基樁聲波透射完整性等級判定標準探討

仇道剛，陳啟超，劉國躍

（南京銘創測控科技有限公司，江蘇 南京 210032）

0 引言

目前聲波透射檢測的結果評價，實質上是把對立體樁的完整性評價簡化成若干剖面的評價，這是檢測方法本身決定的。即使將平測、斜測、扇測都做，也僅能反映剖面的情況，然后再綜合所有剖面的情況，來推斷立體樁身的情況。這就決定了，由剖面到立體的樁身，本身就會存在一定的誤差，而且這個誤差是方法自身的問題，無法避免。因此，研究在剖面內更加準確地判定缺陷的位置和程度，更有實用價值。筆者認為，聲波透射檢測的實踐總結非常重要。

1 判定標準

聲波類似光波，障礙物對聲波的阻擋效果類似投影。例如，用一張平鋪的A4紙遮擋一束光時，得到的影子可能是一個長方形，也可能是一條直線。當影子是一條直線時，這時通過投影很難判斷出遮擋物的形狀。但是如果通過調整紙的方向，讓光來自兩個不同的方向照射，再通過這兩個方向的投影結果進行綜合分析，誤判率會降低很多。例如，當光垂直與紙的平面照射時，得到的影子是長方形，當光平行于紙的平面照射時，得到的影子是一條直線，如圖 1 所示，綜合分析這兩種結果，顯然更容易得出遮擋物形狀是長方形的結論。

圖1 障礙物阻擋光波效果圖

聲波透射檢測原理也是如此，缺陷在樁身軸向上的大小是在徑向上的投影（平測數據提供），這個投影反映不出缺陷在樁身徑向上的大小。要在剖面內準確定位缺陷的大小和位置，至少需要兩個方向的投影，而平測和斜測數據可以提供這兩個方向的投影。目前JGJ 106－2014《建筑樁基檢測技術規范》的判定標準只考慮了缺陷在樁身軸向上的分布，沒有考慮缺陷在樁身徑向上的分布。例如，某樁，埋設 3 根聲測管，在深度3.5～4 m 范圍內，1 號管和 2 號管被泥包裹［1］。依據聲波透射原理，繪制異常聲測線分布圖，如圖 2 所示，那么聲學參數在 3.5～4 m 范圍內，5 條聲測線均異常，分析得到的缺陷是在深度 3.5～4 m 范圍內，至于缺陷在樁身徑向上的分布情況，通過數據分析無法得知。依據現有的標準，異常聲測線在所有檢測剖面內，縱向、橫向連續分布，且橫向分布的數量大于檢測剖面數量的 50 %。符合 Ⅳ 類樁的判定標準，應該判為 Ⅳ 類樁。這種數據表面看，跟斷樁數據是一樣的，但是，缺陷的嚴重程度卻跟斷樁大相徑庭。這兩種缺陷對樁身承載力的影響也不一樣，現有的判定體系并沒有把這兩種情況區分出來。

圖2 異常聲測線分布圖

2 模型分析

現有的聲波透射檢測技術可以將聲測管局部包泥的情況準確判斷出來。但是仍然有檢測精度的問題，這個檢測精度跟斜測角度有關［2］。還是用上面列舉的樁為例，3 根聲測管，1 號管和 2 號管在深度3.5～4 m 范圍內包泥，依據聲波透射檢測缺陷的判定原理，根據平測和斜測數據繪制缺陷示意圖，如圖 3 所示，斜測角度采用 60e，斜測角度越大，檢測精度越高。從圖形上可以看出，通過分析得出的缺陷為三角形即斜線陰影部分。雖然仍有一定的誤判區域，但是能看出缺陷僅僅是在聲測管附近，并沒有在樁徑向上向樁中心延伸很大的區域。反之，如果缺陷在樁身徑向上分布的區域很大，通過平測加斜測也能準確地判斷出來。

圖3 缺陷示意圖

3 工程案例

案例 1：貴州某灌注樁，樁號 Y14-1，樁徑 2.4 m，檢測樁長 23.2 m，埋設 4 根聲測管，平測數據顯示，在 17 m 和 20 m 兩處有全斷面缺陷，范圍 20～30 cm，數據如圖 4 所示，曲線圖和波列圖均能清晰地反映出缺陷，依據現有的判定標準，此樁判為 Ⅳ 類。由于樁徑較大，采用取芯法進行驗證，此樁沒有做斜測。另外，由于樁徑＞1.6 m，依據規范，取芯檢測一共取了 3 個孔，取芯孔位置如圖 5 所示，在聲波透射檢測有問題的兩處深度，芯樣均沒有發現有問題。2 號孔芯樣照片如圖 6 所示，3 號孔芯樣照片如圖 7 所示。最后，依據取芯結果，此樁最終判定為 I 類。從取芯結果分析，雖然平測數據顯示此樁是全斷面缺陷，類似斷樁，但是，缺陷在樁身徑向上的范圍并不大。取芯結論跟聲波透射檢測結論差異很大。

