張　智

(鐵道部工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，北京　100844)

1　概述

近年來，隨著客運(yùn)專線鐵路的快速建設(shè)、鐵路等級標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高和新型橋梁結(jié)構(gòu)工程的不斷涌現(xiàn)，樁基得到了廣泛應(yīng)用。樁基工程除受巖土工程條件、樁土體系相互作用、施工工藝、施工隊(duì)伍專業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)因素影響而具有復(fù)雜性外，樁基施工還具有高度的隱蔽性，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題難，缺陷處理更難。根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料，現(xiàn)場灌注樁施工中樁身出現(xiàn)缺陷的概率約為15%～20%。因此，基樁檢測工作是整個(gè)樁基施工質(zhì)量控制中不可缺少的環(huán)節(jié)。

基樁無損檢測結(jié)果是鐵路橋梁基樁質(zhì)量驗(yàn)收的重要依據(jù)，無損檢測的主要方法為低應(yīng)變反射波法和聲波透射法?！惰F路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：低應(yīng)變法檢測的基樁樁徑應(yīng)小于2.0 m，樁長一般不大于40 m；聲波透射法適用于樁徑大于等于2 m或樁長大于40 m或復(fù)雜地質(zhì)條件下的基樁[1]。通常情況下，基樁無損檢測只使用一種方法，而無論是低應(yīng)變法還是聲波透射法，均為間接方法，均存在誤判的可能性[3]。選擇部分鐵路工程的橋梁基樁，采用聲波透射法和低應(yīng)變反射波法分別進(jìn)行檢測，并進(jìn)行分析比較，對兩種檢測方法檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行探討。

2　對比檢測方案

2.1　比對目的

通過兩種檢測方法的相互比對驗(yàn)證，以便準(zhǔn)確判定基樁完整性類別。

進(jìn)一步明確基樁在同一缺陷狀態(tài)下聲波聲學(xué)參數(shù)與反射波特點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系(結(jié)合現(xiàn)場開挖或取芯工作)。

根據(jù)典型波形曲線的分析，降低無損檢測誤判率，并對今后的檢測工作提出建議。

2.2　比對實(shí)施

結(jié)合實(shí)際檢測工作進(jìn)行比對試驗(yàn)，鐵路橋梁基樁一般超過40 m需埋設(shè)聲測管，故選擇比對的基樁長度均大于40 m。實(shí)際比對中，對同一基樁(盡量選擇缺陷樁)，分別采用低應(yīng)變反射波法和聲波透射法進(jìn)行檢測，低應(yīng)變反射波法的激振設(shè)備根據(jù)不同基樁，選擇加重力棒(錘)、激振處放橡膠墊、改變激振頭的材料等方式，通過試驗(yàn)確定激振的方法；比對時(shí)，更換激振位置、更換傳感器位置，以獲得最佳的采集波形[4]；低應(yīng)變反射波法至少采集5組一致性較好的波形；聲波透射法采樣間隔不大于10 cm。

3　實(shí)測典型波形對比

從現(xiàn)場采集的比對波形分析，可分為兩類，第一類是完整樁波形，兩種方法檢測均無明顯缺陷反映；第二類是缺陷樁波形，兩種方法對缺陷反映不完全一致。

3.1　完整樁檢測波形

對比樁1號，樁長61 m，地層為淤泥質(zhì)黏土，持力層為凝灰?guī)r，入巖深度3.5 m。從兩種檢測曲線分析(見圖1、圖2)，均無明顯缺陷反映，均可判為Ⅰ類樁[5]。

但從低應(yīng)變法曲線特征分析，無法確定樁底反射信號，這意味著無法準(zhǔn)確判斷樁身深部的缺陷狀況。

圖1　1號對比樁低應(yīng)變反射波法檢測曲線

圖2　1號對比樁聲波透射法檢測波列影像

3.2　缺陷樁檢測波形

低應(yīng)變反射波法檢測有一處缺陷反映，而聲波透射法有兩處缺陷反映：

比對樁2號，樁長58 m，摩擦型樁，地層為淤泥質(zhì)黏土，聲測反映該樁存在雙缺陷，其深度分別為5.4 m和16 m，且從16 m開始至42 m的范圍內(nèi)有連續(xù)嚴(yán)重缺陷，但是低應(yīng)變曲線只反映出5.4 m處的缺陷。對該樁進(jìn)行了整樁取芯，結(jié)果顯示，第一缺陷處芯樣為蜂窩溝槽構(gòu)造，第二缺陷根本無法提取芯樣。(為使低應(yīng)變曲線顯示的缺陷更明顯，增大采樣頻率，故在采集時(shí)將樁長設(shè)為25 m(見圖3)；聲測曲線中左右兩圖未到底是因?yàn)槎鹿芩?見圖4))

