地下連續(xù)墻接頭檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用

李江

（廣東華隧建設(shè)股份有限公司，廣東 廣州 510620）

摘要：地下連續(xù)墻施工時的先行幅和后繼幅間的接縫處易成為圍護結(jié)構(gòu)防水的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是采用工字鋼接頭，接頭處易發(fā)生夾砂、夾泥的情況，容易導(dǎo)致基坑開挖過程中出現(xiàn)接頭漏水、漏砂的情況，是車站基坑施工的致命風(fēng)險點。文章介紹了一種自行研發(fā)的地下連續(xù)墻接頭檢測技術(shù)，對以后采用地下連續(xù)墻做圍護結(jié)構(gòu)的深基坑施工有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地下連續(xù)墻；接頭檢測；超聲波透射法；PSD判據(jù)

中圖分類號：TU476文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0033-02目前，國內(nèi)對于地下連續(xù)墻施工的相關(guān)檢測主要分為施工過程的成槽寬度探測和施工后地下連續(xù)墻的完整性檢測。前者的成槽寬度探測屬于施工過程控制，主要是通過探測成槽寬度來調(diào)整成槽的工藝，屬于施工過程質(zhì)量控制的措施工。

1原理

地下連續(xù)墻接頭出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的原因，主要是因地下連續(xù)墻一期槽段混凝土澆注時混凝土出現(xiàn)繞流或是因二期槽段接頭清理不到位而夾泥、夾砂造成，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻接頭存在夾泥、夾砂等缺陷時，聲波將繞過缺陷繼續(xù)傳播或在低速介質(zhì)中傳播，這樣會使聲時相對延長，波速相對降低；同時聲波在缺陷區(qū)將產(chǎn)生吸收衰減和散射衰減，造成聲波能量耗損，使接收波波幅明顯下降，從而在缺陷背后形成一個聲陰影；另外，超聲脈沖波是復(fù)頻波，當(dāng)脈沖波穿過缺陷區(qū)時會產(chǎn)生“頻漂”現(xiàn)象；由于超聲脈沖波在缺界面產(chǎn)生反射和折射，形成不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同或由于在反射界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形成橫波等原因，使到達接收換能器的時間不同，結(jié)果造成接收波成為許多同相位或不同相位的波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。因此，可以根據(jù)波速、波幅、頻率等大小和形態(tài)的異常及結(jié)合工程情況，綜合判定地下連續(xù)墻接頭的完整性，從而實現(xiàn)地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量的檢測。

2地下連續(xù)墻接頭的檢測方法

根據(jù)超聲波透射法的工作機理，在地下連續(xù)墻施工時在一期槽段、二期槽段鋼筋籠的兩側(cè)各預(yù)埋一根聲測管，作為換能器的通道。待連續(xù)墻施工完成后，將連續(xù)墻接頭兩側(cè)的聲測管灌滿水，通過水的耦合，使得超聲脈沖信號可從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測管中的聲測管接收信號，再通過超聲儀測定有關(guān)參數(shù)并采集記錄、儲存以供分析使用。通過分析采集的數(shù)據(jù)對接頭的質(zhì)量進行判據(jù)，得到最終接頭質(zhì)量檢測的結(jié)果。

2.1檢測設(shè)備的選用

地下連續(xù)墻接頭檢測的工作原理與地下連續(xù)墻完整性相同，因此超聲波檢測儀可選用目前常用的聲波檢測儀。

2.2聲測管管材的選擇

聲測管宜選用無縫鋼管，而不宜選用PVC管，雖然PVC管透聲性能很好，但是由于地下連續(xù)墻澆筑的混凝土水化熱高，澆筑混凝土?xí)rPVC管會膨脹，混凝土初凝過程會收縮，從而使得PVC管與混凝土之間出空隙，聲波在空氣中傳播弱，且速度慢，對檢測的影響很大，極易造成誤判，因此選用鋼管，管徑為2英寸。

2.3相鄰槽段聲測管的埋設(shè)要求

在混凝土中，聲場所及的空間內(nèi)的任何一點都存在著一次聲波（即入射波）及二次聲波（即反射波、折射波和波形轉(zhuǎn)換后的橫波）。探頭所接收到的信號是一次波和二次波的疊加。因為直接穿越的一次波所走的距離較短，所以先到達接收探頭，其衰減作用與二次聲波相比較弱。二次聲波經(jīng)過多次反射，所走距離較長，其中部分橫波波速較慢，它到達的時間要比一次波滯后。為了接收較強的疊加信號，因此相鄰聲測管埋管不宜過大，根據(jù)超聲波檢測單位的現(xiàn)場經(jīng)驗，相鄰聲測管埋管間距控制在60～80cm最佳。

