聲波透射法檢測樁基完整性的分析

吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司檢測中心，貴州 貴陽 550008)

聲波透射法檢測樁基完整性的分析

吳旭東

(貴州省交通建設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司檢測中心，貴州 貴陽 550008)

就聲波透射法檢測樁基完整性的優(yōu)勢和檢測過程中存在的一些不足，結(jié)合本人多年的樁基檢測經(jīng)驗給出一些建議。

聲波透射法；樁基完整性；數(shù)據(jù)處理；局限性

1 聲波透射法檢測樁基

1.1 聲波透射法原理

混凝土灌注樁超聲檢測法是在樁內(nèi)預(yù)埋若干根平行于樁的縱軸的聲測管道檢測時，將聲測管道內(nèi)灌滿清水作為耦合劑，將超聲換能器放入聲測管內(nèi)，其中一只超聲換能器發(fā)射超聲脈沖，超聲脈沖經(jīng)樁身混凝土傳播后由另一只(幾只)超聲換能器接收，轉(zhuǎn)換為電信號后通過電纜傳送到主機計算存儲并時時顯示；通過超聲換能器在聲測管道內(nèi)的移動對混凝土內(nèi)部進行逐斷面探測，由接收超聲脈沖的聲學參數(shù)(脈沖波形、傳播時間、傳播速度及能量)的變化以判斷樁身混凝土缺陷大小、位置及樁身完整性。

1.2 檢測數(shù)據(jù)的分析

(1)平測時各聲測線的聲時、聲速、波幅及主頻，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)分別按下式計算，并繪制聲速-深度曲線和波幅-深度曲線，也可繪制輔助的主頻-深度曲線以及能量-深度曲線。

tci=ti(j)-t0-t′

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i為聲波檢測線的編號(應(yīng)對每個檢測剖面連續(xù)編號)；j為檢測剖面編號；tci(j)為第j檢測剖面第i聲測線聲時，μs；ti(j)為第j檢測剖面第i聲測線聲時測量值，μs。

(2)對于受檢樁的聲速異常判斷臨界值，可以按照下述方法來確定：

首先根據(jù)本地區(qū)的檢測經(jīng)驗，結(jié)合預(yù)留的同條件混凝土試件或者由鉆芯法鉆取的的芯樣試件的抗壓強度，通過對已知強度的混凝土試件與聲速的對比試驗，分別確定樁身混凝土聲速低限值vL和混凝土試件的聲速平均值vp。

當v0(j)大于vL且小于vp時，

vc(j)=v0(j)

(5)

當v0(j)小于等于vL或v0(j)大于等于vp時，應(yīng)分析原因；第j檢測剖面的聲速異常判斷臨界值可按下列情況的聲速異常判斷臨界值綜合確定：

同一根樁的其他加測剖面的聲速異常判斷臨界值；

與受檢樁屬同一工程、相同樁型且混凝土質(zhì)量較穩(wěn)定的其他樁的聲速異常判斷臨界值。

1.3 應(yīng)結(jié)合所有檢測剖面的數(shù)據(jù)進行綜合分析

在檢測過程中，應(yīng)結(jié)合所有檢測剖面的數(shù)據(jù)進行綜合分析，防止因為聲測管埋管傾斜、樁頂聲測管與混凝土結(jié)合不緊密等情況帶來的誤判。聲測管埋管傾斜會導致某個檢測剖面聲速值明顯偏大，而另外一個相鄰剖面聲速值明顯偏低，且兩個剖面的聲速值變化趨勢一致，但聲幅值基本不變，另外幾個檢測剖面正常，在判定過程中應(yīng)該準確分析，防止誤判。在某些樁基檢測過程中，在靠近樁頭部位的最后一個或幾個測點的聲學參數(shù)急劇下降，而樁頭部位混凝土目測良好。該現(xiàn)象可能是清理樁頭混凝土時，外力引起聲測管與混凝土之間產(chǎn)生間隙或者混凝土局部破損，導致超聲波無法無法穿過裂縫或破損混凝土，引起聲學參數(shù)異常。解決該現(xiàn)象可在聲測管外壁或樁頭混凝土澆清水，如該現(xiàn)象如產(chǎn)生好轉(zhuǎn)，則可判定是此問題造成的。

