淺談聲測(cè)管法在灌注樁檢測(cè)中的應(yīng)用

杜宜軍

鉆孔灌注樁在水利、公路、建筑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它是一種就位成孔，灌注混凝土或鋼筋混凝土而制成的樁。由于其施工時(shí)地下環(huán)境比較復(fù)雜，施工質(zhì)量容易受到諸多因素的影響，所以對(duì)其成品質(zhì)量的檢測(cè)尤為重要。作者在山東省淮河流域平原洼地南四湖片2018年度治理工程橋梁灌注樁成品檢測(cè)時(shí)，采用聲測(cè)管法對(duì)灌注樁成品質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，取得了很好效果，現(xiàn)將檢測(cè)方法及經(jīng)驗(yàn)作一交流。

一、工程概況

山東省淮河流域重點(diǎn)平原洼地南四湖片治理工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)水利重大項(xiàng)目，并被水利部確定為2018年新開(kāi)工的15項(xiàng)重大水利工程之一。

山東省淮河流域重點(diǎn)平原洼地南四湖片治理工程位于淮河流域北部，主要分布于沿南四湖周邊的濱湖洼地和湖西平原洼地，總治理面積3958km2。核定工程概算總投資260031萬(wàn)元，施工工期36個(gè)月。工程建成后，將全面提高流域排澇能力，對(duì)改善當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活條件，推動(dòng)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，保障國(guó)家糧食安全等具有重要意義。

主要施工內(nèi)容：治理辛安河5.46km，西蓋站溝、西焦站溝、焦村截流溝6.48km，改建后辛安橋、后辛安東橋、中辛安橋、東周橋、嚴(yán)村橋、李村橋共6座，改建北徐樓站1座，加固辛安站和蓋村站2座，改建焦村涵洞1座?，F(xiàn)將李村樁基施工過(guò)程與質(zhì)量檢測(cè)做以下說(shuō)明。

李村橋位于辛安河樁號(hào)3+946處，總長(zhǎng)32m，橋梁軸線(xiàn)與河流流向夾角為90°，形式為2×16m先張預(yù)應(yīng)力空心板，全寬7.5m。橋臺(tái)處設(shè)D80型伸縮縫，其余設(shè)橋面連續(xù)。伸縮縫處支座為GYZF4200*44mm，其他部位支座GYZF200×42mm。橋面設(shè)雙向1.5%橫坡，蓋梁頂水平，橫坡利用支座墊石調(diào)整，保證支座水平安裝。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板（1m板寬），下部結(jié)構(gòu)采用單排雙柱式橋墩、臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。設(shè)計(jì)樁徑120cm，橋臺(tái)灌注樁單樁長(zhǎng)20m、橋墩灌注樁單樁長(zhǎng)23m，樁基基礎(chǔ)采用C30水下混凝土。

灌注樁地質(zhì)結(jié)構(gòu)由上至下依次為壤土、黏土、中粗砂、黏土、中粗砂，砂層厚度為5～6m，給鉆孔灌注樁施工帶來(lái)難度，并對(duì)樁基成品質(zhì)量帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)殂@孔灌注樁的地下施工環(huán)境極其復(fù)雜，所以對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的研究與應(yīng)用具有重要意義。

二、檢測(cè)原理與方法

根據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014），樁基檢測(cè)的主要方法有靜載試驗(yàn)、鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法等幾種。

在樁基成品的質(zhì)量檢測(cè)中主要采用聲波透射法檢測(cè)。與其他完整性檢測(cè)方法相比，聲波透射法能夠進(jìn)行全面、細(xì)致的檢測(cè)，且基本上無(wú)其他限制條件。該檢測(cè)方法是獲得一組（剖面）聲學(xué)數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，剔除異常值后計(jì)算平均值（聲速和波幅），然后再將每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與平均值進(jìn)行比較，超過(guò)一定范圍（如波幅下降6dB）即認(rèn)為該點(diǎn)存在缺陷。

測(cè)試原理：由超聲脈沖發(fā)射源激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內(nèi)傳播過(guò)程中表現(xiàn)的波動(dòng)特征；當(dāng)混凝土存在不連續(xù)或破損界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，波到達(dá)該界面時(shí)，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射；根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)。測(cè)試記錄不同剖面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)處理分析就能判別測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土的內(nèi)部存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。

該方法對(duì)聲測(cè)管總體的要求是：接頭牢靠不脫開(kāi)，密封不漏漿；管壁平整不打折，平順無(wú)變形；管體豎直不歪斜；管內(nèi)暢通無(wú)異物。

灌注樁混凝土齡期在14d以后才能進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)前應(yīng)將樁頭鑿至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并用測(cè)繩拴一根32mm長(zhǎng)約20cm的鋼筋，做成吊錘對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行試探是否暢順，并向管中注滿(mǎn)清水。

在灌注樁檢測(cè)中，使用智博聯(lián)多通道超聲測(cè)樁儀，該測(cè)樁儀是一種便攜式、使用超聲波法對(duì)混凝土基樁完整性進(jìn)行檢測(cè)的專(zhuān)用儀器。采用多通道自發(fā)自收電路，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)剖面進(jìn)行檢測(cè)，將三只換能器放到聲測(cè)管中，一次提升即完成三個(gè)剖面的全組合測(cè)試，大幅度提高了檢測(cè)效率。測(cè)試過(guò)程中可隨時(shí)看到檢測(cè)結(jié)果，并以圖形化方式顯示出每個(gè)剖面的異常點(diǎn)分布情況，同時(shí)可顯示各剖面的波形圖、曲線(xiàn)圖、數(shù)據(jù)列表、影像圖等。

儀器主要由四部分組成：主機(jī)、徑向換能器、記數(shù)裝置（深度記錄滑輪、管口導(dǎo)向滑輪、管口導(dǎo)向錐筒、三角架及信號(hào)線(xiàn)）、配件等。

測(cè)樁時(shí)，聲測(cè)管外壁內(nèi)側(cè)凈間距數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確。使用平測(cè)法檢測(cè)時(shí)，要確保各聲測(cè)管中的換能器所放下的深度相等，勻速提升保證各換能器處于同一水平面上。

三、施工技術(shù)要點(diǎn)

在灌注樁鋼筋籠制作過(guò)程中，靠近鋼筋內(nèi)壁位置等間距預(yù)埋3根聲測(cè)管，用輔助鋼筋與灌注樁鋼筋綁扎固定，選用聲測(cè)管外徑57mm，壁厚3mm，單根長(zhǎng)7m。根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)度，聲測(cè)管需進(jìn)行接長(zhǎng)處理，接頭處采用鋼套管焊接，鋼套管外徑70mm，壁厚6mm，長(zhǎng)度為8cm。聲測(cè)管底部用外徑76mm，壁厚10mm的Q235B鋼板封堵焊牢。

圖1 聲測(cè)管布置圖

聲測(cè)管長(zhǎng)度從樁底延伸至破樁頭頂面15cm（破除樁頭部分按0.5m計(jì)，要求聲測(cè)管不漏水，內(nèi)無(wú)異物。澆筑灌注樁混凝土前將其灌滿(mǎn)清水，上口用塞子封閉。聲測(cè)管布置圖見(jiàn)圖1。

四、結(jié)語(yǔ)

利用聲波透射法進(jìn)行樁基檢測(cè)，能對(duì)灌注樁成品質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測(cè)，并且不會(huì)造成破損，可以保證檢測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)、可靠、科學(xué)，尤其是對(duì)樁基的缺陷檢測(cè)優(yōu)勢(shì)明顯，作為一種新興的檢測(cè)技術(shù)必將有著更廣泛的應(yīng)用■