低應(yīng)變反射波法與聲波透射法在樁基檢測中的聯(lián)合運(yùn)用

楊力　朱帥潤

摘 要：低應(yīng)變反射波檢測和聲波透射法是間接無損檢測樁身完整性的方法。低應(yīng)變樁基檢測，具有簡便快速經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，但受現(xiàn)場地質(zhì)情況，樁長，樁徑，缺陷的個(gè)數(shù)和類型，使低應(yīng)變樁基檢測的結(jié)果可能出現(xiàn)多解性和不確定性[1]。聲波透射法是一種比較直觀，可靠的檢測方法，可以定量的分析出樁身缺陷的大小和確切的部位[2]，但檢測耗時(shí)，成本高。所以結(jié)合多種檢測手段，是提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度的必要途徑。

關(guān)鍵詞：樁基檢測；聲波透射法；低應(yīng)變反射法

中圖分類號：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0115-02

1 概述

隨著國家經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，各種大型建筑都修建起來，由于場地的表層土質(zhì)不足以承載擬建物，樁基工程是必不可少的組成部分。由于施工過程中施工質(zhì)量，施工工藝，地質(zhì)條件等因素的影響，樁身質(zhì)量也受到影響。低應(yīng)變反射波與聲波透射是樁基檢測中最常用的兩種檢測方法。對于樁身質(zhì)量評價(jià)有重要作用。本文主要綜合低應(yīng)變反射波法與聲波透射法對樁身質(zhì)量檢測作出介紹，并通過工程實(shí)例進(jìn)行分析與探討。

2 低應(yīng)變反射波法與聲波透射法原理

低應(yīng)變反射波法是建立在波動理論基礎(chǔ)上，將樁假設(shè)為一維彈性連續(xù)桿。在樁頂向下激發(fā)低能量的彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身內(nèi)存在明顯波阻抗差異界面（如樁底分界面、擴(kuò)徑、縮徑、斷裂、離析等），將產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波和資料處理即得到來自樁身不同部位的反射信號[3]。根據(jù)樁底信號，計(jì)算樁身應(yīng)力反射波速，判斷樁身完整性及其缺陷類型及部位。

（1）

數(shù)學(xué)式為：

（2）

式中：vp，樁身混凝土的波速（m/s）；L，樁身全長（m）；tr，樁底反射波的到達(dá)時(shí)間（s）；tr'，樁身缺陷部位反射波的到達(dá)時(shí)間（s）；vpm， 同一工地內(nèi)多根已測合格樁樁身縱波速度的平均值（m/s）；L'，樁身缺陷的深度（m）。

聲波透射法檢測的工作原理，是在被測的混凝土灌注樁內(nèi)預(yù)埋若干根豎直平行的鋼管作為聲波檢測管，將超聲脈沖發(fā)射換能器與接收換能器置于聲測管中 ，管中注滿清水作為耦合劑，換能器將發(fā)射來得電信號轉(zhuǎn)換為脈沖聲波信號，穿過樁身，并經(jīng)過接收換能器被儀器接收為電信號。聲波穿過樁，由于混凝土的密實(shí)分布，缺陷情況的不同，聲波在傳播過程中會有不同衰減、透射，反射的情況，接收到首波聲時(shí)、波幅、頻率等聲學(xué)參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)的變化[4]。所以可根據(jù)透射接收到的聲波推測判斷樁身內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)情況。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

本工程位于成都市，某辦公大樓修建項(xiàng)目，場地地勢開闊，地形起伏較大，地層情況為，雜填土，粘土，全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

3.1.1 樁基施工簡介

本次采用鉆孔灌注樁，樁身砼強(qiáng)度C30，總樁數(shù)115根，平均樁長14.36m，樁徑分別有800mm、1000mm，樁端持力層為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

3.1.2 檢測方案及儀器

本次檢測首先對40根工程樁進(jìn)行聲波透射法檢測，隨后對所有的工程樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法檢測，最后結(jié)合兩種檢測方案，對該批灌注樁質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。所使用的主要儀器是上海銳欣LPT-E動測儀、武漢中巖RSM-SY7超聲波儀。

3.2 現(xiàn)場檢測

3.2.1 低應(yīng)變檢測

在低應(yīng)變檢測時(shí)，首先要清理出平整的樁頭，調(diào)整儀器設(shè)置相關(guān)參數(shù)，可選用黃油作為加速度傳感器與莊痛毆平整部位的耦合劑，用力錘在樁頭激發(fā)能量脈沖，可多次激發(fā)，以便選取較為理想的曲線保存，最后對采取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算并評價(jià)樁身質(zhì)量。

