低應變法和聲波透射法在軟土地區內支撐結構下灌注樁樁身完整性檢測中的綜合應用研究

張穎博

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

0 引言

軟土地區地基土多含淤泥、淤泥質土層，含水量較高，多呈軟塑、流塑狀態，強度低、壓縮性高，具觸變性、流變性等特征。在軟土地區垂直開挖的深基坑中，土體的側向變形較大，基坑施工時多采用內支撐結構，以確?；A以及周邊鄰近構筑物安全。

灌注樁樁身完整性檢測常用的方法有低應變法、聲波透射法、高應變法和鉆芯法。支撐梁下的灌注樁常因場地限制，在進行樁身完整性檢測時，只能選擇低應變法和聲波透射法。聲波透射法比低應變法受樁長、樁徑、地質情況影響更小，更為準確，因此，灌注樁多優先要求進行聲波透射法檢測，如聲測管堵塞等原因無法進行聲波透射法檢測時才進行低應變法檢測。但軟土地基含水量大,淤泥土和砂性土在施工時受到強烈擾動和擠壓，灌注樁成樁易出現縮頸現象，聲波透射法較難對此類缺陷進行檢測。低應變法對淺部斷樁、縮徑等樁身阻抗變化引起的缺陷比較敏感，具有測試技術優勢?？梢姡蛻兎ê吐暡ㄍ干浞ň嬖谝欢ǖ募夹g局限性和優點，對于軟土地區內支撐下的灌注樁，結構承載力重要的樁在無法進行樁身承載力檢測時，應同時進行低應變法和聲波透射法檢測，結合兩種檢測方案的優點，給出更準確的綜合評判結果。

圖1 支撐梁

圖2 支撐梁下的樁

1 低應變法與聲波透射法檢測分析

1.1 聲波透射法

聲波透射法基本原理是以預埋聲測管作為聲波發射和接收換能器的通道，通過分析聲波在樁身各橫截面傳播時的聲學參數，確定樁身混凝土缺陷的位置、范圍及程度，綜合評定樁身完整性類別。對比其他檢測方法，其檢測范圍可覆蓋全樁長的各個橫截面，信息量豐富，靈敏性高，可判斷出缺陷的分布范圍，結果準確可靠，一般不受場地限制，不受樁長、長徑比的限制。

1.2 低應變法

低應變法通過小錘敲擊在樁頂激發應力波，應力波沿樁身向下傳遞，傳遞到缺陷界面、樁底或樁身截面變化界面時，波阻抗產生變化，應力波發生透射和反射，反射波經樁身傳遞到安裝在樁頂的傳感器。通過采集到的反射波形，分析樁身缺陷的程度及位置，評定樁身完整性類別。低應變法具備設備簡便、方法快速、費用低等優點。

1.3 低應變法與聲波透射法綜合應用理論基礎

聲波透射法聲測管布置在鋼筋籠內側，實際有效檢測范圍為聲波脈沖從發射換能器傳遞到接收換能器過程中所掃過的面積，對鋼筋籠內的樁身缺陷有較為清晰的反映，無法對鋼筋籠外側的樁身混凝土進行檢測；且聲測剖面越少，檢測結果越片面。低應變法對樁身淺部水平裂縫、樁身截面積變化(如縮徑或擴徑)等缺陷較為敏感，可彌補聲波透射法不能對樁的全截面進行檢測的不足。

低應變法易受樁的長徑比、及樁與樁周土阻抗差異的影響，樁長特別長或樁與樁周土的耦合很好時難以采集到樁底反射信號。聲波透射法不受樁長及長徑比的限制，能夠對樁身全長范圍進行檢測，可彌補低應變發對深部缺陷及樁底反射不靈敏的不足。

受場地限制，為更準確地評判軟土地區內支撐結構下的灌注樁樁身質量，可結合低應變法與聲波透射法進行檢測，兩種檢測方法優點互補，綜合評定樁身完整性。

2 工程案例

2.1 案例1

某項目5層地下室，基坑深度18m，工程樁采用鉆孔灌注樁，設計樁長40m，樁徑1200mm，混凝土強度等級C40?；娱_挖至樁底設計標高后，經測量發現靠近坑中坑的G-31#樁向坑中坑方向發生了460mm位移，且均在內撐梁底下。分別采用低應變法和聲波透射法進行樁身完整性檢測。

低應變法檢測的信號曲線如圖3所示。

圖3 G-31#樁低應變法信號曲線

根據低應變信號，可知G-31#樁樁均在樁頂下4.7m附近出現明顯的同向反射波，并出現了二次反射波，由此可推定在4.7m附近存在明顯缺陷，初步判定為Ⅲ類。

G-31#樁聲波透射法檢測信號波列圖、聲時和聲幅參數在檢測深度范圍內均無異常，截取上部的波列圖如圖4所示，通過聲波信號該樁判定為Ⅰ類。

圖4 G-31#樁聲波透射法檢測信號波列圖

考慮到該樁樁頂因開挖產生460mm位移，超過規范允許的范圍，樁身很可能已產生水平裂縫，因聲波透射法對地下水位以下細窄水平裂縫能量衰減很小，對缺陷不敏感，存在測試“盲區”，此類型缺陷聲波透射法并不能識別。綜合判定該樁的完整性類別為Ⅲ類。

2.2 案例2

某工程樁1#樁為嵌巖鉆孔灌注樁，設計樁長25m，樁徑1200mm，混凝土強度等級C40，混凝土齡期已滿足檢測要求。對該樁采用聲波透射法檢測，缺陷位置的波列圖如圖5所示。

圖5 1#樁低應變法信號曲線

由圖6可見，該樁受檢的3個剖面中，2個剖面在22.3m深度處聲速存在明顯異常，波形畸變明顯?？赏浦撋疃忍幓炷琳w質量差，存在明顯缺陷，判為Ⅲ類。

圖6 1#樁聲波透射法檢測信號波列圖

根據低應變信號分析，可知在樁頂下22.0m處接近樁底部位出現清晰的同向反射波，由此可推定在22.0m附近存在明顯缺陷，判定為Ⅲ類樁。

綜合聲波透射法與低應變法結果，此樁在22.3m處存在明顯缺陷，綜合評定為Ⅲ類。

通過兩種檢測方法，可以更準確地發現樁身不同位置不同程度的缺陷，有效地彌補了單一檢測方法的局限性，盡可能減少誤判，為后期承載力復核提供更多參考依據。

3 結論

⑴在樁身完整性檢測時，低應變法和聲波透射法各有其技術優勢和局限性，結合兩種檢測方法的優點，有效地彌補了單一檢測方法的局限性，可以更準確地發現樁身不同位置不同程度的缺陷，盡可能減少誤判。

⑵對于軟土地區內支撐下的灌注樁，結構承載力重要的樁因空間限制無法進行樁身承載力檢測且無法采用鉆芯法、高應變法等對其進行樁身完整性檢測時，應同時進行低應變法和聲波透射法檢測，給出更準確的綜合評判結果。