淺談鉆孔灌注樁檢測(cè)技術(shù)（超聲波法）

張建東

摘 要：樁基礎(chǔ)是構(gòu)造物的主要形式之一，其工程質(zhì)量一直備受建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)和監(jiān)理等部門的關(guān)注。但是由于我國(guó)地理環(huán)境復(fù)雜、施工與專業(yè)技術(shù)不成熟和基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等原因，導(dǎo)致樁基施工中存在著很多質(zhì)量隱患，下面文章將就鉆孔灌注樁超聲波法檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的分析和討論。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；超聲波；缺陷

混凝土是一種多相復(fù)合體，其強(qiáng)度和均勻性并不是一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此，超聲波在混凝土中的傳播是一個(gè)極其復(fù)雜的物理過(guò)程，此時(shí)就需要利用波形、波幅、和聲時(shí)等聲學(xué)參數(shù)來(lái)對(duì)混凝土灌注樁質(zhì)量缺陷性質(zhì)、位置和大小進(jìn)行判斷，從而使得混凝土超聲檢測(cè)能在工程中得到很好的應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)灌注樁的應(yīng)用概況

我國(guó)在樁基工程上的花費(fèi)往往占據(jù)了總工程造價(jià)的很大一部分，由此就可以看出，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)而言，樁基工程的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)影響著整個(gè)施工質(zhì)量的高低。但是因?yàn)闃痘こ虒儆诘叵码[蔽工程，施工工序多，工藝流程長(zhǎng)而復(fù)雜，施工過(guò)程大多處在水下不易監(jiān)視，眾多的因素導(dǎo)致施工質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期效果，其中灌注樁的質(zhì)量問(wèn)題最為嚴(yán)重，因此灌注樁的工程事故在所有工程施工事故中占有極高的比例，所以我國(guó)在灌注樁方面難以解決的問(wèn)題主要有三個(gè)：采取何種方法對(duì)灌注樁的施工質(zhì)量進(jìn)行控制，對(duì)灌注樁存在的缺陷如何進(jìn)行處理，采用何種方法對(duì)樁基工程進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 鉆孔灌注樁施工中存在的問(wèn)題及處理方法

鉆孔灌注樁主要包括泥漿護(hù)壁灌注樁和干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁兩種。在進(jìn)行灌注樁施工階段，對(duì)于水下混凝土的灌注尤為關(guān)鍵，因此在灌注過(guò)程中，要對(duì)其進(jìn)行明確分工，以確保各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一指揮，密切配合，確保工程施工的順利進(jìn)行，使得灌注水下混凝土的質(zhì)量能夠大大提高，從而預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生。如若發(fā)生了灌注樁的質(zhì)量事故，應(yīng)當(dāng)理清現(xiàn)場(chǎng)情況，分析事故原因，在最短的時(shí)間內(nèi)采取合理的技術(shù)措施進(jìn)行補(bǔ)救，對(duì)于缺失存在缺陷的鉆孔樁，應(yīng)在其能夠安全使用的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)，以免誘發(fā)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)的樁還需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量安檢，符合要求之后才可以正常投入使用。

3 鉆孔灌注樁超聲波檢測(cè)原理

實(shí)際上，超聲波檢測(cè)通常是將高頻彈性脈沖波發(fā)生到砼內(nèi)，然后借助高精度的接收系統(tǒng)來(lái)對(duì)砼內(nèi)脈沖波的傳播過(guò)程及波動(dòng)特性進(jìn)行記錄。如果鉆孔灌注樁內(nèi)出現(xiàn)破損或不連續(xù)界面時(shí)，將會(huì)在缺陷面出現(xiàn)波阻抗界面，而高頻彈性脈沖波傳播至該位置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生波的反射和透射，從而降低可接收到的透射波能量；當(dāng)鉆孔灌注樁內(nèi)存在蜂窩、孔洞松散、等缺陷時(shí)，會(huì)誘發(fā)高頻彈性脈沖波的繞射和散射；此時(shí)可以根據(jù)波的能量衰減特性、波的初至到達(dá)時(shí)間、波形畸變程度及頻率變化等特征，來(lái)對(duì)鉆孔灌注樁的密實(shí)度參數(shù)分析。此外，還需要測(cè)試記錄不同高度、不同側(cè)面上的超聲波動(dòng)特征，通過(guò)一系列的分析和處理之后就可以對(duì)鉆孔灌注樁缺陷的大小、性質(zhì)及空間位置進(jìn)行有效的判斷。

測(cè)試階段，最好每?jī)筛暅y(cè)管為一組，借助水的耦合效應(yīng)，可以從一根聲測(cè)管中將超聲脈沖信號(hào)發(fā)射出去，并從另一根聲測(cè)管接收到脈沖信號(hào)，借助超聲儀對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。

