聲波透射法在建筑工程樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

李景拓

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑工程建設(shè)質(zhì)量引起了人們的關(guān)注。為了確保建筑施工質(zhì)量，需要做好樁基施工工作。在樁基礎(chǔ)施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到不同因素的影響，包括施工人員、機(jī)械、環(huán)境等，因此對(duì)樁基的承載能力帶來了一定影響，影響到建筑的穩(wěn)定。故為了消除施工安全隱患，應(yīng)加強(qiáng)樁基檢測(cè)工作，以全面提升樁基建設(shè)質(zhì)量。本文通過筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就聲波透射法在建筑工程樁基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、聲波透射法概述

1.工作原理

超聲波透射法是建筑工程樁基檢測(cè)中常用方法，聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用，是結(jié)合基礎(chǔ)建設(shè)質(zhì)量要求，采用不同的檢測(cè)方式進(jìn)行有序的檢測(cè)，包括樁基中檢測(cè)管、檢測(cè)通道等。在檢測(cè)過程中，工作人員需要提前在聲測(cè)管內(nèi)安裝好將發(fā)射、接收探頭。在前期工作結(jié)束后，應(yīng)采用檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過程中，檢測(cè)儀就會(huì)發(fā)出電脈沖信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成為超聲脈沖，穿過混凝土樁基，再被換能器所接收，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并在儀器顯示。儀器顯示成功后，脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化后顯示脈沖波形、穿過混凝土樁基所耗時(shí)間、脈沖主頻率等參數(shù)，以方便工作人員對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行判斷。

2.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)步驟

在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，通過發(fā)射與聲波接收器對(duì)兩根聲測(cè)管的測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行放測(cè)，并做好時(shí)程曲線實(shí)時(shí)記錄，并合理讀取聲時(shí)、周期值以及首波峰值等，并將主頻值和頻譜曲線顯示出來；再將聲測(cè)管作為檢測(cè)剖面進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)剖面的有效檢測(cè)。

3.檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定

聲波透射法在樁基檢測(cè)過程中的應(yīng)用，可以通過檢測(cè)結(jié)果的獲取，對(duì)樁身局部缺陷進(jìn)行判定，可以通過聲學(xué)參數(shù)的輕微異常、波幅變化來判定。在檢測(cè)中如果發(fā)現(xiàn)樁身存在蜂窩、夾泥等問題，就會(huì)增加此區(qū)域的聲時(shí)，導(dǎo)致波幅出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。若樁身局部存在夾層、斷樁等問題，就會(huì)急劇增加區(qū)域聲，導(dǎo)致波幅衰減，進(jìn)而變化一條波形，如果增強(qiáng)電壓，也無法完成曲線的采集。

二、聲波透射法在建筑工程樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

1.測(cè)試方法

在測(cè)量時(shí)，工作人員應(yīng)將兩探頭放在同一深度層面上，以實(shí)現(xiàn)儀器的調(diào)整，當(dāng)儀器屏幕上出現(xiàn)正常波形時(shí)，應(yīng)對(duì)增減倍數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保儀器所接收波首波幅值大于極限值。其次，在得到初次樁基數(shù)據(jù)之后，需要借助使用相應(yīng)的樁基數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，有效拋除數(shù)據(jù)處理中存在的人為、機(jī)器等導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在的問題。然后對(duì)樁基數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估分析，且判定樁基是否完整，得出相應(yīng)的結(jié)論，

在以上工作結(jié)束后，工作人員還要對(duì)樁基完整性進(jìn)行細(xì)測(cè)。首先，根據(jù)樁徑的長(zhǎng)度來選擇探頭。在樁身檢測(cè)中，如果樁徑在1.0～1.2m，應(yīng)選擇頻率大于40kHz的探頭，且探測(cè)點(diǎn)設(shè)置在5cm、10cm左右。其次，在檢測(cè)工作中，還要合理調(diào)整收發(fā)換能器連線水平角，一般控制在30°～40°，以此在參數(shù)相同情景下，對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行有效比較判斷，以此判斷樁基本身存在的缺陷。

2.數(shù)據(jù)分析和判斷

混凝土質(zhì)量直接受到不同參數(shù)變化的影響，包括聲速、聲幅、聲時(shí)等，并以此作為混凝土灌注樁質(zhì)量檢測(cè)的重要根據(jù)。在檢測(cè)數(shù)據(jù)分析時(shí)，主要采用聲速進(jìn)行判斷，此方法可迅速分析頻率、聲速的參數(shù)，其操作包括以下幾點(diǎn)步驟：

首先，根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)，先將可疑數(shù)據(jù)剔除。

其次，通過斜率法對(duì)樁的測(cè)量值的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與判斷，再結(jié)合公式進(jìn)行單一聲速值的Ci點(diǎn)計(jì)算，其計(jì)算公式為：(Ci-μ)/σ，然后結(jié)合Ki值查詢正態(tài)分布表對(duì)允許發(fā)生的次數(shù)和發(fā)生概率進(jìn)行度算，經(jīng)計(jì)算，如果發(fā)生次數(shù)值不大于1，代表在正常狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生任何事件，但實(shí)際發(fā)生了，則正說明這點(diǎn)存在缺陷。

