【摘 要】鉆孔灌注樁施工過程容易產(chǎn)生夾泥、縮頸、空洞、斷樁等缺陷，采用超聲波投射法能有效對樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量進(jìn)行檢測，并體現(xiàn)出細(xì)致性、準(zhǔn)確性、可靠性、覆蓋廣、受限制條件少等特點(diǎn)。本文對鉆孔灌注樁的超聲波透射法檢測進(jìn)行了淺顯的探析。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；超聲波透射法；檢測

0.引言

鉆孔灌注樁可以在任何地基上使用，無論是硬土地基還是軟土地基，而且還可以建造直徑大的成樁。但是在施工過程中，因?yàn)殂@孔灌注樁的工序復(fù)雜，且需要高技術(shù)，容易受到多種因素影響而容易產(chǎn)生夾泥、縮頸、空洞、斷樁等缺陷，采用超聲波投射法能有效對樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量進(jìn)行檢測，并體現(xiàn)出細(xì)致性、準(zhǔn)確性、可靠性、覆蓋廣、受限制條件少等特點(diǎn)。本文對鉆孔灌注樁的超聲波透射法檢測進(jìn)行了淺顯的探析。

1.超聲波透射法檢測鉆孔灌注的基本原理

由于各種大型的鉆孔澆筑施工的出現(xiàn)，聲波透射檢測法越來越多的運(yùn)用于樁基的施工檢測當(dāng)中。由于技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化的聲波儀在成本上大大降低，完全取代的傳統(tǒng)的聲波儀器，在使用質(zhì)量和使用效果上有了巨大的飛躍和進(jìn)步。由于技術(shù)的進(jìn)步，其判斷的誤差越來越小，判斷標(biāo)準(zhǔn)包括聲失、聲幅和聲頻，體現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景[2]。鉆孔灌注樁樁身多是有不同種材料組合而成，在力學(xué)特性上體現(xiàn)出粘-彈-塑性的凝聚體特點(diǎn)，從而使鉆孔灌注樁的混凝土內(nèi)有較大的聲阻抗差異并存在許多聲學(xué)界面。超聲脈沖波在混凝土中傳播速度快與慢取決于混凝土的密實(shí)度，混凝土密實(shí)度低則聲速低，密實(shí)度高則聲速高。此外，由于混凝土的聲阻抗率顯著高于空氣聲阻抗率，但超聲遇到蜂窩、空洞等缺陷時(shí)，其頻率較高的成分衰減更快，接收信號的波幅顯著降低，進(jìn)而使頻率降低。再加上缺陷反射的脈沖波信號與直達(dá)波信號疊加而使接收信號的波形出現(xiàn)變形。因此利用超聲脈沖波在混凝土傳播時(shí)的聲學(xué)參數(shù)和波形變化，能對鉆孔灌注樁中混凝土缺陷位置和范圍進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并對其缺陷尺寸進(jìn)行計(jì)算。

2.超聲波透射法的方法和步驟

在對鉆孔灌注樁缺陷進(jìn)行檢測的過程中多采用的超聲波透射法的現(xiàn)場檢測技術(shù)。首先，埋設(shè)聲測管。聲測管使超聲波透射法測鉆孔灌注樁時(shí)徑向換能器的通道，聲測管埋設(shè)數(shù)量與檢測的剖面數(shù)呈正相關(guān)。一般來說，聲測管埋設(shè)數(shù)量又是樁徑大小決定的，但樁徑在800mm以下，則埋設(shè)2根；當(dāng)樁徑在800mm至2000mm之間，則埋設(shè)至少3根聲測管；當(dāng)樁徑大于2000mm，則至少埋設(shè)4根聲測管。預(yù)埋聲測管布置圖，如圖1所示，該工程在施工前已預(yù)埋了三根內(nèi)徑為50mm、外徑53mm的聲測管，作為換能器的通道。測試時(shí)兩根聲測管為一組，通過清水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器中發(fā)射出去，在另一根聲測管中的換能器接收信號，聲波檢測儀采集接收到的信號，并進(jìn)行記錄與儲存。換能器由樁底同時(shí)往上依次檢測（每次移動步長為200mm），遍及各個(gè)截面。最后由計(jì)算機(jī)對接收信號進(jìn)行分析，計(jì)算有關(guān)參數(shù)，并打印測試結(jié)果（如圖2所示）。