4 鉆孔灌注樁超聲波檢測(cè)的技術(shù)要求

4.1 聲測(cè)管埋設(shè)要求

（1）基樁檢測(cè)與聲測(cè)管的埋設(shè)布置應(yīng)符合JTG/TF81-01-2004的規(guī)定。如果樁徑小于1500mm時(shí)，需要按照要求埋設(shè)三根聲測(cè)管，反之如果樁徑超過(guò)1500mm時(shí)，需要埋設(shè)四根聲測(cè)管。（2）聲測(cè)管的底部應(yīng)采用焊接盲蓋或鋼板來(lái)保證密封暢通不漏漿。（3）聲測(cè)管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，且互相平行、定位準(zhǔn)確，其中聲測(cè)管底端和接頭部位宜設(shè)固定點(diǎn)，每段之間的接頭選擇套管焊接或反螺紋套筒接口方案，并將其埋設(shè)至樁底，對(duì)于無(wú)鋼筋籠的部位，聲測(cè)管可用鋼筋支架固定。管口宜高出樁頂面300mm以上。

從聲測(cè)管的連接上考慮，一般來(lái)說(shuō)，用作聲測(cè)管的管材都不長(zhǎng)，當(dāng)受檢樁較長(zhǎng)時(shí)，就需要把管材一段一段的進(jìn)行連接，接口處需要滿足以下條件：（1）強(qiáng)度和剛度需要滿足工程實(shí)際條件，保證聲測(cè)管不會(huì)因?yàn)橥饬ψ饔枚l(fā)生折斷或脫開等現(xiàn)象。（2）水密性要好，在較高的靜水壓力下使得聲測(cè)管不會(huì)發(fā)生泄漏。（3）聲測(cè)管的內(nèi)壁應(yīng)該保持整潔通暢，在使用之前應(yīng)仔細(xì)檢查內(nèi)壁中是否有焊渣或毛刺等有害凸出物，防止接頭在上下移動(dòng)中發(fā)生卡死現(xiàn)象。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求

現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)過(guò)程一般分為兩大步驟：首先需要借助平測(cè)法對(duì)鉆孔灌注樁各個(gè)檢測(cè)剖面進(jìn)行全面的檢查，從而有效的發(fā)現(xiàn)聲學(xué)參數(shù)異常范圍，然后對(duì)聲學(xué)參數(shù)異常區(qū)域采用多種方式進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，從而獲得可靠的數(shù)據(jù)來(lái)判斷樁身完整性的類別。

對(duì)于齡期達(dá)到14天的樁基混凝土，施工單位進(jìn)行挖樁、破樁頭處理，破除樁頭混凝土?xí)r應(yīng)不破壞聲測(cè)管，完整聲測(cè)管頂端應(yīng)高出樁頂表面30cm。聲測(cè)管中應(yīng)注滿清水，按照聲測(cè)管的位置，以前進(jìn)方向第一根管為A，順時(shí)針排序B、C，由專業(yè)的技術(shù)人員用米尺進(jìn)行樁基埋設(shè)聲測(cè)管間距的測(cè)量，分別為AB.AC.BC測(cè)管的距離，作為檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)依據(jù)。統(tǒng)一填寫在規(guī)定的表格中，供檢驗(yàn)人員調(diào)用。

5 工程實(shí)例

該工程選擇了樁徑為1.5m的鉆孔灌注樁，所有樁均為摩擦樁，有效樁長(zhǎng)為28～42m不等，在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工過(guò)程中選擇的混凝土強(qiáng)度為C30。嚴(yán)格按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。首先借助平測(cè)法對(duì)每個(gè)鉆孔灌注樁的各個(gè)檢測(cè)剖面進(jìn)行普查，從而發(fā)現(xiàn)聲學(xué)參數(shù)異常的測(cè)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行加密斜測(cè)、平行檢測(cè)，從而有效確定異常部位的大小、范圍等，為鉆孔灌注樁樁身的判定提供可靠的參數(shù)。本文僅對(duì)缺陷樁2-1進(jìn)行分析。

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在29.0～30.0m的位置有3個(gè)面出現(xiàn)了不同程度的正弦波迅速后移現(xiàn)象，而且波幅驟然減小，聲時(shí)猛然增大，在29.5m處已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)首波，而且PSD變化明顯，因此可以斷定灌注樁在29.0～30.0m處的有嚴(yán)重缺陷，為了進(jìn)一步確定缺陷的大小和范圍，可以對(duì)26.0～32.0m段進(jìn)行了細(xì)測(cè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前鉆孔灌注樁的缺陷分析是一個(gè)較為復(fù)雜的研究課題，其中涉及到的因素眾多，而且超聲波檢測(cè)法的運(yùn)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟的地步，因此，這就需要所有人共同努力對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)性的深入分析和研究。

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