聲波透射法檢測樁基完整性的分析

吳旭東

(貴州省交通建設工程咨詢監理有限公司檢測中心，貴州 貴陽 550008)

聲波透射法檢測樁基完整性的分析

吳旭東

(貴州省交通建設工程咨詢監理有限公司檢測中心，貴州 貴陽 550008)

就聲波透射法檢測樁基完整性的優勢和檢測過程中存在的一些不足，結合本人多年的樁基檢測經驗給出一些建議。

聲波透射法；樁基完整性；數據處理；局限性

1 聲波透射法檢測樁基

1.1 聲波透射法原理

混凝土灌注樁超聲檢測法是在樁內預埋若干根平行于樁的縱軸的聲測管道檢測時，將聲測管道內灌滿清水作為耦合劑，將超聲換能器放入聲測管內，其中一只超聲換能器發射超聲脈沖，超聲脈沖經樁身混凝土傳播后由另一只(幾只)超聲換能器接收，轉換為電信號后通過電纜傳送到主機計算存儲并時時顯示；通過超聲換能器在聲測管道內的移動對混凝土內部進行逐斷面探測，由接收超聲脈沖的聲學參數(脈沖波形、傳播時間、傳播速度及能量)的變化以判斷樁身混凝土缺陷大小、位置及樁身完整性。

1.2 檢測數據的分析

(1)平測時各聲測線的聲時、聲速、波幅及主頻，應根據現場檢測數據分別按下式計算，并繪制聲速-深度曲線和波幅-深度曲線，也可繪制輔助的主頻-深度曲線以及能量-深度曲線。

tci=ti(j)-t0-t′

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i為聲波檢測線的編號(應對每個檢測剖面連續編號)；j為檢測剖面編號；tci(j)為第j檢測剖面第i聲測線聲時，μs；ti(j)為第j檢測剖面第i聲測線聲時測量值，μs。

(2)對于受檢樁的聲速異常判斷臨界值，可以按照下述方法來確定：

首先根據本地區的檢測經驗，結合預留的同條件混凝土試件或者由鉆芯法鉆取的的芯樣試件的抗壓強度，通過對已知強度的混凝土試件與聲速的對比試驗，分別確定樁身混凝土聲速低限值vL和混凝土試件的聲速平均值vp。

當v0(j)大于vL且小于vp時，

vc(j)=v0(j)

(5)

當v0(j)小于等于vL或v0(j)大于等于vp時，應分析原因；第j檢測剖面的聲速異常判斷臨界值可按下列情況的聲速異常判斷臨界值綜合確定：

同一根樁的其他加測剖面的聲速異常判斷臨界值；

與受檢樁屬同一工程、相同樁型且混凝土質量較穩定的其他樁的聲速異常判斷臨界值。

1.3 應結合所有檢測剖面的數據進行綜合分析

在檢測過程中，應結合所有檢測剖面的數據進行綜合分析，防止因為聲測管埋管傾斜、樁頂聲測管與混凝土結合不緊密等情況帶來的誤判。聲測管埋管傾斜會導致某個檢測剖面聲速值明顯偏大，而另外一個相鄰剖面聲速值明顯偏低，且兩個剖面的聲速值變化趨勢一致，但聲幅值基本不變，另外幾個檢測剖面正常，在判定過程中應該準確分析，防止誤判。在某些樁基檢測過程中，在靠近樁頭部位的最后一個或幾個測點的聲學參數急劇下降，而樁頭部位混凝土目測良好。該現象可能是清理樁頭混凝土時，外力引起聲測管與混凝土之間產生間隙或者混凝土局部破損，導致超聲波無法無法穿過裂縫或破損混凝土，引起聲學參數異常。解決該現象可在聲測管外壁或樁頭混凝土澆清水，如該現象如產生好轉，則可判定是此問題造成的。

