趙賽雷

(貴州省交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司)

0 引 言

鉆孔灌注樁作為最為常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，在公路、鐵路、水利以及建筑工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。然而鉆孔灌注樁工程在施工作業(yè)過(guò)程中，極易由于施工技術(shù)水平、施工作業(yè)機(jī)械設(shè)備以及施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件等一系列因素的影響，出現(xiàn)各種施工質(zhì)量問(wèn)題。鉆孔灌注樁一旦出現(xiàn)工程施工質(zhì)量問(wèn)題，不僅會(huì)造成后續(xù)施工無(wú)法繼續(xù)開(kāi)展，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響工程設(shè)施的安全性?，F(xiàn)階段為了控制鉆孔灌注樁工程施工質(zhì)量，經(jīng)常使用超聲波透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁工程施工質(zhì)量檢測(cè)，由于超聲波透射法能夠準(zhǔn)確的判斷樁基缺陷位置，因而能夠準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)樁基工程施工質(zhì)量，在樁基施工試驗(yàn)檢測(cè)中具有非常好的適用性。

1 超聲波透射法檢測(cè)樁基質(zhì)量的原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

超聲波透射法檢測(cè)橋梁樁基主要是通過(guò)在混凝土樁基內(nèi)事先預(yù)埋檢測(cè)管作為超聲波法的檢測(cè)通道，并在聲測(cè)管內(nèi)加入試驗(yàn)檢測(cè)的耦合劑(主要以水作為介質(zhì))，之后將超聲波檢測(cè)設(shè)備的超聲波發(fā)射探頭與接收探頭置于聲測(cè)管的兩側(cè)，利用超聲波檢測(cè)設(shè)備所發(fā)出的超聲波脈沖，試驗(yàn)檢測(cè)超聲波脈沖經(jīng)過(guò)樁基的時(shí)間、超聲波穿過(guò)后的波幅、超聲波的主頻率、超聲波波形以及頻譜等一系列的參數(shù)，并通過(guò)這些參數(shù)作為判斷分析的依據(jù)，對(duì)混凝土樁基的施工質(zhì)量以及存在缺陷的位置進(jìn)行判斷分析。利用透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁試驗(yàn)檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面:

(1)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。由于采用透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁的試驗(yàn)檢測(cè)，具有檢測(cè)細(xì)致的特點(diǎn)，而且通過(guò)加密、斜測(cè)等手段可以準(zhǔn)確的判斷出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的樁基缺陷范圍，并對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。

(2)適用范圍較廣。透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁的試驗(yàn)檢測(cè)，不受樁長(zhǎng)、樁徑等條件的限制，適用范圍相對(duì)較廣，而且也不會(huì)受缺陷數(shù)量限制。

(3)利用透射法進(jìn)行鉆孔灌注樁的試驗(yàn)檢測(cè)，不存在檢測(cè)盲區(qū)，可以對(duì)樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)和樁底沉渣厚度進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，而且通過(guò)測(cè)量波速等一系列的數(shù)據(jù)可估算樁身混凝土強(qiáng)度。

(4)試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單。聲波透射法檢測(cè)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)成熟，試驗(yàn)條件只要是聲測(cè)管露出地面(或水面)即可進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2 聲波透射法試驗(yàn)檢測(cè)流程

(1)布置超聲波透射聲測(cè)管。在鉆孔灌注樁鋼筋骨架綁扎施工時(shí)，應(yīng)該同時(shí)布置好聲測(cè)管，對(duì)于聲測(cè)管的數(shù)量，應(yīng)該按照樁基直徑不足0.8 m 的情況布置2 根聲測(cè)管，樁基直徑在0.8 ～2.0 m 布置3 根聲測(cè)管，樁基直徑在2.0 m 以上時(shí)布置4 根聲測(cè)管的密度設(shè)置。聲測(cè)管的布置方式如圖1所示。

圖1 聲測(cè)管布置方式

(2)試驗(yàn)檢測(cè)準(zhǔn)備工作。在利用超聲波透射法對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)前，首先應(yīng)該做好下列準(zhǔn)備工作:首先，應(yīng)該確保被檢灌注樁的混凝土齡期超過(guò)兩周，混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求;其次，聲測(cè)管內(nèi)應(yīng)灌滿(mǎn)清水，同時(shí)保證通暢并量測(cè)聲測(cè)管的內(nèi)、外徑和兩相鄰聲測(cè)管外壁間的距離，控制量測(cè)精度在±1 mm 范圍內(nèi);在試驗(yàn)開(kāi)始之前檢查換能器扶正器是否完好、合適，是否能夠正常工作。

(3)技術(shù)參數(shù)的修正。為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，在超聲波透射法試驗(yàn)檢測(cè)開(kāi)始之前，應(yīng)該對(duì)延遲時(shí)間以及聲時(shí)修正值進(jìn)行檢測(cè)，聲時(shí)修正值t'的計(jì)算公式所示

式中:D 為聲測(cè)管的外徑，mm;D 為聲測(cè)管內(nèi)徑，mm;d'為換能器外徑，mm;vt為聲測(cè)管壁厚度方向聲速，km/s;vw為水的聲速，km/s。

