葛建偉

淺談超聲波透射法在樁基檢測中的應(yīng)用效果

葛建偉

運(yùn)用超聲波透射法對樁基質(zhì)量進(jìn)行抽樣檢測,取得混凝土的聲學(xué)特征,經(jīng)過綜合分析找出嚴(yán)重缺陷樁,快捷、無損地為工程的竣工驗收和質(zhì)量評價提供了科學(xué)依據(jù),同時,通過實例證明了該方法的良好實用效果。

超聲波透射法,無損檢測,樁基

1 概述

隨著人類的進(jìn)步、社會的發(fā)展,國家基礎(chǔ)建設(shè)也迅速發(fā)展,眾多的水電、高樓、橋梁等基礎(chǔ)工程采用大直徑鉆孔混凝土灌注樁的地基基礎(chǔ)形式,相應(yīng)的樁基檢測也得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波無損檢測法是在不破壞樁基結(jié)構(gòu)的前提下,直接在結(jié)構(gòu)物上測試,確定混凝土質(zhì)量或缺陷位置,可對混凝土構(gòu)件進(jìn)行重復(fù)測試,它既適用于工程建設(shè)過程中混凝土質(zhì)量監(jiān)測,又適用于工程竣工驗收和建筑物使用期間混凝土質(zhì)量檢定。本文主要介紹超聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測中的應(yīng)用效果。

2 檢測方法與技術(shù)

2.1 基本原理及方法

混凝土是由多種材料組成的多相非勻質(zhì)體。對于正常的混凝土,聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的,當(dāng)傳播路徑遇到混凝土缺陷時,如斷裂、裂縫、夾泥和密實度差等,聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過,聲波將發(fā)生衰減,造成傳播時間延長,使聲時增大,計算聲速降低,波幅減小,波形畸變,利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化,可以分析、判斷樁身混凝土質(zhì)量。

超聲波透射法檢測樁身混凝土質(zhì)量,是在樁身中預(yù)埋 3根聲測管。將超聲波發(fā)射、接收探頭分別置于 2根導(dǎo)管中,進(jìn)行聲波發(fā)射和接收,使超聲波在樁身混凝土中傳播,用超聲儀測出超聲波的傳播時間 t、波幅 A等物理量,就可判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性。

超聲波透射法適用于檢測樁徑大于 0.6m混凝土灌注樁的完整性,因為樁徑較小時,聲波換能器與檢測管的聲耦合會引起較大的相對測試誤差。其樁長不受限制。

2.2 儀器、設(shè)備及工作方式

本次聲波測試所用儀器為 SYC-2C非金屬超聲波參數(shù)測定儀及與之配套的孔內(nèi)聲波換能器。工作時,在一孔中發(fā)射聲波振源,在另一孔中接收通過樁體傳播而來的聲波信號,每兩孔組成一對聲測剖面,沿鉆孔每次間隔 0.2m,由上往下或由下往上水平同步,逐點進(jìn)行測試。

3 工程實例

3.1 工程概況

某航電樞紐工程以航運(yùn)、發(fā)電為主,控制流域面積65 200 km2,正常蓄水位 40.5m,總庫容 4.74億 m3,最大壩高 38.8m,壩頂長度 1 032m,電站裝機(jī)容量 150MW。

工作的主要任務(wù)是對該工程 7號溶蝕風(fēng)化深槽樁基進(jìn)行檢測,其主要目的是：1)查明樁基缺陷;2)了解樁基強(qiáng)度,為工程設(shè)計和施工處理提供依據(jù)。共檢測了 2號,7號,14號,17號,20號,21號,24號(處理前),24號(處理后),25號,27號(處理前),27號(處理后),28號,30號,31號,34號 15根樁。共檢測出嚴(yán)重缺陷樁 2根。

3.2 樁基檢測資料分析

由波速曲線圖結(jié)合樁體混凝土標(biāo)號分析得出：1)樁體正常的Ⅰ類樁標(biāo)準(zhǔn)為：Vp值大于 3 800m/s,且不存在明顯 Vp低值異常。2)樁體基本正常的Ⅱ類樁標(biāo)準(zhǔn)為：Vp值在 3 800m/s～3 400m/s之間,且不存在明顯 Vp低值異常。3)樁體基本正常的Ⅲ類樁標(biāo)準(zhǔn)為：Vp值小于 3 400m/s,且不存在明顯 Vp低值異常。4)樁體存在明顯缺陷的Ⅳ類樁標(biāo)準(zhǔn)為：存在明顯Vp低值異常。

