探究超聲波技術(shù)在樁基完整性檢測中的運用

陳乃健

（福建工大巖土工程研究所有限公司 福建 福州 350014）

1 工程案例

工程為某縣撤渡建橋工程，需要新建嶺崇大橋一座，共有98 根樁基，其中樁基3-1 出現(xiàn)如下圖1 的問題：

圖1 樁基出現(xiàn)的問題

檢測結(jié)果說明：樁頂以下14.0～15.0m 處波速偏低，波形嚴重畸變，缺陷位置比較明顯，對樁身承載力有影響，判定為III 類樁。

原因分析：樁基成孔方式為鉆孔沖擊灌注樁，由于成孔時間過長未及時澆筑混凝土，澆筑時未進行二次清孔，導(dǎo)致樁底沉渣過后，影響樁基的正常使用。

驗證結(jié)果：鉆芯驗證鉆芯至樁底14.0m 后出現(xiàn)泥漿及渾水，未取出芯樣，量取芯樣時芯樣長度比孔深進尺少一米；驗證結(jié)果樁底確實為沉渣。

處理方式：樁基類型為端承樁，由于沉渣嚴重超出規(guī)范要求，嚴重影響樁身承載力，只能廢除重新澆筑。

建議：鉆孔沖擊灌注樁在清孔后應(yīng)縮短施工歷時，在確保清孔效果的同時，應(yīng)加強工序銜接，提高工作效率，盡量縮短清孔至混凝土灌注之間的的時間間隔；首批混凝土灌注前，再次探測泥漿指標(biāo)即孔底沉渣層厚度。如超過規(guī)定要求時，應(yīng)立即進行二次清孔，直至符合要求時方可灌注水下混凝土。

2 超聲波技術(shù)的檢測意義

超聲波技術(shù)，在工程地基結(jié)構(gòu)中，具有極為重要的檢測成效。一方面，工程地基對于工程的建設(shè)發(fā)展極為重要，在本案例中，98 根樁基礎(chǔ)，是確保橋梁工程安全使用的重要保障，同時也是借助無損檢測技術(shù)，確保施工作業(yè)完畢后對相關(guān)結(jié)構(gòu)部件的檢測不會產(chǎn)生其他影響和破壞。例如，鉆芯法檢測技術(shù)，需要對建筑的內(nèi)部進行鉆芯工作，會降低施工部位的承載性能，而超聲波技術(shù)對于建筑結(jié)構(gòu)不會造成任何影響和破壞，同時還能夠快速得出相應(yīng)的檢測結(jié)果，在橋梁工程的應(yīng)用價值以及發(fā)展前景巨大。另外，橋梁工程的樁基礎(chǔ)，是作為整個結(jié)構(gòu)的最基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量的具體情況，會影響所有后續(xù)工作的開展，因此利用超聲波技術(shù)，可以確保樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的完整性，進而確保工程施工質(zhì)量得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和結(jié)論，同時當(dāng)檢測過程中，利用透射法檢測，將樁基礎(chǔ)中的問題和缺陷進行匯總和梳理，方便施工人員對樁基礎(chǔ)的具體問題進行定位和修復(fù)，另外，在傳統(tǒng)的檢測技術(shù)中，由于樁基礎(chǔ)的長度超過檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)存在一定的差異性，而利用超聲波檢測技術(shù)，可以實現(xiàn)良好的檢測結(jié)果，最終確保檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和高效。

3 超聲波技術(shù)的檢測原理

超聲波檢測技術(shù)，是利用超聲波的脈沖作用，發(fā)射脈沖波投射到混凝土中，通過對光波進行收集和分析，了解脈沖波在混凝土中的傳遞特性，同時借助光波的能量衰減特性，進一步了解檢測區(qū)域混凝土的密實程度，利用計算機對檢測儀器收集的光波數(shù)據(jù)進行分析，從而了解混凝土內(nèi)部的具體問題。借助超聲波檢測數(shù)據(jù)反映的混凝土內(nèi)部損害界面，探尋出檢測區(qū)域的具體位置。

4 超聲波技術(shù)在樁基檢測完整性檢測的方法分析

4.1 檢測儀器

如表1 所示，本案例使用以下儀器設(shè)備進行樁基完整性檢測。本案例中共有98 根樁基需要檢測。

4.2 檢測準(zhǔn)備工作

超聲波檢測工作開展前，需要將聲測管進行有效安裝。聲測管，是聲波換能器的重要通道，在施工期間需要預(yù)埋到灌注樁中，同時確保聲測管固定在樁基內(nèi)部，到達鋼筋籠有效沉浸范圍內(nèi)的指定位置，然后進行混凝土澆筑。對于測聲管的材料，需要滿足足夠的機械強度，同時在混凝土澆筑過程中，不會產(chǎn)生材料變形以及材料失效等問題，當(dāng)聲測管與混凝土黏結(jié)后，不會發(fā)生任何剝離問題產(chǎn)生，從而影響后續(xù)檢測工作。針對聲測管的內(nèi)徑以及外徑要求，要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求選擇，同時在安裝聲測管時，樁徑的長度要小于1.5m，同時以3 根管進行預(yù)埋，當(dāng)樁徑大于1.5m 時，需要埋置四根管。

表1 案例主要儀器設(shè)備詳情

4.3 超聲波檢測步驟

4.3.1 現(xiàn)場檢測

其一，準(zhǔn)備工作完畢后，需要按照《公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程》的內(nèi)容要求進行準(zhǔn)備和檢測，同時檢測聲測管的埋置條件是否符合相應(yīng)的要求，同時確保聲測管通暢，確保聲測管內(nèi)部灌滿清水

其二，檢測人員務(wù)必具備專業(yè)的檢測技術(shù)，同時可以熟練操作檢測儀器，對超聲波儀器的使用和檢驗極為熟練。

其三，現(xiàn)場的檢測人員，需要遵守施工的單位在現(xiàn)場制定的管理規(guī)范以及注意事項。

其四，檢測人員需要對施工資料以及檢測數(shù)據(jù)進行保密。

其五，現(xiàn)場檢測工作開展時，務(wù)必要委派檢測人員以及施工代表共同對檢測數(shù)據(jù)以及檢測流程進行監(jiān)督。

其六，疏通預(yù)埋聲測管，確保預(yù)埋管中灌滿清水。

其七，計算取管的有效間距，記錄好樁號以及編號等相關(guān)信息。

其八，將發(fā)生器以及接收換能器放入聲測管中，同時記錄對應(yīng)的長度。

4.3.2 檢測問題

檢測過程中，發(fā)現(xiàn)可疑點時，可以利用樁身的測量距離進行加密處理，利用其它測量點位，實現(xiàn)對部分可以點的復(fù)測，同時在確定樁身問題后，借助斜測法等測量技術(shù)，實現(xiàn)對測量問題的精確掌控。需要注意的是，2 個換能器的連線水平夾角不能超過40 度[1]。

局部缺陷問題：通過對測量區(qū)域反饋的數(shù)據(jù)信息進行比對，結(jié)合斜測法，如果測量結(jié)果中，僅有一條為異常測量值，其他均屬于正常的測量數(shù)據(jù)，可以判斷樁基礎(chǔ)內(nèi)部的缺陷問題為局部曲線，并且缺陷位置處于兩條實線的交叉點。

5 結(jié)語

綜上所述，超聲波技術(shù)對于樁基完整性的檢測，具有極為高效的檢測水平，同時在開展相關(guān)檢測工作時，可以進一步提升樁基工程的安全性和穩(wěn)定性，切實保障工程施工作業(yè)的質(zhì)量和水平，減少其他損失。