(佛山市公路橋梁工程監(jiān)測(cè)站有限公司　廣東　佛山　528000)

一、序言

聲波透射法通過超聲波在混凝土樁中的傳播，并接受反射波所攜帶的各種聲學(xué)參數(shù)，由此推斷出混凝土灌注樁的內(nèi)部情況。目前國內(nèi)關(guān)于聲波透射法的研究較多[1-3]，孟軍濤等結(jié)合具體工程實(shí)例驗(yàn)證了聲波透射法用于混凝土灌注樁樁身質(zhì)量判斷的準(zhǔn)確性，并針對(duì)漏判、錯(cuò)判的問題進(jìn)行總結(jié)；余安等通過采用聲波透射法和低應(yīng)變法相互印證的方式，說明了兩種方法的優(yōu)劣性；林鳳蘭介紹了聲波透射法檢測(cè)地下連續(xù)墻的基本原理，通過實(shí)例分析對(duì)連續(xù)墻質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。

二、超聲波檢測(cè)基本原理

灌注樁在澆筑混凝土之前需根據(jù)樁徑大小預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的聲測(cè)管，這將作為檢測(cè)儀器聲波發(fā)射和接收換能器的運(yùn)行通道，當(dāng)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度等級(jí)時(shí)開始檢測(cè)工作，將聲波發(fā)射器與接收器沿樁縱向一定間距的勻速下放，獲得樁身各橫截面的聲學(xué)參數(shù)，然后對(duì)采集的聲學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理最終判斷出樁身的質(zhì)量問題，從而推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和均勻性狀況[4]，評(píng)定樁身完整性等級(jí)。

三、聲學(xué)參數(shù)與混凝土質(zhì)量關(guān)系

(一)聲速。超聲脈沖波在混凝土中傳播速度的較快，這一特性與混凝土的密實(shí)度有較為直接的關(guān)系，聲速值越高說明混凝土的密實(shí)性越好，反之則密實(shí)性越差。當(dāng)傳播過程遇見空洞、裂隙、不密實(shí)等情況時(shí)，超聲波的聲時(shí)必將增大，此時(shí)波速也將明顯下降。

(二)波幅。波幅代表了超聲波穿過混凝土后能量的衰減程度大小，聲幅強(qiáng)弱與混凝土的粘塑性有關(guān)，混凝土中存在破碎、夾泥、不密實(shí)等缺陷時(shí)，對(duì)于超聲波的吸收和散射作用將大大增加，此時(shí)的聲幅值將明顯下降。

(三)頻率。聲波脈沖是復(fù)頻波，各頻率成分穿過混凝土后的衰減程度不同，高頻波由于其繞射能力較弱比低頻部分衰減嚴(yán)重，這就導(dǎo)致接收信號(hào)的主頻率向低頻端漂移。

四、工程實(shí)例

(一)實(shí)例1

某大橋加固工程水下樁，樁號(hào)24-2，樁長57.3m，樁徑1.8m的灌注樁，其中支承類型為嵌巖樁，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30，樁內(nèi)設(shè)置4根聲測(cè)管，采用聲波透射法對(duì)其進(jìn)行檢查，檢測(cè)結(jié)果顯示距樁頂1.3m—3m的范圍內(nèi)聲速及聲幅值明顯偏小，且PSD偏離較大，綜合判定該范圍內(nèi)存在缺陷如下圖1所示。

圖1　樁42-2剖面AB、BC、AC數(shù)據(jù)曲線

針對(duì)以上超聲波檢測(cè)結(jié)果，初步判斷該試驗(yàn)樁存在缺陷，因此立即組織人員進(jìn)行抽芯驗(yàn)證。抽芯結(jié)果顯示綜合四孔，所鉆孔段樁身局部芯樣見輕度蜂窩溝槽、孔洞，其中1#孔在孔深(8.10～8.65)m見嚴(yán)重蜂窩溝槽，2#孔在孔深(3.00～3.52)m芯樣粗骨料少，(3.52～3.85)m芯樣表面夾泥，其余芯樣連續(xù)、完整，膠結(jié)緊密，骨料分布均勻，芯樣呈長、短柱狀、斷口吻合，見圖2所示。

圖2　樁24-2芯樣照片

(二)實(shí)例2

某特大橋水泥混凝土灌注樁，樁號(hào)Pmy7-1，樁長44.65m，樁徑1.6m灌注樁，其中支承類型為嵌巖樁，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30，在樁內(nèi)設(shè)置4根聲測(cè)管，采用聲波透射法對(duì)其進(jìn)行檢查，檢測(cè)結(jié)果顯示距樁頂17.5m處內(nèi)聲速及聲幅值明顯偏小，且PSD偏離較大，綜合判定該范圍內(nèi)存在缺陷，如下圖3所示。

圖3　樁42-2剖面AB、BC、AC數(shù)據(jù)曲線

針對(duì)以上超聲波檢測(cè)結(jié)果，初步判斷該試驗(yàn)樁存在缺陷，因此立即組織人員進(jìn)行抽芯驗(yàn)證。抽芯結(jié)果顯示綜合二孔，其中1#孔在孔深(14.84～15.89)m芯樣粗骨料較少，膠結(jié)較差，2#孔在孔深(15.04～15.60)m芯樣粗骨料較少，其余砼芯連續(xù)、完整，砼膠結(jié)緊密，芯樣骨料分布均勻，芯樣呈長、短柱狀、斷口吻合。見圖4所示。

圖4　樁Pmy7-1芯樣照片

五、結(jié)論

聲波透射法用于混凝土灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)具有高效直觀的特點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)波形圖像可大致確定缺陷的范圍，為工程快速的普查提供有效方法。

對(duì)于工程基樁質(zhì)量的判定應(yīng)結(jié)合多種檢測(cè)方法共同確定，避免單一方法的錯(cuò)判和漏判的情況，由此對(duì)于工程技術(shù)人員的綜合技術(shù)能力也提出了較高的要求。