葛愛兵　李飛　陶俊

摘? 要：介紹了目前超長灌注樁樁身質(zhì)量檢測的常規(guī)技術(shù)檢測方法，分析各方法的優(yōu)缺點，并在此基礎(chǔ)上重點分析了聲波透射法檢測樁基完整性的檢測技術(shù)與實施注意事項，論證了該方法與常規(guī)檢測方法的優(yōu)缺點。結(jié)合某經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)航道橋梁工程灌注樁樁長92m、樁徑φ1200mm和φ1800mm的樁身完整性檢測，并介紹樁基完整性判別的方法，并對實際應(yīng)用考慮因素進行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：超長灌注樁? 聲波透射法? 質(zhì)量檢測? 樁身完整性

中圖分類號：TU473.1 ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0058-02

近年來，隨著我國高層建筑、高速公路及高速鐵路等建筑設(shè)施的發(fā)展，對地基基礎(chǔ)的基樁承載力要求越來越高，超長鉆孔灌注樁也得到大力推廣和應(yīng)用。因此，如何檢測超長灌注樁質(zhì)量就成為重要的技術(shù)問題。傳統(tǒng)的柱身質(zhì)量檢測方法多種多樣，該文首先分析各種常規(guī)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上分析超聲波投射法的優(yōu)勢和特點。

1? 常規(guī)柱身質(zhì)量檢測法

基樁樁身的質(zhì)量檢測，常規(guī)方法主要有高應(yīng)變、低應(yīng)變、鉆孔取芯等。鉆孔取芯從樁頂沿著樁身在樁端取芯，觀察樣本混凝土有無存在空洞、離析等問題。這種方法對樁身結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，尤其是對于超長樁，如果鉆孔垂直度不夠，容易斷鋼筋，偏離樁身，由此可見，鉆孔取芯的方法對灌注樁的長度有一定要求。

低應(yīng)變法檢測技術(shù)的理論相對成熟，造價低廉，設(shè)備要求不高，因此應(yīng)用較為廣泛，主要采用傳感器、激振設(shè)備和信號分析儀器等即可。低應(yīng)變法包括反射波法、水電效應(yīng)法、動力參數(shù)法、機械阻抗法等，通常所說的低應(yīng)變法指的是反射波法。但是低應(yīng)變反射波法不適用超長樁，檢測深度也要受到場地，如樁側(cè)土的剛度比、樁周土剛度比等各種要素的影響[1]。

高應(yīng)變法主要是用重錘錘擊樁頂，讓樁周土產(chǎn)生明顯的塑形變形，檢測樁頂和其附近的力、速度取向，結(jié)合應(yīng)力波理論分析樁頂?shù)牧Χ瘸休d極限以及樁身的完整性。這種方法是采用計算機模型計算承載力，需要借助先進的信號接收器、處理器等設(shè)備，費用低，精準(zhǔn)度較高。但是現(xiàn)場需要專業(yè)的技術(shù)人員輔助，并且計算復(fù)雜，如果對超長樁的錘擊偏心，則有可能影響分析結(jié)果。對于大直徑超長灌注樁，Q-s曲線具有緩變型特征，不宜采用高應(yīng)變法進行檢測。

超聲波透射法檢測超長灌注樁質(zhì)量的工作原理是：將2根或者2根以上的聲測管埋設(shè)在檢測通道里，位置是互相平行，聲測管可以采用塑料管、鋼管和鋼紋管等。聲-波轉(zhuǎn)換器發(fā)射超聲脈沖，聲波穿過混凝土介質(zhì)，接收器再接收到經(jīng)過轉(zhuǎn)換器之后的聲波，并對所接收的聲波進行分析，判讀其波幅、波頻和聲時等參數(shù)。脈沖超聲信號在經(jīng)過混凝土介質(zhì)時發(fā)生的折射、反射和繞射等，會引起信號在波形、幅度和聲時上的參數(shù)變化，因此通過判讀參數(shù)變化分析聲波所穿透的混凝土介質(zhì)的質(zhì)量、完整程度、缺陷情況、整體均勻性等。超聲波透射法[2]可以從微觀角度分析混凝土介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、聲學(xué)性質(zhì)，檢測儀器輕便，結(jié)果準(zhǔn)確，樁頭不用進行特殊處理，而且不受樁長的限制，對樁身缺陷能夠精準(zhǔn)定位，檢測缺陷的象限和深度。

2? 聲波透射法的實施檢測

2.1 聲測管的選擇和埋設(shè)

聲波透射法需要聲測管作為聲-波換能器的通道，聲測管的選擇、性質(zhì)、數(shù)量以及埋設(shè)工作是檢測能否完整的前提，對于超長灌注樁質(zhì)量檢測，優(yōu)先選用鋼管。聲測管的埋設(shè)要能保證聲-波換能器在聲測管中能自由通常地發(fā)射和接收聲波，具體埋設(shè)過程要處理好聲測管的各個節(jié)間的連接問題，防止施工中聲測管出現(xiàn)變形或者端頭被封等問題。為保證兩個聲測管處在平行位置，可以用鐵絲或者電焊的方式將聲測管牢牢地固定在鋼筋籠的主筋上。超長灌注樁的質(zhì)量檢測，應(yīng)當(dāng)在樁端灌注前或者基坑開挖前進行，超長灌注樁樁徑在800～1600mm之間的，可以埋設(shè)3根聲測管，樁徑超過1600mm的可以埋設(shè)4根聲測管[3]。

