樁基礎(chǔ)聲波透射法檢測技術(shù)的探討

吳英蘭

【摘要】樁基礎(chǔ)的基樁完整性是工程質(zhì)量的一項重要檢測內(nèi)容，通過對聲學參數(shù)的變化進行分析，判斷其可能存在的缺陷，以保障隱蔽工程的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】基樁完整性;波形;缺陷;工程質(zhì)量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

樁基礎(chǔ)是將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到土中堅硬土層或巖層的結(jié)構(gòu)，因其為隱蔽工程，故它的質(zhì)量檢測工作為重中之重。樁基礎(chǔ)施工后常檢測其單樁承載力及完整性，基樁完整性的檢測方法簡單分為三種：一是鉆芯法，二是聲波透射法，三是低應變發(fā)射波法。根據(jù)多年的現(xiàn)場檢測經(jīng)驗及施工工藝的發(fā)展，現(xiàn)國內(nèi)應用最為廣泛的檢測方法為聲波透射法，其檢測方便、快捷、無損，現(xiàn)僅針對聲波透射法檢測樁基完整性進行初步探討分析。

1、聲波透射法檢測基樁完整性的適用條件

（1）此方法僅適用于已埋設(shè)聲測管的混凝土基樁，可定量分析樁身缺陷位置及大小范圍。

（2）混凝土灌注樁的齡期應超過14天，此時混凝土超聲波波速等特性參數(shù)變化已經(jīng)趨于平緩。

2、聲波透射法檢測注意事項

（1）檢測前應先采用測繩和鋼釬進行測試，如遇堵塞處應進行疏通，保證所有聲測管通暢，即所有剖面均能采集數(shù)據(jù)得到有效波形。

（2）聲測管內(nèi)要注滿清水，水是超聲波的良好耦合劑，如果水中含有雜質(zhì)，對聲速和聲幅均有較大的影響，檢測結(jié)果存在偏差。

（3）聲時修正。零聲時標定由三部分組成，分為聲測系統(tǒng)延遲時間、聲測管及耦合水層聲時。

（4）通過延遲、增益調(diào)整顯示波形。增益調(diào)整準則以首波清晰方便識別為優(yōu)。按經(jīng)驗考慮，跨距低于1.2米，增益可設(shè)置為200，大于1.2米設(shè)置為400。延遲時間以將首波放置在波形顯示區(qū)約1/3或1/2處為優(yōu)。如果怎樣調(diào)整增益和延遲波形均不理想，可能樁底有沉渣或別的缺陷，將探頭同步向上提升到一定的深度，采集效果變好則以此設(shè)置為準進行檢測。驗證完設(shè)置后，將探頭重新放回樁底。

（5）提升過程中要勻速拉動探頭，樁頭附近應降低速度。提升聲測線間距不超過100mm，提升速度不超過0.5m/s。

3、聲學參數(shù)與混凝土缺陷的對應關(guān)系

現(xiàn)場檢測一般首先采用平測法對全樁各個檢測剖面進行普查，如果發(fā)現(xiàn)存在聲學參數(shù)異常測點，采用斜測加密測點的方式進一步檢測，對異常部位范圍進行確認。

聲波透射法檢測混凝土樁身完整性根據(jù)聲學參數(shù)變化進行判定，常用聲學參數(shù)為聲速、波幅、頻率及波形。

3.1混凝土離析

樁基混凝土澆筑易發(fā)生離析現(xiàn)象，某處粗骨料多砂漿少，由于粗骨料本身波速高，這些部位的聲速值會提升，幅值反而會降低。相反相鄰部位粗骨料少砂漿多的低強區(qū)，聲速值會降低，幅值會高于附近測值。該種缺陷應采用波速和幅值進行綜合分析判斷。

3.2斷樁

該缺陷通常是由于澆筑導管提升不當，或施工故障停留過長二次澆筑造成。此時聲速和聲幅均明顯突變下降，波形出現(xiàn)嚴重畸變或無波形接收，同時所有剖面在該深度范圍均存在上述異常情況。如果樁頂出現(xiàn)上述聲學參數(shù)緩變，則可能是樁頂標高不夠。

3.3混凝土內(nèi)存在孔洞或氣泡

該缺陷通常是由于混凝土澆筑導管提升過快，造成大量空氣存在混凝土內(nèi)部，混凝土質(zhì)量降低，此時聲速不會下降，但聲波能量明顯衰減。

3.4沉渣

樁底沉渣為清孔殘留的松散體，其波速低、衰減大，所以當樁底波速和幅度明顯下降時，表明樁底存在一定厚度的沉渣。

3.5孔壁坍塌、夾泥

局部塌陷形成縮頸或夾泥處聲速、幅度均較正常混凝土有明顯的下降，當泥團包裹聲測管時，波幅的下降程度較泥團遠離聲測管情況下要大。

通過上述聲學參數(shù)變化與混凝土質(zhì)量對應關(guān)系，可初步判斷樁基礎(chǔ)存在的缺陷類型，如有必要，可采用鉆芯法進行驗證。

4、基樁完整性類別判定

基樁完整性采用綜合判定法，聲速臨界值偏低時，可與低限值做定量對比，其他參數(shù)以相對大小或異常程度來做定性比較。舉例說明各類樁特征曲線波形。

圖1中各個剖面聲速及波幅在不同深度出現(xiàn)略低于臨界值情況，判定為Ⅱ類樁。

圖2中3m及6m處各個剖面聲速及波幅存在明顯的聲學參數(shù)異常值，判定為Ⅲ類樁。

圖3中5m處各個剖面存在嚴重缺陷，判定為Ⅳ類樁。

結(jié)語：

聲波透射法能夠直觀的反映出缺陷位置及大致范圍，實際工程中已經(jīng)得到了比較廣泛的應用，但聲測管傾斜、大直徑樁基檢測盲區(qū)等仍對檢測結(jié)果存在較大影響，仍需繼續(xù)深入研究，以期該方法得到更好地應用，樁基質(zhì)量得到更好地控制。

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