(4)超聲波透射法試驗(yàn)檢測(cè)。首先應(yīng)該對(duì)超聲檢測(cè)儀的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，使得接收信號(hào)具有較高的信噪比，同時(shí)確保超聲波波幅在顯示器中能夠適當(dāng)?shù)娘@示出來(lái)。測(cè)點(diǎn)的間距一般需要控制在0.2 ～0.5 m 左右，對(duì)于發(fā)射以及接收換能器應(yīng)該在同一標(biāo)高或者是相差固定的高度進(jìn)行檢測(cè)，順序一般按照從聲測(cè)管的底部自下而上的順序進(jìn)行，同時(shí)在試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)該控制測(cè)點(diǎn)發(fā)射與接收換能器累計(jì)相對(duì)高差不超過(guò)2 cm，重點(diǎn)對(duì)超聲波的行聲時(shí)、波幅及接收波頻率等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。如果試驗(yàn)過(guò)程中，波形不正常則應(yīng)該及時(shí)通過(guò)平測(cè)、斜測(cè)、雙向斜測(cè)及扇形掃測(cè)等方式進(jìn)行加密測(cè)量。

3 超聲波透射法缺陷判定技術(shù)

(1)超聲波透射法異常點(diǎn)的判斷。首先對(duì)于異常點(diǎn)的判斷是基于如下的理論即正常的樁基混凝土質(zhì)量波動(dòng)屬于偶然的誤差，因此聲波透射法檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)應(yīng)該符合正態(tài)分布的特性，然而對(duì)于存在質(zhì)量問(wèn)題的樁基，例如由于漏振或者是漏漿等問(wèn)題造成的質(zhì)量缺陷，則不滿(mǎn)足正態(tài)分布的特點(diǎn)，因此對(duì)于聲波透射法檢測(cè)數(shù)據(jù)中缺陷異常點(diǎn)的分析就是以臨界值作為分析標(biāo)準(zhǔn)。可以通過(guò)對(duì)聲波透射法檢測(cè)的剖面?zhèn)€點(diǎn)的聲速或者是波幅作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照概率方法尋找聲波透射法中的缺陷點(diǎn)。具體判定標(biāo)準(zhǔn)如公式(2)所示

式中:VD為超聲波的聲速臨界值，km/s;Vm為聲速平均值，km/s;Sv為聲速標(biāo)準(zhǔn)差，km/s;AD為波幅衰減臨界值，dB;Am為波幅衰減平均值，dB;

(2)缺陷范圍的判斷。鉆孔灌注樁的質(zhì)量缺陷通常使用陰影重疊法進(jìn)行判斷，在統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)之后，明確鉆孔灌注樁的所有缺陷點(diǎn)，然后對(duì)常規(guī)對(duì)測(cè)點(diǎn)以及加密對(duì)測(cè)點(diǎn)中缺陷點(diǎn)進(jìn)行疊加，其中疊加重合區(qū)域既可以初步判斷為鉆孔灌注樁的質(zhì)量缺陷范圍。

圖2 聲測(cè)管缺陷范圍疊加判斷示意圖

(3)鉆孔灌注樁缺陷性質(zhì)的判斷。在明確了鉆孔灌注樁的缺陷范圍之后，應(yīng)該對(duì)鉆孔灌注樁的缺陷性質(zhì)進(jìn)行初步的判斷，可以參考一下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆孔灌注樁的缺陷判斷:如果是聲速不變、波幅衰減或者是波幅不變、聲速衰減則有可能是混凝土出現(xiàn)離析;如果聲速下降范圍較小，而波幅明顯的出現(xiàn)衰減，則表明混凝土可能存在蜂窩病害;如果波幅衰減嚴(yán)重，則可以通過(guò)進(jìn)一步的斜測(cè)判斷是否存在孔壁坍塌或泥團(tuán);如果聲速與波幅都有明顯下降，則可能是存在層狀缺陷，如果鉆孔灌注樁的底部聲速低、波幅衰減嚴(yán)重，則有可能是存在樁底沉渣。

(4)鉆孔灌注樁完整性的評(píng)價(jià)。對(duì)于鉆孔灌注樁的完整性評(píng)價(jià)，可以參考表1 進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 超聲波透射法檢測(cè)抗完整性評(píng)定表

4 結(jié) 語(yǔ)

超聲波透射法檢測(cè)作為灌注樁施工質(zhì)量檢測(cè)重要方法，可以準(zhǔn)確的查明鉆孔灌注樁的工程施工質(zhì)量問(wèn)題區(qū)域，尤其是對(duì)于大樁徑以及超長(zhǎng)鉆孔灌注樁，能夠細(xì)致準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量。

［1］秦金才.預(yù)應(yīng)力管樁(PHC)鋼筋應(yīng)力計(jì)埋設(shè)與計(jì)算實(shí)例［J］.泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，(1):34－37.

［2］范穎.中山建華管樁公司企業(yè)文化建設(shè)案例分析［J］.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，(2):36－38.