超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的一致性研究

周建桃 李寧

【摘要】文章通過工程實例，分析了超聲波透射法和低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的一致性，以期作為參考。

【關(guān)鍵詞】超聲波透射法;低應(yīng)變反射波法;樁基檢測;一致性

隨著工程建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，鐵路、公路、港口碼頭及城市建設(shè)得到了迅速發(fā)展。橋梁、塔架、重型構(gòu)筑物、堤壩、高層建筑及海上采油平臺以及核電站等工程大量采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)己經(jīng)成為了一種應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)形式。但基礎(chǔ)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全，但因其屬于地下或者水下隱蔽工程，施工的質(zhì)量較難控制，因此對樁基的質(zhì)量進行檢測就變得非常必要。

一、超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法概述

（一）超聲波投射法

超聲波透射法是指在混凝土灌注樁中預(yù)埋聲測管，并在聲測管之間發(fā)射、接收高頻超聲波信號，通過檢測超聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的時間、PSD、頻率和波幅等聲學(xué)參數(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，并需要工程檢測人員的一定經(jīng)驗，來判定樁身完整性以及缺陷類型、位置、嚴重程度等的檢測方法。

（二）低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變方法目前主要采用的是反射波法，反射波法源于應(yīng)力波理論，基本原理是利用手錘（或力棒）在樁頭施加一小沖擊擾動，激發(fā)一應(yīng)力波沿樁身傳播，應(yīng)力波在沿樁身傳播過程中，當(dāng)遇到樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底斷樁、嚴重離析等）或樁身截面變化（如縮徑、擴徑）時，應(yīng)力波就會發(fā)生反射，利用安裝在樁頂?shù)募铀俣扔嫽蛘咚俣扔嫿邮沼沙跏夹盘柡陀蓸渡砣毕莼蛘邩兜桩a(chǎn)生的反射信號組合的時程曲線（或成為波形），通過對帶有樁身質(zhì)量信息的波形進行處理和分析，并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料和施工記錄做出對樁的完整性的判斷。

這兩種方法不但在理論上存在一致性，在實際工程施工檢測方面也均具有巨大優(yōu)勢。設(shè)備易于運輸、檢測手段較為成熟、效率高且成本低等都是超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法的特點。

二、檢測實例

（一）工程案例

在某橋梁工程中，由于施工地區(qū)的巖石風(fēng)化現(xiàn)象較為嚴重，并且橋梁施工地點大多位于跨河道位置。因此在開始施工之前，需要對橋梁基樁進行檢測，以確定基樁的性能是否滿足橋梁工程的實際需求。為了避免缺陷的錯檢以及漏檢，有效提高檢測結(jié)果的可靠性。我們選取在建橋梁的7根具有代表性的基樁進行檢測，主要采用低應(yīng)變反射波法和超聲波透射法兩種方法進行檢測。并且通過對檢測結(jié)果的分析和比較，研究低應(yīng)變反射波法和超聲波透射法在進行橋梁基樁完整性檢測中是否具有一致性？

該7根基樁均為摩擦灌注樁，采用旋挖機鉆孔，基樁編號按照檢測順序依次編號1，2，3w?w?7，樁長（樁初依次為17.0?m?（1200mm）?，39.5?m?（1800mm）、

40.0?m?（1200mm）、32.5?m?（1800mm）?，24.0m（1500mm）?，32.8m?（1500mm）?，32.5m?（1800mm）。

（二）檢測結(jié)果

1.采用超聲波透射法對上述7根基樁進行實地檢測之后，檢測結(jié)果如下：

1號樁，各剖面聲速、波幅均大于臨界值，波形正常，樁身完整性良好，缺陷數(shù)為0;2號樁，各剖面聲速、波幅均大于臨界值，波形正常，樁身完整性良好，缺陷為0;3號樁，AB，BC剖面在12.25m處聲速、波幅值明顯低于臨界值，其他剖面物理參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，波形基本正常，缺陷為2;4號樁，BC，BD，CD，AC?4個剖面波幅值在14.6?m處明顯小于臨界值，9.0m處PSD值異常，21.7m處AC剖面聲速值偏低。初判為14.6?m處有夾泥，9.0?m處混凝土離析，21.7?m處有小泥團或小氣泡，缺陷為3;5號樁，AB，BC剖面在1.75?m處的聲速、波幅值明顯低于臨界值，波形異常，各剖面在22.4?m處波形異常，初判為均存在少量夾泥，缺陷為2;6號樁，各剖面聲速、波幅、波形在10.7m處異常，初判為夾泥;AB，AC兩個剖面在樁底處聲速值低于臨界值，而BC剖面在樁底處的聲速值異常升高，初判為聲測管傾斜，缺陷為2;7號樁，6個剖面中5個剖面的聲速、波幅曲線在樁身17.3-17.6?m處均異常，初判為夾泥，在29.0?m處各個剖面異常，初判為夾泥。缺陷為2。