在聲測管材質(zhì)的選擇上也尤為重要，要對其強(qiáng)度和剛度進(jìn)行有效控制，確保聲測管在混凝土灌注樁中不會出現(xiàn)損壞，在實(shí)際測量中多采用鋼制波紋管。在施工過程中，將聲測管預(yù)先固定在鋼筋籠內(nèi)，用點(diǎn)焊方法將其固定在架立筋內(nèi)側(cè)，在聲測管安裝過程中，要保證其平行性，從而避免聲測管堵塞。由于聲測管的安裝與埋設(shè)質(zhì)量與檢測工作的開展以及檢測質(zhì)量有著密切聯(lián)系，因此要予以足夠的重視[4]。

現(xiàn)場檢測的具體步驟如下：首先，要將所有儀器設(shè)備連接，并檢查各設(shè)備的供電情況，之后根據(jù)樁徑大小選擇適當(dāng)?shù)膿Q能器和儀器參數(shù)，在對鉆孔灌注樁進(jìn)行檢測的過程中，避免對儀器參數(shù)的更改，如若必須對儀器參數(shù)進(jìn)行更改，這需要對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行換算校正。其次，測量整個(gè)檢測系統(tǒng)的聲時(shí)初讀數(shù)。再次，檢測時(shí)從底部逐點(diǎn)向上檢測，并產(chǎn)生的相應(yīng)深度、聲時(shí)、波幅等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。在此過程需要注意的是，兩個(gè)換能器必須以同一高度進(jìn)行同步移動，每個(gè)測量的兩個(gè)換能器高度差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)，測點(diǎn)之間的距離應(yīng)控制在250mm左右。對于可疑部位要進(jìn)行復(fù)測或加密監(jiān)測，從而準(zhǔn)確地判定鉆孔灌注樁混凝土缺陷位置和分布范圍。

3.樁身混凝土缺陷的判斷方法及樁身完整性評價(jià)

在樁身混凝土缺陷的判斷中，取得超聲波透射法測樁的聲學(xué)參數(shù)尤為必要，也是對樁身混凝土缺陷判斷的關(guān)鍵。通過超聲參數(shù)對樁身混凝土缺陷的判斷中，主要有概算法和斜率法。首先，概算法是通過對同一根樁進(jìn)行不同剖面的聲速、波幅、主頻值進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)某測點(diǎn)有一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)參數(shù)被判為異常值，則該測點(diǎn)為存在缺陷的可疑點(diǎn)。其次，斜率法，主要用聲時(shí)t與深度曲線h相鄰測點(diǎn)的斜率k和相鄰兩點(diǎn)聲時(shí)差值的乘積Z，繪制出關(guān)于Z和深度h的曲線，以曲線的突變位置為著眼點(diǎn)，并結(jié)合波幅的變化來對存在缺陷的可疑點(diǎn)或可疑區(qū)域進(jìn)行判斷。在對鉆孔樁樁身完整性進(jìn)行評價(jià)的過程中，可將相關(guān)對樁內(nèi)缺陷特征的描述與非超聲波檢測儀檢測的一些典型曲線結(jié)合起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對鉆孔樁樁身完整性評估[5]。如果樁身各檢測剖面的聲學(xué)參數(shù)均無異常，無聲速低于低限值異常，則為I類樁，否則可根據(jù)不同情況的聲學(xué)參數(shù)判斷基樁類別。

4.結(jié)語

超聲波透射法檢測鉆孔樁的技術(shù)主要通過利用非金屬超聲波檢測儀與柱狀徑向振動換能器作為檢測系統(tǒng)，借助預(yù)埋的聲測管對鉆孔灌注樁進(jìn)行全面、細(xì)致的檢測，在對鉆孔灌注樁樁身完整性檢測中體現(xiàn)出了較強(qiáng)的直觀性和可靠性，其應(yīng)用前景也隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷擴(kuò)廣。 [科]

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