種檢測方法的波形曲線，可以發現：

①低應變檢測基樁存在多處缺陷時，檢測曲線反映的往往是第一處缺陷，其余的缺陷往往難以反映出來，尤其是2號樁的情況。若該樁未埋設聲測管，僅用低應變反射波法檢測，很難將該樁判定為Ⅳ類樁，可能造成嚴重后果。

②低應變檢測長大基樁存在很大的局限性，從所列波形曲線分析，除了4號樁，其他樁均無樁底反映，且對40 m以內的缺陷反映也不明顯。

③聲波透射法檢測在樁身橫截面方向存在很大的盲區，容易漏檢。

④對于缺陷樁，兩種方法對缺陷的判定一致性不是很好，兩種檢測方法不可互相替代，但兩種檢測方法形成了很好的互補。

基于以上討論，為保證檢測質量，筆者建議：應對所有需檢測的基樁均預埋聲測管，用兩種檢測方法分別進行檢測，以進行相互驗證、相互補充，保證檢測結果的準確性。

[1]TB10218—2008鐵路工程基樁檢測技術規程[S]

[2]JGJ106—2003建筑基樁檢測技術規范[S]

[3]張雄彪.低應變完整性檢測和聲波透射完整性檢測的工作原理及方法淺析[J].工程技術，2009(12)

[4]苑志強，郝明.低應變檢測灌注樁曲線特征分析[J].鐵道勘察，2009(1)

[5]韓侃，侯殿英.聲波透射法樁身完整性檢測的評價及分析[J].鐵道工程學報2013(3)

[6]譚風華.無損檢測技術在鐵路建設質量監控中的作用[J].鐵道勘察，2008(1)

[7]邱麗章.談低應變反射波法在基樁檢測中的應用[J].山西建筑,2013(6)

[8]梁道盛.工程基樁檢測方法對比[J].公路交通科技(應用技術版),2013(3)

[9]馬鐵偉，魏志剛，程志聲.波反射及透射技術在基樁施工質量檢測中的綜合應用[J].吉林建筑工程學院學報，2013(1)

[10] 鄧國文，王齊仁，化得鈞，等.聲波透射法在基樁檢測中的應用[J].工程勘察,2013(6)