下面選擇了有代表性的 3根樁進(jìn)行分析：

7號樁：孔深為 11.6 m,縱波速度為 3 610m/s～4 010m/s。0m～2.6m段混凝土體波速為 3 500m/s～3 800m/s,比混凝土體下部要低,可能是澆筑時間短的原因引起。從圖 1可以看出,7號樁深度在 2m以下的樁體,曲線變化不大,波速值穩(wěn)定在3 800m/s～4 000m/s,表明樁體是完整的,樁強(qiáng)度合格屬Ⅰ類樁。

24號樁：孔深為 18m,樁體波速變化較大,在 3 200 m/s～4 290m/s之間變化。1～2和 1～3剖面 12 m～14m和 16 m～18m段樁體測不到波,可能為離析或脫漿的反映,2～3剖面 16m～16.8m段平均波速為 2 760m/s,比樁體上部的波速還低,表明樁體存在嚴(yán)重缺陷,離析、脫漿現(xiàn)象嚴(yán)重,屬Ⅳ類樁。該樁整體波速略微偏低,可能與待凝時間短有關(guān)。據(jù)此,物探提出處理意見。經(jīng)灌漿處理后,樁體波速得到提高,在 3 900m/s～4 700m/s之間變化。樁體質(zhì)量得到明顯的改善提高,達(dá)到Ⅱ類樁的標(biāo)準(zhǔn),符合工程要求。曲線圖見圖 2。

27號樁：孔深為 12m,0m～9.6m段樁體波速變化不大、較穩(wěn)定,為 3 540m/s～3 630m/s,9.8m～12m段樁體波速變化大,在 2 070m/s～3 070m/s之間變化,特別是 1～2剖面和 2～3剖面的 9.8m～10.2m段波速為 2 070m/s和 2 490m/s,表明樁體存在嚴(yán)重缺陷,離析、脫漿現(xiàn)象嚴(yán)重,屬Ⅳ類樁。該樁整體波速略微偏低,可能與待凝時間短有關(guān)。據(jù)此,物探提出處理意見。經(jīng)灌漿處理后,樁體波速得到提高,平均提高在 500m/s左右,最大達(dá)到 1 800m/s。為方便比較,孔深分段與處理前一致,樁體 9.8m以上段樁體波速變化不大較穩(wěn)定為 3 500m/s～4 000m/s,平均提高在 500m/s左右;9.8m以下段樁體波速比上部小,在 3 000m/s～3600m/s間變化,處理后提高較大,最大提高達(dá)到 1 800m/s,表明樁體質(zhì)量得到改善提高,達(dá)到Ⅱ類樁的標(biāo)準(zhǔn),符合工程要求。曲線圖見圖 3。

4 結(jié)語

超聲波透射法在該航電樞紐工程中的應(yīng)用,解決了實際問題,取得了良好的實際應(yīng)用效果。證明了該方法是樁基質(zhì)量檢測的一種行之有效的方法。超聲波透射法原位、快捷、無損等優(yōu)點,無疑具有廣泛的應(yīng)用前景。由于本人水平有限,文中難免有不足之處,懇請各位專家同仁批評指正。

[1]JGJ 94-2008,J 793-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 106-2003,J 256-2003,建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[3]《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M].第 4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[4]《樁基工程手冊》編委會.樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1995.

On application effect of u ltrasonic penetration method in pile foundation checking

GE Jian-w ei

The paper undertakes the sampling checking on thequality of the pile foundation by using theu ltrasonic penetrationmethod,achieves the acoustical characteristics of the concrete,points out the serious shortpiles by the comprehensive analysis,provides the scientific reference for the comp lete acceptance and the quality evaluation in a fastand fine way,and proves themethod has better application effectby the examp les.

ultrasonic penetrationmethod,non-destructive checking,pile foundation

TU473

A

1009-6825(2011)03-0071-02

2010-10-16

葛建偉(1977-),男,工程師,農(nóng)二師設(shè)計院有限責(zé)任公司,新疆庫爾勒 841000