3.2.2 聲波檢測

在聲波檢測時(shí)，先在聲測管中注滿清水作為耦合劑，再檢查聲測管的暢通情況，測量聲測管的內(nèi)徑、外徑及各聲測管之間的距離，將北面的聲測管記為1號聲測管，順時(shí)針方向依次為2號，3號聲測管，再將換能器置入聲測管中緩慢沉入樁底，盡量避免周圍的噪聲影響，然后在儀器上設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后，將換能器勻速提升，開始采集數(shù)據(jù)，最后對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算并評價(jià)樁身質(zhì)量。

3.2.3 檢測結(jié)果

對采集的低應(yīng)變數(shù)據(jù)與聲波數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的去噪處理、及適當(dāng)?shù)脑鲆婧?，進(jìn)行分析推斷。下圖1所示為96號樁的低應(yīng)變反射曲線，該樁砼強(qiáng)度為C30，樁長14.0m，與設(shè)計(jì)樁長相符，平均縱波波速為39278m/s，觀測波形完整，樁底有少量沉渣，為完整嵌巖樁，是Ⅰ類樁。

圖1 96#樁低應(yīng)變反射曲線

下圖2、圖4分別是23#樁的低應(yīng)變反射波曲線與聲波透射曲線，該樁砼強(qiáng)度為C30，樁長10.0m，平均縱波波速為3659m/s，觀測低應(yīng)變反射波波形，約在1.8m左右波形反向，推測出現(xiàn)輕微擴(kuò)徑并且逐漸回縮，約在7.3m附近出現(xiàn)同向波形，后續(xù)子波頻率較低，波速偏小，樁底不明顯，推斷在6.8m-7.8m之間存在離析缺陷。從聲波曲線圖上可以看出在1.8m附近對低應(yīng)變推測的擴(kuò)徑現(xiàn)象沒有反應(yīng)。在6.5m-8m之間出現(xiàn)波速、振幅都小于極限值，psd值也出現(xiàn)異常，結(jié)合低應(yīng)變的檢測結(jié)果，可以推斷此處為離析或者斷裂的部位。綜合評價(jià)23#樁為III類樁。經(jīng)取芯結(jié)果表明，在6.5m-8.1m之間粗細(xì)骨料分離，離析嚴(yán)重。

圖2 23#樁低應(yīng)變反射曲線

圖3 23#樁處理后的低應(yīng)變反射曲線

3.2.4 處理方案

經(jīng)綜合決定，采用高壓灌漿補(bǔ)強(qiáng)的方法對離析樁進(jìn)行處理。圖3為灌漿處理后23#樁的低應(yīng)變反射波曲線，與處理前的曲線相比，灌漿處理效果明顯，6.5m-8m之間的離析現(xiàn)象得到了較好地處理。最后進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，結(jié)果表明該樁的承載力符合設(shè)計(jì)值要求。

4 結(jié)束語

（1）低應(yīng)變反射波法

簡便快速經(jīng)濟(jì)，方便大規(guī)模檢測，聲波透射方法比較直觀可靠，適合科學(xué)性的抽樣檢測。

（2）可根據(jù)聲測管的

長度確定樁長，進(jìn)而提供低應(yīng)變反射波速的計(jì)算依據(jù)。

（3）聲波檢測對樁的擴(kuò)徑、縮頸反應(yīng)不明顯，可結(jié)合低應(yīng)變反射波法相互驗(yàn)證檢測。

（4）對于斷樁，縮頸、離析、空洞、夾泥低應(yīng)變反射波法常常具有多解性，因此需要結(jié)合地質(zhì)情況、施工工藝、聲波檢測、取芯以及灌注樁的原始施工記錄等多方法來進(jìn)行綜合分析解釋。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋冠樟，王寶勛，胡朝彬.低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的應(yīng)用[J].建筑知識，2017（15）.

[2]鐘會生，郭大兵.聲波透射法檢測樁身質(zhì)量的技術(shù)探討[J].土工基礎(chǔ)，2001（15）.

[3]陳輝，董承全，等.低應(yīng)變法檢測中幾種典型缺陷樁[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2012（9）.

[4]王昌達(dá)，季鵬，張仕洲，等.聲波透射法檢測基樁完整性的影響因素[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2008（05）.endprint