2.4諧振頻率范圍的選用

超聲波在混凝土中傳播衰減較大。由于混凝土中存在廣泛的聲學(xué)界面，因此，其散射損失是非常明顯的。如果把骨料視為分散在砂漿中的球狀障礙物，超聲波散射功率的大小與頻率的平方成正比。因此，為了使超聲波在混凝土中的傳播距離增大，往往采用比金屬材料探傷所采用的頻率低得多的超聲頻，通常地下連續(xù)墻完整性檢測是選用為30～50kHz的低頻波，接頭聲波檢測時，管距越大，頻率宜更低，檢測效果更佳。接頭聲波檢測宜選用的諧振頻率宜為20～30kHz。

2.5拉線的速度控制

聲測檢測時，拉線的快慢直接影響信號成像的效果，從而影響判據(jù)。拉線速度過快的容易造成“頻飄”，數(shù)據(jù)采集接收終端接收的信號容易失真，從而有可能造成誤判；拉線速度慢點拉收的信號穩(wěn)定，因此連續(xù)墻接頭檢測時拉線的速度宜慢不宜快，通常地下連續(xù)墻完整線檢測的拉線速度為20～40cm/s，而對于接頭的聲波檢測時，拉線速度宜控制在10～15cm/s。

2.6評據(jù)方法的選用

采用超聲波透射法對地下連續(xù)墻進行檢測最重要的是對檢測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果判定，其檢測需要分析和處理的聲學(xué)參數(shù)是聲速、波幅、主頻。而如何應(yīng)用這些聲學(xué)參數(shù)進行判定是超聲波透射法測墻的關(guān)鍵，其分析判定方法有：聲速判據(jù)、PSD判據(jù)、波幅判據(jù)和主頻判據(jù)。PSD判據(jù)突出對聲時的變化，對缺陷的敏感度在各種判據(jù)法中最為明顯，同時也減小了因聲測管不平行造成的測試誤差對數(shù)據(jù)分析的影響，所以PSD判據(jù)比其他方法具有獨特優(yōu)勢。

3應(yīng)用效果

圖1接頭檢測聲速、聲幅、PSD曲線圖

上述地下連續(xù)墻接頭檢測技術(shù)在廣佛線二期工程某車站施工中應(yīng)用，共計檢測圍護結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻接頭101個，檢測結(jié)果揭示6個接頭存在較為嚴重的質(zhì)量缺陷?，F(xiàn)場接頭檢測的PSD曲線成果圖如1所示。

從圖1看出，在距墻頂1.8～2.0m處PSD曲線出現(xiàn)測點異常，所對應(yīng)的聲速也異常，明顯低于臨界波速值；11～12.5m處PSD曲線出現(xiàn)測點連續(xù)異常，說明該接頭在對應(yīng)部位存在較為嚴重的缺陷，很有可能是夾泥或是混凝土松散，均有可能危害基坑開挖的安全。

接頭檢測完成后對存在質(zhì)量缺陷的接頭進行了有針對性的，即只對有缺陷的具體部位進行預(yù)加固處理，節(jié)省了加固費用。目前該基坑已開挖完成，開挖過程中未出現(xiàn)連續(xù)墻接頭漏水、漏砂的現(xiàn)象，基坑開挖順利，確保了施工工期。而與本工程工程地質(zhì)以及施工工藝相同的兩個標段均出現(xiàn)了接頭漏水、漏砂的情況。

4結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

（1）該項技術(shù)首次提出利用超聲波透射法對地下連續(xù)墻接頭進行檢測，填補了國內(nèi)地下連續(xù)墻施工完成后進行接頭質(zhì)量檢測的空白。

（2）根據(jù)地下連續(xù)墻接頭檢測的特點和目的對聲測的埋管間距、諧振頻率的選用、拉線的速度、判據(jù)方法的選用等進行了研究和分析，并制定了接頭超聲波檢測的合理參數(shù)，形成了一套較為完善的地下連續(xù)墻接頭檢測施工技術(shù)。

（3）可快速檢測出地下連續(xù)墻接頭的質(zhì)量，提前進行預(yù)加固處理，對接頭的處理由以往的被動處理轉(zhuǎn)為主動預(yù)防，可規(guī)避地下連續(xù)墻接頭漏水、漏砂的致命風(fēng)險點，降低了深基坑施工的安全風(fēng)險。

（4）可準確地檢測出地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量缺陷的具體部位，方便采取有針對性的預(yù)加固處理，免除了以往對有懷疑的接頭均進行處理加固，可節(jié)省施工成本。

4.2建議

眾所周知，對于超聲波的PSD判據(jù)受人為的影響因素較大，就地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量而言，PSD判據(jù)的結(jié)果也不一定能完全確定接頭質(zhì)量缺陷對基坑安全危害的大小，因此本項技術(shù)還需通過更多項目的應(yīng)用來進一步分析和研究。

參考文獻

[1]?王宏坤．地下連續(xù)墻槽孔的超聲波檢測技術(shù)[J]．巖土

?工程技術(shù)，1999，（4）．

[2]?黃坤利．超聲波檢測中常見缺陷的定性[J]．科技風(fēng)，

?2011，（17）．

[3]?建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106）[S]．2003．