1.4 建立聲速-強度曲線

在有條件的情況下，應采取澆筑試樁的方式驗證施工單位樁基施工技術水平。在施工單位澆筑過程中，采取留樣砼同條件試件，或者采取鉆取芯樣的方式，在試驗室內用非金屬超聲波檢測儀配置的平探頭，測試同條件養護下的試件或者抽取的芯樣的聲速與強度，建立聲速-強度的回歸方程，在以后的檢測過程中，做為輔助判據，更加準確的判定樁基的澆筑質量。

1.5 檢測方式互相結合

在樁基澆筑過程中，由于施工單位對聲測管的埋設不夠規范以及聲波透射法本身的缺陷，無法檢測到樁基底部沉渣的情況。鉆芯法也只是在抽檢范圍內進行驗證樁底沉渣厚度，頻率較低。對于大多數樁基來說，我們需要用低應變法驗證樁底沉渣厚度，采取聲波透射和低應變相結合的檢測方式，充分發揮兩種測試方法的優勢，更好的對樁基澆筑質量進行判定。

2 聲波透射法檢測樁基完整性的局限性

聲波透射法聲波透射法檢測樁身混凝土的完整性，具有效率高、儀器設備小巧便攜等優點，但是需在檢測前預埋聲測管，對聲測管的埋置有很高的要求，管內必須灌注清水，探頭必須在聲測管內自由滑動，堵管無法進行檢測，聲測管不能傾斜過大或者扭曲，容易造成誤判。

3 對于聲波透射法檢測數據的局限性的處理辦法

3.1 聲測管的正確安裝與保護

聲測管是用聲波透射法進行樁基檢測最探頭的通道，樁基檢測結果與聲測管的埋設密切相關。

聲測管應焊接或綁扎在鋼筋籠的內側主筋上，采用“U”型卡槽固定住，確保在灌注混凝土過程中聲測管不走位。同時，要注意對聲測管上、下端的保護，下端密封，防止混凝土漿液滲透進去，上不加蓋，防止異物掉入聲測管內，聲測管連接處應光順過渡，防止卡主探頭而無法順利進行聲波透射法檢測。特別是在村莊或者人流密集處，防止小孩或者行人對上端聲測管的破壞。

3.2 不同設備之間檢測結果比對

用不同型號的設備檢測疑似缺陷樁，可以是相同的人員也可以是不同的人員操作該儀器，消除在檢測過程中由于儀器設備的缺陷導致的對檢測數據結果的影響。

用非金屬超聲波檢測儀檢測樁基完整性時，應確保儀器正常運行且參數設置正確，且換能器滿足測試要求。測試過程中，如發射換能器的蜂鳴聲響明顯下降，頻率明顯降低，則發射換能器可能已經老化，遇到這種現象則換上新的兩個換能器重新測試被測物體，比較兩次數據，老化的那次數據聲幅會明顯的比第二次偏低，所以在使用過程中要特別注意換能器是否老化，這會對測試結果產生影響，放大缺陷。

3.3 不同檢測人員檢測結果比對

首先應派另一個或幾個試驗檢測人員對同一根樁基，使用同一臺儀器，用同樣的方法對疑似缺陷樁進行復檢，消除在檢測過程中由于試驗檢測人員在操作儀器設備的時候沒有按照規范設置參數或其他能夠影響測試結果的操作帶來的影響，致使測試到的數據發生偏離。對于聲學參數異常處，應取大于異常區2～3倍范圍內進行加密檢測、斜測或扇形掃測，當采用加密檢測法時，一般測點間距由原來的250 mm改為50～100 mm，當采用斜測法時，兩個換能器中點連線的水平夾角不宜大于30°。

[1] 中華人民共和國行業標準.建筑基樁檢測技術規范(JGJ 106-2014)[S].北京：中國建筑工業出版社,2014.

[2] 中華人民共和國行業標準.公路工程基樁動測技術規程(JTG-F F81-2004)[S].北京：浙江省交通廳工程質量監督站,2004.

[3] 徐維鈞.樁基施工手冊[M].北京：人民交通出版社,2007.

2016-12-10

吳旭東(1985-)，男，重慶酉陽人，工程師，主要從事工程檢測工作。

U446

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1008-3383(2017)03-0143-02