2.2 現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測要在成樁后的28d內(nèi)，超長灌注樁的質(zhì)量檢測要在樁端注漿之后，可以將時間提前在成樁后的14d后。由于聲測管中聲-波換能器主要是依靠自身在重力的作用下下放到管的底部，超長灌注樁的質(zhì)量檢測過程中，一般情況換能器的電纜線長度要超過100m長，如果檢測時依靠人力將換能器進行提升，電纜線比較重的情況下可能導(dǎo)致?lián)Q能器不斷變化位置，從而處在不用的深度截面，因此，現(xiàn)場的工作人員要注意聲波、波形的變化，確保換能器處在同一深度截面，否則不同深度截面的聲波檢測可能導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)假性缺陷[4，5]。

3? 工程實例分析

實例：某市經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)航道橋梁工程，灌注樁最大樁長達92m，樁徑為φ1200mm和φ1800mm。該工程主要檢測超長灌注樁的樁身位置、缺陷，判定超長樁的完整性，該案例采用聲波透射法，經(jīng)濟成本低、檢測樁身質(zhì)量精準(zhǔn)度高。

3.1 檢測環(huán)境

該項目在檢測前對檢測的環(huán)境條件進行了分析判斷，主要檢測環(huán)境為室外常溫，周圍無強振動和無強磁場干擾。

3.2 檢測方法、原理

該次檢測主要采用ZBL-U5型非金屬超聲檢測分析儀，該儀器具有測試精度高、自動化功能強等特點，可以檢測混凝土結(jié)構(gòu)的空洞、裂縫及其他缺陷并可具體定位?？紤]到灌注樁樁徑大小，在檢測每根樁時埋設(shè)3根、4根鋼管聲測管，鋼管外徑d1=60mm，內(nèi)徑d2=54mm，確保聲測管處在平行位置，每2根檢測管為一個剖面進行測試，測點間距為10cm。徑向聲-波換能器直徑為20mm，經(jīng)計算聲測管及耦合水層聲時修正值t′為24.0μs。

超長樁內(nèi)埋設(shè)2根聲測管，假設(shè)測點間距20cm，互相平行，聲波透射如圖1所示。

圖1中，H0為樁身第一測點的相對標(biāo)高（m）;Ln為測點間距;L′為測管外壁間的最小間距：即超聲波測距（m）。

3.3 檢測聲參數(shù)

（1）聲時t，超聲脈沖在混凝土介質(zhì)間距的傳播時間（μs）。

（2）波幅A，接收器的聲波接受首波波幅（dB）。

（3）計算公式如下。

tci=ti-to-t′ ? ? ? ? （1）

vi= ? ? ? ?（2）

Api=20lg（） ? ? ? ?（3）

式（1）（2）（3）中，tci為第i測點聲時（us）;vi為第i測點聲速（km/s）;ti為第i測點聲時測量值（μs）;to為儀器系統(tǒng)延遲時間（us）;t′為聲測管及藕合水層聲時修正值（μs）;Api為第i測點波幅值（dB）;ai為第i測點信號首波波峰值（V）;ao為零分貝信號幅值（V）。

3.4 聲波參數(shù)的判讀和分析

（1）聲速測量值（頻率、幅值）數(shù)據(jù)分析參量。

①平均值：。

②標(biāo)準(zhǔn)差：。

③離差系數(shù)：。

（2）樁身完整性及缺陷判據(jù)。

①聲速異常判定值：V0=Vm-λSX。

②波幅異常判定值：Api

③PSD異常判定值：PSD=K·△t。

（4）

△t=tci-tci-1 ? ? ? ?（5）

3.5 檢測結(jié)果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，并綜合考慮影響波形變化以及主頻漂移的各種外界因素，分析灌注樁的質(zhì)量性質(zhì)，對不同質(zhì)量情況的灌注樁進行分類，結(jié)合聲波透射檢測結(jié)果、場地地質(zhì)條件及基樁施工工藝進行綜合分析，此次所檢測68根樁的波速C（超聲波在樁體中傳播的速度）在3.956～4.679km/s范圍內(nèi)，其平均值為4.262km/s。所測試的68根樁，其中Ⅰ類樁66根，占所測樁數(shù)的97.1%，Ⅱ類樁2根。

4? 結(jié)語

根據(jù)理論分析和案例實踐分析，聲波透射法相比其他常規(guī)檢測法更能有效檢測超長灌注樁的質(zhì)量，并且經(jīng)濟性高，工程工期適用性較高，儀器簡便。對于整體建筑規(guī)模龐大，使用灌注樁較多的工程，聲波透射法目前是較為普遍采用的一種檢測方法。

參考文獻

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[2] 申軍華，劉華慶，楊宇.大直徑超長鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量檢測[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2015（11）：167-169.

[3] JGJ 106-2014，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[4] 唐亮.超聲波透射法檢測超長灌注樁質(zhì)量[J].山西建筑，2011，37（20）：70-72.

[5] 鄭文南.超聲波透射法在鉆孔灌注樁完整性檢測中的應(yīng)用探討[J].四川水泥，2018（8）：280-282，328.