車言飛

（煙臺市建工檢測服務(wù)中心　山東　煙臺　264003）

利用超聲波檢測技術(shù)分析樁基質(zhì)量缺陷及防治措施

車言飛

（煙臺市建工檢測服務(wù)中心山東煙臺264003）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，住宅及其他商用建筑逐漸向高層及超高層轉(zhuǎn)變，由于上部荷載的大幅提升，樁基工程的尺寸及強(qiáng)度也有了很大改變。作為建筑隱蔽工程的重要組成部分，樁基礎(chǔ)工程的影響因素眾多，其施工質(zhì)量問題也多種多樣，通過常規(guī)檢測方法往往難以準(zhǔn)確判斷樁體缺陷類型及發(fā)生位置。目前，樁基工程的檢測方法眾多，其中超聲波探傷方法作為當(dāng)前應(yīng)用較廣的檢測方法，在樁基檢測方面有著舉足輕重的作用。

超聲波；檢測技術(shù)；樁基質(zhì)量；缺陷；防治措施

1　超聲波檢測技術(shù)理論基礎(chǔ)

1.1超聲波檢測理論

由超聲脈沖發(fā)射源在混凝土樁內(nèi)一側(cè)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并在另一側(cè)布置高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土樁內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)出的波動特征；當(dāng)混凝土樁內(nèi)存在混凝土不密實(shí)的情況時，這些缺陷面會被視作波阻抗界面。當(dāng)發(fā)射出的聲波到達(dá)這些波阻抗界面時，會產(chǎn)生透射波和反射波，使得另一側(cè)接收到的聲波能量（透射）明顯小于原始能量；當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)材料存在松散、蜂窩、孔洞等樁體嚴(yán)重缺陷時，入射波將發(fā)生散射和繞射現(xiàn)象。綜合分析聲波的傳播時間和傳播過程中的能量衰減特征、傳播頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得混凝土樁的密實(shí)度參數(shù)。通過測試樁體不同截面、各高度對應(yīng)的超聲波變化參數(shù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理軟件分析就能判別樁體內(nèi)部缺陷的類型、嚴(yán)重程度及空間位置，并對樁基整體均質(zhì)性和完整性作出準(zhǔn)確的判斷和評價。

1.2樁體質(zhì)量判別方法

樁基礎(chǔ)采用的混凝土材料是由多種材料組成的多相非均質(zhì)多孔材料，其成樁質(zhì)量受到多個影響因素的耦合作用，故在進(jìn)行樁體超聲波無損檢測后，需要通過多個方面對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，具體分析方法歸納為如下三類：

（1）聲速判斷法。超聲波傳播速度不僅與樁體本身彈性模量等性質(zhì)有關(guān)，也與樁體內(nèi)部混凝土的結(jié)構(gòu)等參數(shù)有關(guān)。波速作為判斷樁體質(zhì)量的主要決定因素，如果在樁身的某深度處波速變化幅度較大且低于利用概率法計算出的波速臨界值，可以大致判定該處樁體對應(yīng)的混凝土材料密實(shí)度不夠，施工過程中的灌注混凝土環(huán)節(jié)存在問題。

（2）PSD判別法。鑒于鉆孔樁中混凝土均勻性往往較差及聲測管不是完全平行，導(dǎo)致超聲波聲時值往往產(chǎn)生偏離。為了消除樁體非缺陷因素對分析過程的影響，采用聲時—深度曲線進(jìn)行求導(dǎo)計算，即PSD法。PSD法基本上不受樁體非缺陷因素影響，卻能準(zhǔn)確反映類似蜂窩等導(dǎo)致樁體發(fā)生界面變化帶來的顯著缺陷。其判斷依據(jù)如式（1）所示：

式中：Ti+1、Ti為相鄰兩測點(diǎn)的聲時值；Ti+1、Ti為相鄰兩測點(diǎn)的深度。

由上式可知，當(dāng)i+1點(diǎn)存在缺陷，但i點(diǎn)無缺陷時，PSD計算值會產(chǎn)生變化。

（3）波幅判斷法。接收波波幅通常指首波波幅，波幅值的大小直接反映了超聲波在混凝土內(nèi)部傳播過程中產(chǎn)生衰減的情況，因?yàn)椴ǚ兓瘜θ毕菔置舾?，故可以將其認(rèn)為是判斷混凝土質(zhì)量的另一個重要參數(shù)。通常將接收聲波能量小于其平均能量的一半認(rèn)定為樁體測點(diǎn)處混凝土質(zhì)量異常的判別界限。對于樁身的任意一個檢測剖面來說，如果樁身混凝土完整，那么各檢測點(diǎn)處得到的波形規(guī)則，聲時曲線基本呈直線且無明顯折點(diǎn)，波幅也無明顯衰減。如果樁身某深度位置處的混凝土存在蜂窩，局部夾泥等質(zhì)量缺陷時，波幅相應(yīng)存在衰減現(xiàn)象。面對局部夾層和斷樁等嚴(yán)重缺陷情況，超聲波檢測得到的聲時值增加明顯，波幅衰減明顯，波形也不規(guī)則。

