淺談低應變法樁身完整性檢測 在大直徑樁中對聲波透射法的補充

馬 壯

（哈爾濱市建筑工程研究設計院， 黑龍江 哈爾濱 150080）

0 前言

隨著我國基本建設的快速發展，樁基礎被廣泛的應用在建筑、橋梁、港口等建設中，在各種類型樁基礎的形式中,以混凝土灌注樁的使用最為廣泛,特別是大直徑樁基本上都采用混凝土灌注樁。目前，我國對混凝土灌注樁樁身完整性檢測的方法主要有聲波透射法、低應變法、高應變法和鉆芯法。其中以聲波透射法和低應變法應用最為廣泛。聲波透射法它能夠直觀、可靠地反應基樁的密實度,準確判定缺陷的性質和位置；低應變法對大直徑鉆孔灌注樁的檢測有一定的局限性,可能帶來檢測的不準確。本文結合工程案例,利用聲波透射法和低應變法的檢測數據對比和互補分析，使檢測結果更為準確。

1 聲波透射法基本原理及方法

1.1 聲波透射法基本原理

聲波透射法是利用聲波的透射原理對樁身混凝土介質狀況進行檢測，由超聲脈沖發射源在混凝土內激發高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統記錄該脈沖波在混凝土內傳播過程中表現的波動特性；當混凝土內存在不連續或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低；當混凝土內存在松散、蜂窩、孔洞等嚴重缺陷時，將產生波的散射和繞射；根據波的初至到達時間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測區范圍內混凝土的密實度參數。測試記錄不同側面、不同高度上的超聲波動特征，經過處理分析就能判別測區內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。

1.2 聲波透射法檢測方法

事先在檢測樁內預埋若干根聲測管，作為聲波發射與接收換能器的檢測通道。檢測時聲測管中應注滿清水作耦合劑。檢查聲測管暢通情況，換能器應能在聲測管全程范圍內正常升降。發射與接收聲波換能器應通過深度標志分別置于檢測面的聲測管中。聲波發射與接收換能器應從樁底向上同步提升，儀器記錄聲波在聲測管組成的混凝土測面內傳播的聲學特征。根據聲測線的聲時、聲速、波幅、主頻、實測波形等指標進行綜合判定。檢測中可根據發射、接收換能器的不同位置,分為平測、交叉斜測和扇形掃測三種測量方式。

2 低應變法基本原理及方法

2.1 低應變法基本原理

低應變法是以一維線彈性桿件模型為理論基礎，采用瞬態沖擊方式，通過實測樁頂加速度或速度響應時域曲線，籍一維波動理論分析來判定基樁的樁身完整性。當在樁頂施加一瞬時動力沖擊后, 使樁中產生應力波，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷裂或離析、夾泥等部位）或樁身截面積變化（如縮頸或擴徑）部位，將產生反射波，利用

特定的儀器設備經接收、放大、濾波和數據處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息。通過對反射信息進行分析計算，來判斷樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及其位置。

2.2 聲波透射法檢測方法

受檢樁樁頂的混凝土質量、截面尺寸應與樁身設計條件基本等同。應鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，露出堅硬的混凝土表面。安裝傳感器，用力錘或力棒進行豎向激振。

3 工程案例分析

某橋梁工程基礎采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，1-1 號樁設計樁徑1200mm，設計樁長28m，混凝土強度C30，預埋3 根聲測管。分別采用聲波透射法和低應變法對該樁進行樁身完整性檢測。

低應變法檢測曲線圖如圖1 所示，聲波透射法檢測波列圖如圖2 所示。通過聲波透射法檢測波列圖可以看出，該1-1 號樁各聲測剖面每個測點的聲速、波幅均大于臨界值，

波形正常，屬于Ⅰ類樁；通過低應變法檢測曲線圖可以看出，該1-1 號樁樁端反射較明顯，在距樁頂6.3m 處有輕微縮徑現象，混凝土波速處于正常范圍，屬于Ⅱ類樁。同一根樁用兩種方法判別樁身完整性出現兩種結果，分析原因可能是該樁在6.3m 處有缺陷，埋設聲測管的時候可能比較靠近樁中心，對輕微的縮徑現象檢測不是很明顯。

圖1 低應變法檢測曲線圖

圖2 聲波透射法檢測波列圖

4 結論

聲波透射法和低應變法檢測混凝土灌注樁樁身完整性有各自的優缺點。聲波透射法的優點在于不受樁長、樁徑限制，預埋聲測管范圍內都可以檢測，缺點在于小于0.6m的樁不宜采用該方法進行檢測，需要預埋聲測管造價比較高、費時和費力，聲測管范圍外的部分無法進行檢測；低應變法的優點在于操作簡單方便、檢測成本低、檢測速度快和可隨機抽取，缺點在于對超長樁和大直徑樁的檢測有一定局限性，當出現多處缺陷時缺陷類型很難判別，信號分析受影響因素比較多。通過對兩種檢測方法的對比分析和工程案例分析可知，它們都具有各自的優點和檢測盲區，在以后的工程檢測中，特別的大直徑超長樁應盡可能的同時用兩種以上的方法進行檢測，相互對比分析。避免出現漏判、錯判的事情發生。保證混凝土樁身完整性檢測結果的準確性。

[1]《建筑基樁檢測技術規范》JGJ 106-2014 中國建筑工業出版社 2014 .

[2]《基樁質量檢測技術》 中國建筑工業出版社 2003.

[3]《公路工程基樁動測技術規程》JTG/T F81-01-2004 人民交通出版社2004.