根據(jù)聲測結(jié)果(取芯驗(yàn)證)，判定為Ⅳ類，若只依據(jù)低應(yīng)變，只能判定為Ⅱ類。

圖3　2號對比樁低應(yīng)變反射波法檢測曲線

圖4　2號對比樁聲波透射法檢測波列影像

低應(yīng)變雙缺陷反映，而聲波透射法只有一處缺陷反映：

比對樁3號，樁長36 m，摩擦型樁，地層為淤泥質(zhì)黏土，低應(yīng)變曲線無明顯樁底反映，曲線特征反映該基樁存在雙缺陷，其深度分別為7 m和15.9 m(見圖5)，但是聲波透射法檢測曲線對第一處缺陷沒有反映，與第二處缺陷反映一致(見圖6)。

根據(jù)波形，低應(yīng)變法可判定為Ⅱ類，聲波透射法判定為Ⅲ類。

圖5　3號對比樁低應(yīng)變反射波法檢測曲線

圖6　3號對比樁聲波透射法檢測波列影像

低應(yīng)變反射波法有一處缺陷反映，聲波透射法顯示為完整樁：

比對樁4號，樁長56 m，摩擦型樁，地層為粉質(zhì)黏土。低應(yīng)變反射波法反映該基樁存在一處缺陷，其深度為13.7 m(見圖7)，但是聲波透射法檢測曲線對缺陷沒有反映(見圖8)。

根據(jù)波形，低應(yīng)變法可判定為Ⅱ類，聲波透射法判定為Ⅰ類。

圖7　4號對比樁低應(yīng)變反射波法檢測曲線

圖8　4號對比樁聲波透射法檢測波列影像

4　檢測結(jié)果分析及討論

通過以上典型波形曲線分析，兩種檢測方法判定結(jié)果如表1所示。

表1　兩種檢測方法判定結(jié)果

從表1可以看出，除了1號樁(完整樁)比對判定結(jié)果一致外，缺陷樁判定結(jié)果均不一致。對照兩種檢測方法的波形曲線，可以發(fā)現(xiàn)：

①低應(yīng)變檢測基樁存在多處缺陷時(shí)，檢測曲線反映的往往是第一處缺陷，其余的缺陷往往難以反映出來，尤其是2號樁的情況。若該樁未埋設(shè)聲測管，僅用低應(yīng)變反射波法檢測，很難將該樁判定為Ⅳ類樁，可能造成嚴(yán)重后果。

②低應(yīng)變檢測長大基樁存在很大的局限性，從所列波形曲線分析，除了4號樁，其他樁均無樁底反映，且對40 m以內(nèi)的缺陷反映也不明顯。

③聲波透射法檢測在樁身橫截面方向存在很大的盲區(qū)，容易漏檢。

④對于缺陷樁，兩種方法對缺陷的判定一致性不是很好，兩種檢測方法不可互相替代，但兩種檢測方法形成了很好的互補(bǔ)。

基于以上討論，為保證檢測質(zhì)量，筆者建議：應(yīng)對所有需檢測的基樁均預(yù)埋聲測管，用兩種檢測方法分別進(jìn)行檢測，以進(jìn)行相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]TB10218—2008鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程[S]

[2]JGJ106—2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S]

[3]張雄彪.低應(yīng)變完整性檢測和聲波透射完整性檢測的工作原理及方法淺析[J].工程技術(shù)，2009(12)

[4]苑志強(qiáng)，郝明.低應(yīng)變檢測灌注樁曲線特征分析[J].鐵道勘察，2009(1)

[5]韓侃，侯殿英.聲波透射法樁身完整性檢測的評價(jià)及分析[J].鐵道工程學(xué)報(bào)2013(3)

[6]譚風(fēng)華.無損檢測技術(shù)在鐵路建設(shè)質(zhì)量監(jiān)控中的作用[J].鐵道勘察，2008(1)

[7]邱麗章.談低應(yīng)變反射波法在基樁檢測中的應(yīng)用[J].山西建筑,2013(6)

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[10] 鄧國文，王齊仁，化得鈞，等.聲波透射法在基樁檢測中的應(yīng)用[J].工程勘察,2013(6)