再次，在使用斜率法進(jìn)行缺陷判斷時(shí)，主要是通過曲線上相鄰兩點(diǎn)的斜率，并乘以曲線上相鄰兩點(diǎn)的聲時(shí)差，進(jìn)而對(duì)得到的數(shù)值進(jìn)行判斷；根據(jù)樁身檢測(cè)剖面上的測(cè)點(diǎn)高程和實(shí)測(cè)聲時(shí)，從中得到一個(gè)的函數(shù)，公式為tc=f(z)，tc為因變量，z為自變量。如果f(z)為可導(dǎo)函數(shù)，就代表樁身狀態(tài)完好；如果為不可導(dǎo)函數(shù)，如Δz趨于0，而Δtc不趨于0，則代表樁身剖面存在缺陷。

如果混凝土與缺陷的分界面位置完好時(shí)，機(jī)時(shí)聲介質(zhì)發(fā)生突變，這說明聲時(shí)同時(shí)發(fā)生突變，這也代表此點(diǎn)屬于缺陷區(qū)域；在實(shí)測(cè)聲時(shí)，可對(duì)一個(gè)剖面上各個(gè)測(cè)點(diǎn)的PSD進(jìn)行判據(jù)，進(jìn)而得到“PSD-深度”曲線；此方法可突出聲時(shí)變化和對(duì)于缺陷過于敏感，這樣在一定程度上可降低測(cè)試誤差；但在試驗(yàn)中，若混凝土樁身的缺陷是一種緩慢突變型缺陷，其聲時(shí)值也會(huì)緩變，從PSD判據(jù)中難以做好準(zhǔn)確的判斷，在實(shí)際應(yīng)用過程中，先判斷缺陷的性質(zhì)，再對(duì)臨界狀態(tài)的PSD值進(jìn)行計(jì)算，得到的數(shù)值作為判斷臨界值的重要依據(jù)，對(duì)缺陷區(qū)的聲波波速做出假定。

3.實(shí)例應(yīng)用分析

某高層綜合建筑，地上12層，裙樓2層，為框架結(jié)構(gòu)。擬建場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)自上而下為雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖。建筑基礎(chǔ)采用灌注樁，樁數(shù)為98根。主樓樁長(zhǎng)為24m～28m，樁身混凝土等級(jí)為C35。本工程采用聲波透射法進(jìn)行樁身檢測(cè)。

（1）聲測(cè)管埋設(shè)。根據(jù)聲波透射法檢測(cè)要求，按照等邊三角形抽取16根樁基進(jìn)行聲測(cè)管埋設(shè)，按照68cm的距離將每根樁埋設(shè)為A、B、C三根聲測(cè)管，其距離是相等的，則AB=AC=BC。聲測(cè)管選用鋼管，外徑50mm，內(nèi)徑45mm，確保能夠滿足換能器正常升降的要求。

（2）第一次檢測(cè)。按照聲波透射法檢測(cè)規(guī)劃要求，對(duì)工程中16根樁進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如下：31#樁缺陷較為明顯，其余的15根樁無明顯缺陷，質(zhì)量良好，為I類和II類樁，可作為工程樁使用。31#樁檢測(cè)主要結(jié)果：在AC面、BC面范圍內(nèi)缺陷不明顯，而在AB面在11.90～12.60m范圍內(nèi)，其波形出現(xiàn)了明顯的偏低；在加密進(jìn)行測(cè)試以后，31#樁出現(xiàn)明顯的缺陷。故將31#樁判定為III類樁，不能用于工程施工。

（3）第二次檢測(cè)與注漿補(bǔ)強(qiáng)。通過采用聲波透射法進(jìn)行31#樁檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)結(jié)果分析，相關(guān)單位共同進(jìn)行協(xié)商，決定對(duì)31#樁基進(jìn)行取芯驗(yàn)證。將鉆孔布置在AB剖面，并進(jìn)行取芯。根據(jù)芯樣顯示，31#樁身無明顯缺陷，AB剖面芯樣在12.9～13.6 m的砼出現(xiàn)了離析。這正表明了31#樁只在AB面發(fā)生離析，這與聲波透射的檢測(cè)結(jié)果完全符合。故為滿足工程需求，應(yīng)對(duì)31#樁進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)。待補(bǔ)強(qiáng)砼凝期到期后，再采用聲波透射法來檢測(cè)31#樁，通過這一次的檢測(cè)結(jié)果與第一次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)異常部位進(jìn)行二次檢測(cè)。經(jīng)復(fù)測(cè)結(jié)果分析，補(bǔ)強(qiáng)后的31#樁得到了進(jìn)一步的改善，在AB剖面上的聲時(shí)、聲速處于正常狀態(tài)，波幅偏低，因此，將31#樁判定為II類樁。補(bǔ)強(qiáng)后可作為工程使用。

（4）應(yīng)用效果。采用聲波透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)，通過不同的聲波參數(shù)分析，可以很快地確定出灌注樁的缺陷范圍和缺陷程度，為灌注樁的缺陷檢測(cè)提供了依據(jù)。由此可以看出，這種檢測(cè)方法的結(jié)合，提升檢測(cè)鉆孔灌注樁的質(zhì)量，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用有明顯的意義。本文通過對(duì)聲波透射法的原理進(jìn)行分析，并結(jié)合工程實(shí)踐，就聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入地探討，通過對(duì)混凝土灌注樁質(zhì)量的判斷，實(shí)現(xiàn)樁基工程的質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用分析和準(zhǔn)確使用，將全面發(fā)揮其在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的作用和價(jià)值。