圖4 Y14-1 號樁曲線圖和波列圖

圖5 Y14-1 號樁取芯孔位置圖

圖6 Y14-1號樁 2 號孔芯樣照片圖

圖7 Y14-1 號樁 3 號孔芯樣照片圖

案例 2：四川某鉆孔灌注樁，樁號 3～9，樁徑 2 m，樁長 30 m，混凝土標號 C30，埋設 3 根聲測管，平測數據如圖 8 所示，在 17 m 左右，3 個剖面都有缺陷，1～2 剖面和 1～3 剖面缺陷深度范圍在 1 m 左右，2～3 剖面范圍稍小，在 0.5 m 左右。曲線圖和波列圖均能清晰地反映出缺陷，依據現有的判定標準，此樁判為 Ⅳ 類。同樣，取芯取了 3 個孔，仍然沒有取到缺陷，1 號孔芯樣照片如圖 9 所示。取芯結論跟聲波透射檢測結論差異很大。

圖8 3～9 號樁曲線圖和波列圖

圖9 3～9 號樁 1 號孔取芯照片圖

以上兩個案例從取芯的結果可以斷定，缺陷在樁徑向上并沒有形成較大的范圍，否則取芯結果會有所體現，很有可能缺陷僅在聲測管附近。關于聲測管被泥包裹這種情況，需要說明的是，對于 4 根聲測管的樁，如果有 3 根聲測管在同一高度被泥包裹，所有剖面在此位置數據都會異常，從平測數據上看像是全斷面缺陷，類似斷樁數據。如果有 2 根聲測管在同一高度被泥包裹，就會有 5 個剖面在此位置數據異常，只有 1 個剖面數據正常，平測數據顯示依然是嚴重缺陷。

4 現有判定體系的弊端

現有判定體系只是針對平測數據進行判定，用平測數據判定樁是好樁，風險不大（特殊缺陷除外，例如水平裂縫），但是用平測數據判定樁是問題樁，卻存在風險，平測數據有問題，樁一定有問題，但是缺陷嚴重程度可能相差很大，應該進行更細分的對待，并且聲波透射檢測技術也能做到這一點。

現有的判定體系易造成資源浪費，有時候即使明知取芯可能沒問題，還要做取芯驗證，而取芯的成本遠高于聲波透射檢測。像案例 1、案例 2 的情況，依據現有的判定體系，這樣的樁是無法判成Ⅰ類、Ⅱ 類樁，即使檢測人員通過平測和斜測完全可以提前判定出缺陷在樁身徑向上分布的區域不大，取芯可能取不到，還要進行取芯檢測，這時候的取芯目的已經不是驗證缺陷了，而是承擔起了給樁一個合格身份的角色，給樁的最終結論提供依據。從某種意義上說，這是現有的完整性判定體系導致的奇怪現象。

現有判定體系易使聲波透射法受到質疑，隨著聲波透射判定為 Ⅲ 類、Ⅳ 類，而取芯最終判定為Ⅰ類、Ⅱ類樁的數量的增多，會給施工、監理、業主等造成聲波透射檢測準確性不高的誤解，降低了聲波透射檢測技術的社會公信力，不利于這門技術的發展。

5 建議

平測數據的本質是在剖面內提供了一個一維坐標，僅能了解缺陷在樁軸向的分布情況。而平測加斜測數據可以在剖面內提供了一個二維坐標（非標準二維坐標，當斜測角度達到 90e 時，是標準的二維坐標）［2］，能了解缺陷在樁身軸向、徑向上的分布情況。鑒于以上，建議Ⅲ 類、Ⅳ 類的樁判定標準要充分考慮平測、斜測數據，進行更細分的判定，將在樁身徑向上形成較大缺陷和形成較小缺陷區分開來，這樣判定，會更加準確，并且能減少一些不必要的取芯驗證，避免檢測浪費。

6 結語

聲波透射法目前在現有的幾種基樁完整性檢測方法中，占用很重要的位置，尤其是對于大直徑灌注樁的完整性檢測，聲波透射法是不二之選。我國每年龐大的聲波透射檢測數量，可以提供大量的工程案例，對判定體系的完善起到極大的推動作用。實踐出真知，只要堅持對在實踐中出現的問題進行總結，本著不漏判一根壞樁，不誤判一根好樁基本原則，聲波透射完整性檢測的評價體系就會日趨完善。 Q