2.低應(yīng)變反射波法檢測結(jié)果

采用低應(yīng)變反射波法對上述7根基樁進行實地檢測之后，檢測結(jié)果如下：

1號樁，1.4m處有明顯縮頸信號，混凝土波速偏低，有明顯信號，缺陷數(shù)量為0;2號樁，?無缺陷反射波，混凝土波速處于正常范圍，無明顯反射信號，缺陷數(shù)為0;3號樁，8.7m處有明顯縮頸信號，混凝土波速處于正常范圍，無明顯反射信號，缺陷數(shù)為1;4號樁，14.6m、21.7m處有縮頸信號，混凝土波速處于正常范圍。有微弱反射信號，缺陷數(shù)為2;5號樁，2.8m處有輕微縮頸信號，混凝土波速處于正常范圍，無明顯反射信號，缺陷數(shù)量為1;6號樁，10.7m處有輕微縮頸信號，混凝土波速處于正常范圍，無明顯反射信號，缺陷數(shù)為1;7號樁，17.5m處有明顯縮頸信號，混凝土波速處于正常范圍，無明顯反射信號，缺陷數(shù)為1。

（三）結(jié)論分析

1.理論一致性分析

通過對上述7根橋梁基樁采用低應(yīng)變反射波法和超聲波透射法進行實地檢測之后，其檢測結(jié)果顯示，二者在進行檢測時理論上具備了一致性，具體表現(xiàn)如下：第一，兩者都屬于半直接法。在現(xiàn)場原型的基礎(chǔ)上進行試驗，依靠比較成熟的理論，通過測試手段，同時結(jié)合規(guī)范規(guī)定的理論界限并依靠工程人員的經(jīng)驗判定，加以綜合分析最終確定樁基礎(chǔ)是否出現(xiàn)質(zhì)量問題的半經(jīng)驗方法。超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法均是依靠某些物理參數(shù)的波動變化來判定樁身完整性。引起物理參數(shù)的變化原因很多，例如樁身夾泥、離析、斷樁以及接樁等缺陷，均會引起波動曲線的變化，因此如果僅從所測的曲線結(jié)合規(guī)范來進行測判，兩種檢測方法均很容易造成誤判或者漏判;第二，在理論基礎(chǔ)中均依附于動測理論。超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法研究的都是由于質(zhì)點運動而引起的機械波，本質(zhì)上均屬于采用動力參數(shù)法研究質(zhì)點由于外界因素的擾動而改變本來的運動狀態(tài)的方法。

2.實例檢測結(jié)果一致性分析

經(jīng)過綜合評定：第一，1，2號樁屬于I類樁，I類樁的工程性質(zhì)良好。對于1號樁，若單獨采用低應(yīng)變反射波法，則可能將工程性質(zhì)良好的大頭樁誤測為缺陷樁，但兩種方法聯(lián)合使用可以避免誤測;第二，3號樁屬于II類樁，該樁的檢測結(jié)果表明，這兩種方法的一致性并不是十分良好，有可能出現(xiàn)檢測出的缺陷并不重合的現(xiàn)象，也從側(cè)面說明了兩種方法聯(lián)合使用的必要性;第三，4，?5號樁屬于III類樁，其中4號樁有3個缺陷，5號樁有2個缺陷，但低應(yīng)變反射波法僅檢測出了4號樁的2個缺陷與5號樁的1個缺陷，其一致性并不明顯;第四，6，?7號樁屬于IV類樁，對于6號樁，低應(yīng)變反射波法對于超聲波透射法檢測的10.7?m的嚴重缺陷反射信號不明顯，對于7號樁兩種方法都檢測出了淺部缺陷，體現(xiàn)了一定的一致性。

綜上所述，雖然超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法各自擁有優(yōu)缺點以及檢測的盲區(qū)，但是這兩種方法無論從動測理論和實測結(jié)果上看，均具有一致性。但是目前來看，低應(yīng)變反射波檢測結(jié)果并不理想。因此，在實際工程中，應(yīng)以超聲波透射法為主、以低應(yīng)變反射波法為輔，進行樁基完整性檢測，可以確保工程質(zhì)量。

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