鉆孔灌注樁的超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

何鵬哲 張愛平

摘要：混凝土鉆孔灌注樁是基礎(chǔ)工程中目前最基本、最普遍的一種深基礎(chǔ)，技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備投入不大。因此，被廣泛應(yīng)用在房屋建筑、高聳結(jié)構(gòu)、鐵路及橋梁等各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。但是，由于鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，其質(zhì)量和內(nèi)部缺陷，尤其是樁身的完整性及混凝土強(qiáng)度，成為成樁后的質(zhì)量檢測(cè)中必不可少的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌樁； 混凝土； 超聲波； 檢測(cè)

1 超聲檢測(cè)樁基

1.1 基本原理

混凝土灌注樁聲透射法檢測(cè)的主要工作原理： 在樁身中預(yù)埋若干根聲測(cè)管、聲測(cè)管材質(zhì)可以是鐵管或 PVC 管、管內(nèi)充滿水作為聲耦合劑。然后將超聲脈沖發(fā)射器和接收傳感器分別置于聲測(cè)管中同一水平高度。測(cè)試中，兩個(gè)傳感器保持同步移動(dòng)，發(fā)射傳感器發(fā)射超聲脈沖通過樁身混凝土到達(dá)接收傳感器接收。由于超聲脈沖發(fā)射源在混凝土內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)的波動(dòng)特性； 當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)或破損界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，波達(dá)到該界面時(shí)，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射波能力明顯降低； 如果混凝土中存在松散、蜂窩、孔洞等內(nèi)部缺陷，聲波將產(chǎn)生散射或繞射； 依據(jù)波的初至?xí)r間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變等，可以獲取測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)。測(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特性，經(jīng)過處理分析就能判別內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。

根據(jù)樁身完整性的判據(jù)，將樁身質(zhì)量分成 4類。

Ⅰ類樁： 樁身完整。樁身沒有缺陷，波速比較均勻，異常處的波速大于檢測(cè)樁身平均值，波幅無明顯差異。

Ⅱ類樁： 樁身有輕微缺陷，但不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。某一聲測(cè)剖面?zhèn)€別測(cè)點(diǎn)的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常。

Ⅲ類樁： 樁身有輕微缺陷，但不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。某一聲測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)或某一深度樁截面處的聲速、波幅值小于臨界值，PSD 值變大，波形畸變。

Ⅳ類樁： 樁身存在嚴(yán)重缺陷。某一聲測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)或某一深度樁截面處的聲速、波幅值明顯小于臨界值，PSD 值突變，波形嚴(yán)重畸變。

1.2 檢測(cè)判別

1.2.1 波速判據(jù)

1.2.2 波幅判斷

1.2.3 PSD 判斷

2 結(jié)語

（1） 采用超聲波透射進(jìn)行灌注樁完整性檢測(cè)能夠準(zhǔn)確判斷出樁基是否完整，是一種非常直觀、可靠的樁基缺陷檢測(cè)方法。依據(jù)透射波的初至?xí)r間、波幅能量的衰減程度和波形是否發(fā)生畸變可以達(dá)到判斷樁身的均勻性和完整性的目的。

（2） 在現(xiàn)有的超聲波檢測(cè)樁基的評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)方法可以對(duì)樁基混凝土質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)，且可以同時(shí)考慮多個(gè)參數(shù)的共同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土樁基的準(zhǔn)確判斷。

（3） 從檢測(cè)過程可以看出，聲測(cè)管發(fā)生傾斜、彎曲會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果，從而影響對(duì)樁身質(zhì)量的判斷，采用曲線擬合的方法對(duì)發(fā)生彎曲的聲測(cè)管管距需進(jìn)行修正后方能使用。

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（作者單位：鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心）