2　超聲透射檢測技術(shù)在樁基質(zhì)量檢測方面的缺陷及處理措施

2.1超聲波透射技術(shù)分析

在工程施工和樁基檢測中，應(yīng)用超聲波透射對工程質(zhì)量進(jìn)行檢測，在具體工程應(yīng)用中其優(yōu)勢和缺點(diǎn)也較為明顯。在檢測中，能對樁基樁身存在的施工缺陷及相應(yīng)的位置做出準(zhǔn)確的判斷，并能鑒別出樁身的完整性分類，這也是其他檢測技術(shù)不能有效實(shí)現(xiàn)的。此外，其檢測的細(xì)致性較高，并且能擺脫樁基長度及直徑比例的影響，這對其測量的客觀真實(shí)性有很大的幫助。

但是其技術(shù)缺陷也對整個檢測及時的落實(shí)帶來了很大的問題。其主要缺陷表現(xiàn)為檢測需要對預(yù)埋聲測管，并且聲測管的預(yù)埋位置對整個技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有很大程度的影響，但是預(yù)埋聲測管施工是一項(xiàng)較為負(fù)責(zé)的工程，這在一定程度上也加大了整體施工的難度，同時需要對缺陷的具體位置做出判斷，在無形中增加了監(jiān)測工程的成本費(fèi)用；此外，還存在無法對缺陷做出定量分析的問題，雖然超聲波檢測技術(shù)在理論研究中對工程施工具有很大的作用，但是實(shí)際操作中，對各項(xiàng)技術(shù)要求較高，與其他技術(shù)的關(guān)聯(lián)性較大，操作性較差；最后，超聲波透射技術(shù)的應(yīng)用還需要借助電腦等儀器設(shè)備的輔助作用，具體施工中需要借助多種設(shè)備來完成，對工程建設(shè)本身來說就是一種挑戰(zhàn)。

2.2缺陷的處理技術(shù)

（1）缺陷處理的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。針對樁基缺陷具有隱蔽性的特點(diǎn)，而樁基的質(zhì)量對整個工程建設(shè)又具有重要的意義，在此種背景下，需要通過相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用處理，來為實(shí)際樁基質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理，為質(zhì)量檢測等提供科學(xué)合理的依據(jù)，以便更好地處理事故。

（2）超聲波聲速測試實(shí)驗(yàn)與模擬缺陷截面。超聲波檢測在具體工程檢測應(yīng)用中，對樁基的質(zhì)量有重要意義，也是檢測技術(shù)的關(guān)鍵。需要在模擬實(shí)驗(yàn)中對超聲波的進(jìn)行檢測，并保留相關(guān)的數(shù)據(jù)理論，再結(jié)合具體的施工要求，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以便在具體操作中有科學(xué)的參考依據(jù)。

2.3具體缺陷處理操作

（1）注漿施工。注漿施工是處理樁基質(zhì)量缺陷的基礎(chǔ)，根據(jù)缺陷存在的位置，對漿液的配置比例和漿液的質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格審查，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的要求后，進(jìn)行注漿作業(yè)，在完成注漿作業(yè)后，用合格的混凝土來替換缺陷部位的水泥漿，或者是砂漿，直到水泥漿灌滿整個基柱為止，完成所有的施工步驟后，對注漿效果進(jìn)行評價，在注漿工作完成半個月之后，用超聲波檢測技術(shù)對工程采用抽樣檢測的方法，檢查新注入的漿液是否與老混凝土完全凝固，并對相應(yīng)的工程強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

（2）超聲檢測技術(shù)對注漿法的檢測。為保證注漿質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求，可應(yīng)用超聲波投射技術(shù)對其施工的全過程進(jìn)行檢測。在注漿前、施工過程及注漿完成后各施工點(diǎn)進(jìn)行檢測，了解缺陷及異常問題的存在，并檢測其施工是否與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

（3）加強(qiáng)對整個施工過程的監(jiān)控。樁基工程在項(xiàng)目施工中起著基礎(chǔ)性作用，對其質(zhì)量問題不容忽視，目前，在其質(zhì)量檢測手段的應(yīng)用中，很多檢測方法自身均存在不足，這也對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來影響，造成工程質(zhì)量的不確定性。要保證樁基質(zhì)量的可靠性，必須加強(qiáng)對整個樁基施工過程的檢測。①在施工前，對地質(zhì)條件等做細(xì)致了解，對各種施工設(shè)備及材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格審查，如混凝土的質(zhì)量問題、超聲儀器設(shè)備的性能等進(jìn)行檢測；②加強(qiáng)對工程施工過程的監(jiān)控，保證整個施工嚴(yán)格按照正常的施工流程，對施工工藝和方法進(jìn)行有效探究，保證整個操作過程的嚴(yán)謹(jǐn)性；③施工完畢后要對整個工程進(jìn)行審核，尤其是做好缺陷的補(bǔ)救工作，并在工程投入使用后持續(xù)對工程進(jìn)行觀察，保證其安全性。

3　結(jié)束語

綜上所述，近些年來隨著工程建設(shè)的大力發(fā)展，樁基工程也越來越普遍，同時，社會的發(fā)展對工程等質(zhì)量也有了更高的要求。樁基質(zhì)量受到多方面因素的影響，對其質(zhì)量評估也存在一定的問題。利用超聲波檢測技術(shù)對樁基質(zhì)量進(jìn)行評估，在應(yīng)用中得到了較大的發(fā)展，但是仍然存在一定局限性，需要在未來應(yīng)用中加以改進(jìn)和完善，以便提高建筑施工的整體質(zhì)量。

[1]潘鳳文.關(guān)于橋梁樁基檢測及質(zhì)量評定的探討[J].黑龍江交通科技，2011，211（9）：173.

[2]韓雨，楊偉.聲波透射法在橋梁樁基檢測中的案例分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（7）：1617～1619.

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2015-6-20