1.4 建立聲速-強度曲線

在有條件的情況下，應(yīng)采取澆筑試樁的方式驗證施工單位樁基施工技術(shù)水平。在施工單位澆筑過程中，采取留樣砼同條件試件，或者采取鉆取芯樣的方式，在試驗室內(nèi)用非金屬超聲波檢測儀配置的平探頭，測試同條件養(yǎng)護下的試件或者抽取的芯樣的聲速與強度，建立聲速-強度的回歸方程，在以后的檢測過程中，做為輔助判據(jù)，更加準確的判定樁基的澆筑質(zhì)量。

1.5 檢測方式互相結(jié)合

在樁基澆筑過程中，由于施工單位對聲測管的埋設(shè)不夠規(guī)范以及聲波透射法本身的缺陷，無法檢測到樁基底部沉渣的情況。鉆芯法也只是在抽檢范圍內(nèi)進行驗證樁底沉渣厚度，頻率較低。對于大多數(shù)樁基來說，我們需要用低應(yīng)變法驗證樁底沉渣厚度，采取聲波透射和低應(yīng)變相結(jié)合的檢測方式，充分發(fā)揮兩種測試方法的優(yōu)勢，更好的對樁基澆筑質(zhì)量進行判定。

2 聲波透射法檢測樁基完整性的局限性

聲波透射法聲波透射法檢測樁身混凝土的完整性，具有效率高、儀器設(shè)備小巧便攜等優(yōu)點，但是需在檢測前預(yù)埋聲測管，對聲測管的埋置有很高的要求，管內(nèi)必須灌注清水，探頭必須在聲測管內(nèi)自由滑動，堵管無法進行檢測，聲測管不能傾斜過大或者扭曲，容易造成誤判。

3 對于聲波透射法檢測數(shù)據(jù)的局限性的處理辦法

3.1 聲測管的正確安裝與保護

聲測管是用聲波透射法進行樁基檢測最探頭的通道，樁基檢測結(jié)果與聲測管的埋設(shè)密切相關(guān)。

聲測管應(yīng)焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)主筋上，采用“U”型卡槽固定住，確保在灌注混凝土過程中聲測管不走位。同時，要注意對聲測管上、下端的保護，下端密封，防止混凝土漿液滲透進去，上不加蓋，防止異物掉入聲測管內(nèi)，聲測管連接處應(yīng)光順過渡，防止卡主探頭而無法順利進行聲波透射法檢測。特別是在村莊或者人流密集處，防止小孩或者行人對上端聲測管的破壞。

3.2 不同設(shè)備之間檢測結(jié)果比對

用不同型號的設(shè)備檢測疑似缺陷樁，可以是相同的人員也可以是不同的人員操作該儀器，消除在檢測過程中由于儀器設(shè)備的缺陷導致的對檢測數(shù)據(jù)結(jié)果的影響。

用非金屬超聲波檢測儀檢測樁基完整性時，應(yīng)確保儀器正常運行且參數(shù)設(shè)置正確，且換能器滿足測試要求。測試過程中，如發(fā)射換能器的蜂鳴聲響明顯下降，頻率明顯降低，則發(fā)射換能器可能已經(jīng)老化，遇到這種現(xiàn)象則換上新的兩個換能器重新測試被測物體，比較兩次數(shù)據(jù)，老化的那次數(shù)據(jù)聲幅會明顯的比第二次偏低，所以在使用過程中要特別注意換能器是否老化，這會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，放大缺陷。

3.3 不同檢測人員檢測結(jié)果比對

首先應(yīng)派另一個或幾個試驗檢測人員對同一根樁基，使用同一臺儀器，用同樣的方法對疑似缺陷樁進行復(fù)檢，消除在檢測過程中由于試驗檢測人員在操作儀器設(shè)備的時候沒有按照規(guī)范設(shè)置參數(shù)或其他能夠影響測試結(jié)果的操作帶來的影響，致使測試到的數(shù)據(jù)發(fā)生偏離。對于聲學參數(shù)異常處，應(yīng)取大于異常區(qū)2～3倍范圍內(nèi)進行加密檢測、斜測或扇形掃測，當采用加密檢測法時，一般測點間距由原來的250 mm改為50～100 mm，當采用斜測法時，兩個換能器中點連線的水平夾角不宜大于30°。

[1] 中華人民共和國行業(yè)標準.建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ 106-2014)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程(JTG-F F81-2004)[S].北京：浙江省交通廳工程質(zhì)量監(jiān)督站,2004.

[3] 徐維鈞.樁基施工手冊[M].北京：人民交通出版社,2007.

2016-12-10

吳旭東(1985-)，男，重慶酉陽人，工程師，主要從事工程檢測工作。

U446

C

1008-3383(2017)03-0143-02